Чертежи разъемных соединений

Неразъёмные соединения. Неразъемные соединения осуществляются силами молекулярно-механического сцепления или механическими средствами (клепаные, соединения с натягом, вальцованные). К основным неразъёмным соединениям относят:

- и цилиндрические с гарантированным натягом;

- сварные;

- заклёпочные;

- клеевые соединения;

- сшивное;

- пайка;

- развальцовка;

- заформовка.

Неразъёмные соединения деталей современных машин выполняются

главным образом сварными с применением электродуговой сварки, обеспечивающей надёжное соединение практически всех металлов.

Соединение деталей машин с натягом - разностью посадочных размеров, осуществляют за счет их предварительной деформации. С помощью натяга соединяют обычно детали с цилиндрическими и реже коническими поверхностями контакта.

Соединение деталей с натягом представляет собой сопряжение, в котором передача нагрузки от одной детали к другой осуществляется за счет сил трения на поверхностях контакта, образующихся благодаря силам упругости. Вследствие этого соединение имеет нежесткую фиксацию деталей в осевом и окружном направлениях.

Два способа соединения:

1) При сборке механическим способом охватываемую деталь с помощью пресса устанавливают в охватывающую деталь или наоборот. Этот способ используется при сравнительно небольших натягах.

2) Тепловой способ соединения применяется при больших натягах и производится путем нагрева охватывающей детали до температуры 300 °С в масляной ванне или охлаждения в жидком азоте охватываемой детали. Выбор способа зависит от соотношения масс и конфигурации деталей.

Для предупреждения быстрого нагрева деталь устанавливают монтажными клещами, губки которых либо изготовляют из материала с большей теплоемкостью, например, меди, либо имеют хлопчатобумажный вкладыш, впитывающий жидкий азот. Допускается сборка такими клещами в течение 2-3 мин. Нагрев детали теплотой окружающей среды приводит к восстановлению ее прежних размеров и образованию натяга.

Достоинства соединений с натягом очевидны: они сравнительно дешевы и просты в выполнении, обеспечивают хорошее центрирование сопрягаемых деталей и могут воспринимать значительные статические и динамические нагрузки. Области применения таких соединений непрерывно расширяются.

Недостатки соединений: высокая трудоемкость сборки при больших натягах; сложность разборки и возможность повреждения посадочных поверхностей при этом; высокая концентрация напряжений; склонность к контактной коррозии из-за неизбежных осевых микросмешений точек деталей вблизи краев соединения и, как следствие, пониженная прочность соединений при переменных нагрузках; отсутствие жесткой фиксации деталей.

Цилиндрические соединения с гарантированным натягом, в которых одна деталь охватывает другую по цилиндрической поверхности, отличаются простотой конструкции и хорошо воспринимают большие нагрузки. Таким способом, к примеру, соединяются между собой детали колёсной пары железнодорожного хода (рис.19): бандаж 1 с центром 2 и последний – с осью 3.

Рис.19. Соединение деталей колёсной пары.

Необходимый натяг достигается путём точного соблюдения требуемой по расчёту разности посадочных размеров соединяемых деталей. Сборка деталей производится запрессовкой или тепловым способом – нагревом схватывающей или охлаждением охватываемой детали. Надёжность соединения с нагревом или охлаждением деталей значительно выше, чем при запресовке, в процессе которой шероховатости соединяемых поверхностей сглаживаются, что приводит к ослаблению прочности соединения.

Сварным соединением называют неразъемное соединение деталей с помощью сварных швов.

Сварка - это технологический процесс получения неразъемного соединения металлических или неметаллических деталей с применением нагрева (до пластического или расплавленного состояния), выполненного таким образом, чтобы место соединения по механическим свойствам и своему составу по возможности не отличалось от основного материала детали.

Способы сварки:

- первым способом, т.е. одним давлением без нагрева, можно сваривать в отдельных случаях только очень пластичные материалы: алюминий, медь, свинец и др. Это так называемая «холодная» сварка;

- второй спосо б применим для металлов и сплавов, которые способны переходить в пластическое состояние при нагревании до температур, более низких, чем температура плавления (сталь, алюминий и др.), что позволяет производитьих сварку в пластическом состоянии путём сжатия двух предварительно нагретых частей металла. При сжатии с поверхностей соприкосновения удаляется (выжимается) плёнка окислов и становится возможным взаимное проникание (диффузия)зерен одного куска в зерна другого, что обеспечивает их сваривание. С повышением температуры нагрева требуемая величина усилия сжатия уменьшается;

- третий способ – это сварка плавлением, при которой сжатие деталей не требуется. Этим способом можно сваривать все металлы и сплавы, в том числе такие, которые при нагреве не становятся пластичными, а сразу переходят в жидкое состояние (чугун, бронза, литейные сплавы алюминия и магния и др.).

В промышленности применяются многие способы сварки. По ряду общих признаков их можно разделить на две основные группы:

а) сварка с применением давления (рис.20):

- холодная сварка – свариваемые детали 1 предварительно сжимаются пуасонами 2, а затем окончательно – пуасонами 3 и свариваются в точке А. Сжатие осуществляется с помощью механических и гидравлических устройств. Холодная сварка широко используется для соединения алюминиевых проводов и приварки к ним медных наконечников;

- газопресовая сварка. Детали 1 и 2 в месте их соприкосновения нагревают многопламенной горелкой 3 до пластического состояния или до оплавления кромок, а затем сжимают внешним усилием. Этот способ применяют при сварке стержней, полос, труб. Он обеспечивает высокую производительность и качество сварки;

- контактная электрическая сварка. При пропускании электрического тока через свариваемые детали в месте их контакта, вследствие повышенного электрического сопротивления, выделяется большое количество теплоты, нагревающей метал до пластического состояния. Наибольшее применение нашли три основные разновидности этого способа сварки:

Стыковая сварка. Стержни 1 и 2 закрепляют в зажимах 3 стыковой сварочной машины. Через стержни пропускают ток от трансформатора 4 и концы стержней сближают. В плоскости контакта 5 стержни быстро нагреваются до сварочной температуры, затем ток выключают и стержни сжимают. Стыковую сварку производят или по методу с о п р о т и -в -л е н и я, нагревая стержни только до температуры пластического состояния, или о п л а в л е н и е м нагревая концы стержней до начала плавления и потом сжимая их. Последний способ даёт более высококачественную сварку, т.к. с жидким металлом из стыка выдавливаются окислы и шлаки, препятствующие сварке. Стыковую сварку применяют при сварке стержней, рельсов, труб, цепей, сверл, резцов, штампованных элементов и в других случаях.

Точечная сварка. Листы 1 и 2 зажимают внахлёстку между медными электродами 3 точечной сварочной машины. Через электроды пропускают ток от трансформатора 4. Металл между электродами сильно разогревается вследствие повышенного сопротивления прохождению тока в данном месте. Затем ток выключают и сжимают электродами металл, в результате чего образуется сварочная точка 5, соединяющая оба листа. Точечную сварку широко применяют при массовом изготовлении изделий из тонколистового металла.

При изготовлении цельнометаллических вагонов, кузовов автомобилей и др. используют различные способы точечной сварки: рельефную (пресовую), автоматическую, многоточечную, одностороннюю точечную.

Шовная (роликовая) сварка производится на специальных линейно-роликовых машинах, у которых электродом служат ролики 3. При роликовой сварке листов 1 и 2 образуется сплошной шов 5. Линейную сварку широко применяют при массовом производстве изделий из тонкого металла (толщиной 1,5 – 2 мм). Сварочный ток к роликам поступает от трансформатора;

- кузнечная сварка. Свариваемые части нагревают в горне или печи до температуры пластического состояния (для низкоуглеродистой стали 1100-1200^о С), накладывают одну на другую и проковывают под молотом, в результате чего они свариваются. В настоящее время ручная кузнечная сварка применяется редко и только в отдельных случаях производства ремонтных работ;

- сварка трением предложена впервые в СССР в 1956 г. Нагрев осуществляется за счет тепла, выделяющегося при трении друг о друга свариваемых поверхностей деталей. Сварка происходит при последующем сдавливании деталей.

Промежуточное положение между сваркой давлением и сваркой плавлением занимает т е р м и т н а я сварка. Над местом соединения стержней 3 помещают тигель 1 с термитом 2 – смесью алюминия и окиси железа; эту месь поджигают с помощью запальгного порошка. Вокруг стыка ставят огнеупорную форму 4. Перегретое расплавленное железо, образующееся при реакции сгорания термита, стекает в стык и расплавляет концы свариваемых стержней, которые затем сжимают внешним усилием специального пресса. Способ применяют для сварки стыков трамвайных рельсов и стержней большого сечения (валов и др. деталей).

Рис.20. Способы сварки с применением давления:

а – холодная; б – газопресовая; в – стыковая;

г - точечная; д – шовная (роликовая); е – термитная.

б) и сварка плавлением. Наибольшее применение нашли следующие способы сварки плавлением.

Дуговая сварка - наиболее распространенный вид. Применяется везде, где есть источники электроэнергии.

Разновидности дуговой сварки:

■ ручная сварка; этот метод сварки отличается низкой производительностью, но легко доступен для применения.

Рис.21. Ручная дуговая сварка:

а -плавящимся металлическим электродом;

б – неплавящимся угольным электродом.

Ныне сварка производится постоянным или переменным током. Источниками эл. энергии служат – генераторы, преобразователи, трансформаторы.

При сварке плавящимся металлическим электродом (способ Н.Г.Славянова) электрод 1 плавится и образует жидкий металл, заполняющий зазор между свариваемыми листами 2 и 3. Для улучшения качества наплавляемого металла электрод снабжают специальным покрытием, которое также расплавляется, образуя шлаки, защищающие жидкий металл от вредного влияния кислорода и азота окружающего воздуха, а также удаляющие окислы из металла шва. Материал покрытия электрода используют для легирования металла шва нужными элементами. Этот способ сварки нашел наиболее широкое применение.

При сварке неплавящимся угольным электродом (способ Н.Н.Бенардоса) используют угольный электрод 1. Заполнение шва 2 производится металлом проволоки 3, расплавляющейся в сварочной дуге 4, горящей между угольным электродом и свариваемым металлом. Этот способ применяют реже, т.к. он менее удобен, требует использования постоянного тока для сварки и при сварке стали дает наплавленный металл с более низкими механическими свойствами, чем при сварке стальными электродами с покрытием.

■ автоматическая и полуавтоматическая сварки под слоем флюса. Эти способы разработаны Институтом электросварки им. Е.О.Патона.

Рис.22. Схема полуавтоматической установки

для дуговой сварки под флюсом.

■ электрошлаковая сварка является современным способом сварки металлов значительной толщины (до 1000 мм и более). Разработана Институтом электросварки им. Е.О.Патона.

Рис.23. Схема электрошлаковой сварки.

■ Дуговая сварка в защитном газе неплавящимся электродом. Является одним из наиболее передовых процессов и в настоящее время широко используется в промышленности.

Рис.24. Дуговая сварка в защитном газе неплавящимся электродом.

- специальные способы сварки:

а – сварка токами высокой частоты;

б – сварка ультразвуком;

в –электронно-лучевая сварка;

г – диффузионная сварка в вакууме;

д – сварка плазменной струёй.

Газовая сварка применяется в основном там, где нет источников электроэнергии, например, при ремонте в полевых условиях.

Затвердевший после сварки металл, соединяющий сваренные детали, называют сварным швом.

При контактной сва рке (сварка давлением) присадочный материал не применяют. Сварка производится с применением механического давления, под действием которого детали, предварительно нагретые в месте соединения (контакта) до пластического состояния или оплавления, образуют сварной шов.

Газовая сварка, как и электродуговая, относится сварке плавлением. Источником тепла для разогревания металла при этом способе сварки служит пламя газов, сгораемых в среде техничного кислорода.

В комплект газосварочных установок входят:

- балон для ацетилена;

- балон для кислорода;

- сварочный паяльник;

- кислородный шланг;

- ацетиленовый шланг;

- газовый редуктор4

- ацетиленовый генератор.

в)

Рис.25. Газовая сварка:

а -получение сварного шва газовой сваркой;

б – схема установки с кислородным баллоном;

в – схема установки с ацетиленовым газогенератором.

Если в заклепочном соединении соединяющим элементом является заклепка, то в сварных - расплавленный металл, создающий при остывании неразъемное соединение, то есть такое, которые не может быть разобрано без повреждения деталей. Сварные соединения лучше других приближают составные детали к целым и позволяют изготавливать детали неограниченных размеров. Прочность сварных соединений при статических и ударных нагрузках доведена до прочности деталей из целого металла. Освоена сварка всех конструкционных сталей, включая высоколегированные, цветных сплавов и пластмасс.

Масса сварных конструкций при тех же габаритах значительно меньше клепаных (на 15%). Экономия металла достигается за счет использования полной площади сечения, а также возможности более рационального конструирования (например, применения стыковых соединений в тех случаях, когда при заклепочном соединении приходится применять накладки).

Достоинства и недостатки сварных соединений по сравнению с заклепочными (или литыми деталями):

а). Достоинства:

- простота конструкции сварного шва и меньшая трудоемкость в изготовлении, обусловленной сравнительной простотой технологического процесса сварки;

- значительное снижение массы конструкции при тех же габаритах. При замене заклепочных соединении сварными экономия в весе получается за счет отказа от применения различных накладок, необходимых в заклепочных соединениях, а также части веса самих заклепок; при замене литых деталей сварными конструкциями вес их уменьшается за счет более высоких механических свойств прокатного металла;

- возможность соединения деталей любых форм;

- герметичность и плотность соединения;

- бесшумность технологического процесса сварки;

- возможность автоматизации сварочного процесса;

- сварное соединение дешевле заклепочного;

- соединение деталей может выполняться встык без накладок;

- возможность сварки толстых профилей;

б). Недостатки:

- возникновение остаточных напряжений в свариваемых элементах;

- коробление деталей из-за неравномерного нагрева в процессе сварки;

- зависимость качества шва от исполнителя и трудность контроля;

применение автоматической сварки устраняет этот недостаток;

- склонность к образованию трещин в местах перехода от шва к

цельному металлу вследствие термических напряжений, возникающих

при остывании. Трещины особенно опасны при динамических нагрузках

(вибрационных и ударных), поэтому в таких случаях сварные швы

стараются не применять, заменяя их заклепочными соединениями.

Термические напряжения могут быть частично или полностью устранены термообработкой сварного соединения (низкотемпературным отжигом). Термическая обработка исключает также последующее коробление сварных конструкций.

В настоящее время сварные соединения почти полностью вытеснили заклепочные соединения. Сварка применяется для соединения элементов сосудов, испытывающих давление (резервуары, котлы); для изготовления турбин, доменных печей, мостов, химической аппаратуры; с помощью сварки изготовляют станины, рамы и основания машин, корпуса редукторов, зубчатые колеса (рис.20), шкивы, звездочки, маховики, барабаны и т. д. Сварку широко применяют как способ получения заготовок деталей из проката в мелкосерийном и единичном производстве, а также в ремонтном деле.

А).

Б).

Рис.26. Классификация сварных швов:

А). – По отношению к действующему усилию [а – фланговый; б – лобовой;

в – комбинированный; г - косой];

Б). – По положению в пространстве [а – нижний; б – горизонтальный;

в – вертикальный; г - потолочный].

Рис.27. Виды сварных соединений:

а –втавр; б - угловые; в – точечные.

Требования безопасности при выполнении электросварочных, газопламенных работ:

- при выполнении электросварочных и газоплазменных работ следует соблюдать правила пожарной безопасности;

- при выполнении сварочных работ на высоте следует обеспечить выполнение требований пунктов 4.10 и 4.14 СНиП 12-03-2001. Электросварщикам при этом следует иметь группу по электробезопасности не менее II;

- в случае отсутствия несгораемого защитного настила либо настила, защищенного несгораемым материалом места производства электросварочных и газопламенных работ на этом ярусе, а также на ярусах, расположенных ниже должны быть освобождены от сгораемых материалов в радиусе не менее 5 м, а от взрывоопасных материалов и оборудования (газогенераторов, газовых баллонов и тому подобное) - не менее 10 м;

- при резке элементов конструкций необходимо принять меры против случайного обрушения отрезанных элементов.

- производить сварку, резку и нагрев открытым пламенем аппаратов, сосудов и трубопроводов, которые содержат под давлением любые жидкости либо газы, заполненных горючими либо вредными веществами или относящихся к электротехническим устройствам, запрещено без согласования с эксплуатирующей организацией мероприятий по обеспечению безопасности и без наряда – допуска;

- пайка, сварка емкостей из-под горючих и легковоспламеняющихся жидкостей без проведения соответствующей обработки их до удаления следов этих жидкостей и контроля за состоянием воздушной среды в них запрещено.

- пайка и сварка вышеуказанных емкостей должна производиться с наполнением и подпиткой их во время пайки либо сварки нейтральными газами и обязательно с открытыми пробками (крышками).

Требования безопасности к технологическим процессам и местам производства сварочных и газопламенных работ.

Крепление газопроводящих рукавов на ниппелях горелок, резаков и редукторов, а также в местах соединения рукавов следует производить стяжными хомутами.

Для выполнения дуговой сварки следует использовать изолированные гибкие кабели, которые рассчитаны на надежную работу при максимальных электрических нагрузках с учетом продолжительности цикла сварки.

Соединение сварочных кабелей нужно производить опрессовкой, сваркой либо пайкой с последующей изоляцией мест соединений.

Подключение кабелей к сварочному оборудованию следует осуществлять при помощи спрессованных либо припаянных кабельных наконечников.

При осуществлении прокладки либо перемещения сварочных проводов нужно принимать меры против повреждения их изоляции и соприкосновения с водой, маслом, стальными канатами и горячими трубопроводами. Расстояние от сварочных проводов до горячих трубопроводов и баллонов с кислородом должно быть не меньше 0,5 метра, а с горючими газами - не меньше 1 метра.

Рабочие места сварщиков при сварке открытой дугой в помещении следует отделить от смежных рабочих мест и проходов несгораемыми экранами (ширмами, щитами) высотой не меньше 1,8 метра.

При проведении сварки на открытом воздухе ограждения нужно ставить в случае одновременной работы нескольких сварщиков рядом друг с другом, а также на участках интенсивного движения людей.

Сварочные работы на открытом воздухе во время дождя, снегопада не производятся.

Места производства сварочных работ вне постоянных сварочных постов определяются письменным разрешением руководителя либо специалиста, который отвечает за пожарную безопасность.

Места производства сварочных работ следует обеспечить средствами пожаротушения.

При выполнении электросварочных и газопламенных работ внутри емкостей либо полостей конструкций рабочие места следует обеспечить вытяжной вентиляцией, при этом скорость движения воздуха внутри емкости (полости) должна быть 0,3 - 1,5 м/с.

Если сварочные работы выполняются с применением сжиженных газов (пропана, бутана, аргона) и углекислоты вытяжная вентиляция должна иметь отсос снизу.

Одновременное выполнение электросварочных и газопламенных работ внутри емкостей запрещено.

При выполнении сварочных работ в помещениях малого объема, в закрытых емкостях, колодцах и тому подобном, которые плохо проветриваются, необходимо применение средств индивидуальной защиты глаз и органов дыхания.

Нельзя применять бензорезы при выполнении газопламенных работ в резервуарах, колодцах и иных замкнутых емкостях.

Освещение при производстве сварочных работ внутри металлических емкостей следует осуществлять с помощью светильников, которые установлены снаружи, либо ручных переносных ламп напряжением не более 12 В.

Сварочный трансформатор, ацетиленовый генератор, баллоны со сжиженным либо сжатым газом следует размещать вне емкостей, где производится сварка.

Требования безопасности при ручной сварке.

В электросварочных аппаратах и источниках их питания элементы, которые находятся под напряжением, следует закрыть оградительными устройствами.

Электрододержатели, которые применяются при ручной дуговой электросварке металлическими электродами, должны соответствовать требованиям ГОСТ на эти изделия.

Электросварочная установка (преобразователь, сварочный трансформатор и тому подобное) должна быть присоединены к источнику питания через рубильник и предохранители либо автоматический выключатель, а при напряжении холостого хода более 70 В должно применяться автоматическое отключение сварочного трансформатора.

Металлические части электросварочного оборудования, которые не находятся под напряжением, а также свариваемые изделия и конструкции на все время сварки следует заземлить, а у сварочного трансформатора, кроме того, заземляющий болт корпуса должен быть соединен с зажимом вторичной обмотки, к которому подключается обратный провод.

В качестве обратного провода либо его элементов могут быть использованы стальные шины и конструкции, в том случае если их сечение обеспечивает безопасное по условиям нагрева протекание сварочного тока.

Соединение между собой отдельных элементов, которые применяются в качестве обратного провода, должно быть надежным и выполняться на болтах, зажимах либо сваркой.

Запрещено использование провода сети заземления, трубы санитарно - технических сетей (водопровод, газопровод и другое), металлические конструкции зданий, технологическое оборудование в качестве обратного провода электросварки.

Требования безопасности при хранении и применении газовых баллонов.

Газовые баллоны следует хранить и использовать в соответствии с требованиями правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, которые работают под давлением. При хранении баллонов на открытых площадках навесы, которые защищают их от воздействия осадков и прямых солнечных лучей, должны быть выполнены из негорючих материалов.

Баллоны с горючим газом, которые имеют башмаки, следует хранить в вертикальном положении в специальных гнездах, клетях и иных устройствах, исключающих их падение.

Баллоны, которые не имеют башмаков, следует хранить в горизонтальном положении на рамах либо стеллажах. Высота штабеля в таком случае не должна быть выше 1,5 метров, а клапаны должны быть закрыты предохранительными колпаками и направлены в одну сторону.

Пустые баллоны нужно хранить раздельно от баллонов, наполненных газом.

Газовые баллоны можно перевозить, хранить, выдавать и получать только лицам, которые прошли обучение по обращению с ними, и имеют соответствующее удостоверение.

Перемещать газовые баллоны необходимо на специально предназначенных для этого тележках, в контейнерах и иных устройствах, которые обеспечивают устойчивое положение баллонов.

Нельзя размещать ацетиленовые генераторы в проездах, местах массового нахождения либо прохода людей, а также вблизи мест забора воздуха компрессорами либо вентиляторами.

При эксплуатации, хранении и перемещении баллонов с кислородом должны быть соблюдены меры защиты баллонов от соприкосновения с материалами, одеждой работников и обтирочными материалами, которые имеют следы масел.

Должны быть приняты меры по предохранению газовых баллонов от ударов и действий прямых солнечных лучей, а от отопительных приборов баллоны должны устанавливаться на расстоянии не менее 1 м.

При перерывах в работе, в конце рабочей смены сварочная аппаратура должна быть отключена, шланги отсоединены, а давление в паяльных лампах полностью снято.

По окончании работы баллоны с газом должны быть размещены в специально отведенном для этого месте, которое исключало бы доступ к ним посторонних лиц.

Заклёпочные соединения, образуемые с помощью заклёпок, уступают по качеству и технологичности сварным соединениям и применяются редко.

Заклепочные соединенияприменяют для создания прочных швов в металлоконструкциях, герметичных швов в резервуарах и прочноплотных швов в паровых котлах, а также в случаях, затрудняющих использование сварки.

Основным элементом заклепочного соединения служит заклепка, представляющая собой цилиндрический стержень с расположенными по его концам головками, из которых закладную делают заранее перед постановкой заклепки.

Рис.28. Типы заклепок:

а —с полукруглой головкой, б —с потайной головкой, в —с полупотайной головкой; 1 — стержень, 2 — замыкающая головка, 3 — обжимка, 4 — закладная головка, 5 — подставка; б, 6Ь 62 — толщина соединяемых деталей, d — диаметр стержня заклепки, а — длина части стержня, необходимая для образования головки; обычно ai=(0,7—1,3).

Стальные заклепки обычно изготовляют из сталей Ст2, Ст3, 09Г2 и др.

При клепке происходит силовое воздействие на свободный конец заклепки, формируется замыкающая головка и расклепывается стержень, плотно заполняя все отверстие. Силовое воздействие может быть как ручным, так и машинным.

Клепка бывает горячей, при которой заклепки перед постановкой в гнезда нагревают до температуры 1000—1100°С (светло-красный цвет), и холодной, применяемой для заклепок диаметром менее 12 мм. Используют также смешанную клепку, во время которой нагревают только свободный конец заклепки.

Заклепки, поставленные горячим способом, создают большую силу сжатия склепываемых листов и трения между ними, что облегчает работу заклепочного соединения. При постановке заклепок холодным способом более плотно заполняются отверстия.

В качестве материала для изготовления заклепок применяют вязкие стали, для специальных случаев — медь, латунь, алюминиевые сплавы. Заклепки из цветных металлов ставят только в холодном состоянии.

Диаметр отверстия под заклейку должен превышать диаметр заклепки на 0,5—1 мм. Отверстие выполняют путем сверления или пробивания с последующей просверловкой.

Размер и форма сплошных заклепок для прочных и плотнопрочных швов определены соответствующими ГОСТ ами.

Заклепочные швы (рис. 11) по конструкции подразделяют на односрезные нахлесточные или с одной накладкой и двухсрезные— с двумя накладками.

Рис.29. Виды заклепочных швов:

а — нахлесточное, б — с одной накладкой, в — с двумя накладками;

1 — заклепка, 2, 3 — соединяемые части, 4 — накладки.

По расположению заклепок швы бывают одно- и многорядные. В последнем случае различают прямое и шахматное построение швов. При работе заклепочных соединений происходит сдвиг соединяемых деталей. Если силы сдвига превосходят силы трения, то тело заклепки подвергается срезу, смятию и изгибу.

В соединениях, в которых взаимный сдвиг деталей не допускается (например, в плотных швах), заклепки рассчитывают на срез.

По технологии выполнения угловых швов различают горизонтальные (наиболее прочные), вертикальные и потолочные (наименее прочные).

Клеевые соединения - эти соединения получают с помощью различных клеев (неметаллическим веществом посредством поверхностного схватывания (адгезии) и внутренней межмолекулярной связи (когезии) в клеящем слое), позволяющих соединять разнородные материалы, достигая при этом достаточной прочности соединения, работающего на равномерный отрыв или сдвиг.

Клееные соединения выполняют с накладками, а также одинарная нахлестка, встык с односторонней накладкой, встык с двусторонней накладкой, нахлестка с подсечкой, со скошенными кромками, угловые соединения.

з)

Рис.30. Виды клеевых соединений с рекомендуемым

действием нагрузок (указаны стрелкой):

а) одинарная нахлестка; б) встык с односторонней накладкой;

в) встык с двусторонней накладкой; г) нахлестка с подсечкой;

д) со скошенными кромками; е) угловые соединения.

Склеивание применяется для закрепления элементов на платах, шасси и лицевых панелях, для соединения различных прокладок и уплотнительных колец с металличекими деталями; вообще склеивают материалы и их сплавы, натуральные, синтетические и слоистые материалы, стекло, керамику, спкаемые материалы.

Замена сварки, пайки, заклепочных соединений склеиванием уменьшает массу конструкции, позволяет соединить почти любые материалы, упрощает процесс сборки. По сравнению с другими способами соединения достоинство клеевого соединения состоит в равномерности распределения механических напряжений по шву. Обычно в зоне соединения при склеивании не возникает коррозия, в большинстве случаев эти соединения непроницаемы для паров, жидкостей, герметичны, вакуумплотны, поглощает вибрации (снижают шум). В этом состоят основные преимущества клеевого соединения.

Клеевые соединения не выдерживают длительное время большие нагрузки, при повышенных температурах, особенно во влажной атмосфере или при низких температурах снижается прочность клеевого соединения. В этом состоят основные недостатки таких соединений.

Применяемые в машиностроении клеи подразделяют на термореактивные - эпоксидные, полиэфирные, фенолоформальдегидные, полиуретановые; термопластичные на основе полиэтилена, поливинилхлорида; эластомеры на основе каучуков. При нормальной температуре 18÷20 °С предел прочности на сдвиг большинства клеев 10÷20 МПа (предельные достигаемые значения 30÷50 МПа). Наряду с жидкими клеями применяют клеи в виде пленок, которые вкладывают между соединяемыми деталями, а потом нагревают и сжимают. Основным недостатком клеевых соединений является их слабая работа на неравномерный отрыв, что накладывает требования на конструкцию соединений. Наиболее широко применяют соединения внахлестку, работающие на сдвиг. При увеличении толщины клеевого слоя прочность падает. Оптимальная толщина слоя 0,05÷0,15 мм. Успешно применяют клей для повышения прочности сопряжения зубчатых колес с валами и зубчатых венцов со ступицами. Клей начинают использовать при установке наружных колец подшипников качения в корпус, для уплотнения и стопорения резьбовых соединений, для присоединения пластинок режущего инструмента. Для особопрочных соединений, испытывающих произвольную нагрузку, включая неравномерный отрыв, и вибрационную нагрузку, применяют комбинированные соединения, клеесварные и клеезаклепочные, клеерезьбовые. Комбинированные соединения обеспечивают равнопрочность с целыми листами и широко применяются в ответственных машинах (в частности, в тяжелых самолетах соединяемые поверхности по несколько сот квадратных метров). Клеесварные соединения выполняют обычно в виде сочетания клеевых и точечных сварных швов. Клеезаклепочные соединения еще прочнее клеесварных. Их обычно выполняют по незатвержденному (фенольному БФ-1, БФ-2 и др.) клею, что исключает необходимость сдавливания соединяемых листов при склеивании. Успешно применяют клееболтовые соединения. Рассеяние энергии в клеевых соединениях на 20÷30 % больше, чем в обычных фрикционных.

Сшивное соединение применяется для соединения мягких материалов (ткани, кожи, а иногда дерева) между собой в различном сочетании с помощью нити, шнура (из хлопка, капрона, кожи и других материалов).

Рис.31. Сшивное соединение

Паяные соединения — неразъемные соединения, образуемые силами молекулярного взаимодействия твердого паяемого (основного) и жидкого присадочного металла (припоя). Припоями называются металлы и их сплавы, применяемые для пайки и лужения (лужени е- процесс нанесения на паяемые детали тонкого слоя припоя для улучшения смачиваемости деталей при пайке) и имеющие температуры плавления паяемых металлов. Припой - сплав (на основе олова, меди, серебра) или чистый металл, вводимый в расплавленном состоянии в зазор между соединяемые деталями. Температура плавления припоя ниже температуры плавления материалов деталей. По конструкции паяные соединения подобны сварным, преимущественное применение имеют соединения внахлестку. Стыковое соединение и соединение втавр применяют при малых нагрузках.

Рис.32. Пайные соединения.

Паяный шов включают в себя спаи, диффузионные зоны и место припоя кристаллизовавшегося в зазоре между деталями с прикристаллизованными ионами (Спай – переходный слой, образующийся в результате вследствие физико-химического взаимодействия расплавленного припоя с паяемым металлом. Контактная поверхность плавится в результате теплообмена с припоем. Диффузионная зона – результат взаимной диффузии припоя и паяемого металла. Прикристаллизованная зона – результат концентрирования в области спая тугоплавких компонентов при кристаллизации расплава).

Прочностные характеристики паяного соединения определяется возникновением химических связей между пограничными слоями припоя и паяемого металла (адгезией), а также сцеплением частиц внутри припоя или паяемого металла между собой (когезией).

Вследствие малого зазора, в процессе пайки между деталями образуется незначительное количество жидкого припоя, активно взаимодействующего с паяемыми металлами. В жидкий припой, вследствие диффузии, попадают примеси, а в металл переходят некоторые компоненты припоя. Изменение жидкой фазы приводит к изменению структуры металла шва и температуры кристаллизации.

Развальцованное соединение осуществляется непосредственно развальцовкой соединяемой детали (резьбовой втулки, пустотелой заклепки, стойки) на одну или две металлические детали, представляющие собой основание, уголок, корпус, или на две неметаллические детали, выполненные из Пластмассы, кожи, ткани и т. д.

Рис. 33. Развальцованное соединение

Заформованное соединени е выполняется в результате армирования (заливки) поверхностей или элементов деталей пластическими массами, резиной. При этом армируемая деталь должна на поверхности иметь накатку, ступени различной формы для удерживания ее в формовочной массе.

Рис. 34. Заформованное соединение (резьбовые втулки в

корпусе из прессматериала).

Таблица 2

Дата добавления: 2015-08-18