Лабораторная работа № 3

Цель работы: изучение сборочных процессов и исследование дефектов пайки и сварки

Рассчитать диаметр резьбы болта резьбового соединения и подобрать болт, шайбу и гайку. Материал болта – сталь Ст. 3, Q =2; =80 МПа

Расчёт диаметра резьба болта:

)

По ГОСТ 7808-70 выбираем болт М8; По ГОСТ 7808-70 выбираем шайбуА8х1,6 Ст3.

Типы паяных и сварных соединений:

Методы сварки:

Схема конденсаторной сварки:

1-электроды; 2-Свариваемые детали

Схема холодной сварки:

1- Свариваемые детали; 2- прижим; 3- пуансон

Схема ультразвуковой сварки:

1-генератор высокочастотных колебаний; 2- магнитострикционный преобразователь; 3- обмотка преобразователя; 4- волновод; 5- концентратор; 6- инструмент; 7- свариваемые детали; 8- опора; 9- усилие прижима; 10- опора амплитуды ультразвуковых колебаний.

Резьбовое соединение:

а- болтовое; б- винтовое; 1- болт; 2- винт с потайной головкой; 3- винт с полукруглой головкой; 4- винт с цилиндрической головкой

Сквозное отверстие типа 2 под крепежные детали

Контрольные вопросы:

1.Основным видом разъёмных соединений является резьбовое, с помощью которого крепятся панели, переключатели, тумблеры, переменные резисторы, трансформаторы и др. Для повышения надёжности соединений и предохранения от самоотвинчивания применяют следующие методы:

· стопорение с помощью механических средств;

· стопорение герметиками;

· стопорение краской;

Стопорение с применением механических средств используются в соединениях, выполняющих крепление элементов конструкций, подвергающих замене в процессе эксплуатации. Стопорения с помощью герметиков является универсальным способом, обеспечивающим надёжность соединений при воздействии повышенной влажности, циклических температур, вибрационных и ударных нагрузок. Отвержденные герметики не влияют на полимерные материалы, не вызывают коррозии металлов и покрытий.

2. )

3.Технологический процесс склеивания состоит из следующих операций: подготовки поверхности деталей, приготовление клея, склеивания и контроля качества соединения. Перед склеиванием детали тщательно очищают от загрязнений, используют обезжиривание в органических растворителях или механическую обработку. Клеи приготавливают в соответствии с рецептурным составов и рекомендациями отраслевых стандартов. Вязкие композиции перед использованием могут быть подогреты до 50…60⁰С для улучшения растекания, с этой же целью подогревают детали. Плёночные клеи разрезают на участки требуемой конфигурации. Наносят тонкий ровный слой склеивающего вещества толщиной 0,1…0,15 мм на подготовленные поверхности шприцем, кистью, шпателем, а также с помощью распыления, окунания, лакировальных установок. Отверждение клея проводят на воздухе, в сушильных шкафах, на установках токов высокой частоты. После этого контролируют физико-механические характеристики соединения в нормальных условиях и при климатических испытаниях. В промышленности также широко распространены анаэробные клеи-герметики, клеи-расплавы, пленочные клеи.

4. Пайкой называется процесс соединения материалов в твердом состоянии путем введения в зазор расплавленного припоя, при крис­таллизации которого образуется паяное соединение. Пайка выполня­ется нить, средне- и высокотемпературными припоями. Ир я роя­ми называются низкотемпературные сплавы, которые имеют темпе­ратуру плавления ниже, чем соединяемые материалы. Для улучше­ния условий пайки применяют флюсы - неметаллические материа­лы, которые обеспечивают лучшее смачивание контактируемых по­верхностей, удаление окисных пленок и предотвращают образование новых окислов. Низко- и среднетемпературная пайка применяется в производстве прецизионных паяных соединений, так как уменьшение нагрева существенно снижает деформацию деталей, а высокотемпе­ратурная при изготовлении крупногабаритных конструкций, обла­дающих высокой механической прочностью и термостойкостью.

Технологической процесс конструкционной пайки аналогичен про­цессу выполнения монтажной, меняются только типы паяных соеди­нений и повышаются требования к жесткости фиксации дета­лей перед выполнением соединения. Наибольшей механической проч­ностью обладают соединения внахлестку и встык с накладкой, а по­вышенной точностью - ступенчатое.

Для крепления деталей применяют штифтовое соединение,при­хватку сваркой, развальцовку, отбортовку, точечное обжатие,чернение, специальные конструктивные элементы (гнезда,уступы, бурти­ки) и т.д. 1'Тоетупающие па сборку детали должны удовлетворятьтр е­ бованиям технологичности и иметь в закрытых объемах отверстия диаметром 0,5.„I,5 мм для выхода воздуха и газов в процессепайки,технологические припуски К2 мм на дайну во фланцевых соедине­ниях для улучшения условий формирования галтели, покрытия с хорошей паяемостыо.

Выбор припоя и флюса определяется требованиями, предъявля­емыми к аппаратуре. Основные типы высокотемпературных припоев и флюсов, а также области их применения приведены в справочной литературе и отраслевых стандартах.

Высокотемпературную пайку механических соединений выпол­няют в поле токов высокой частоты (индукционная пайка), в печи или в ванне с расплавленной солью.

Индукционная пайка основана на разогреве паяемых деталей под действием электромагнитного излучения. Вследствие поверхност­ного эффекта тепловая энергия локализуется в тонком слое, толщина которого определяется глубиной проникновения токов ВЧ. Учитывая габаритные размеры и материал соединяемых деталей, подбирают частотный режим пайки. Для толстостенных изделий применяют низ­кочастотный нагрев в диапазоне ИХ,.60 кГц, для тонкостенных вы­сокочастотный в диапазоне 200.„1000 МГц.

Технологической оснасткой для пайки токами ВЧ является ин­дуктор, представляющий собой катушку, изготовленную из высоко- проводящего трубчатого материала, через которую для охлаждения интенсивно прокачивается охлаждающая жидкость, а в качестве оборудования - генератор токов высокой частоты.

Индукционная пайка применяется для соединения элементов СВЧ (волноводных звеньев, магнетронов, ламп бегущей и отраженной вол­ны) при герметизации микросборок в металлических корпусах. Она позволяет производить процессы с высокой скоростью, одновремен­но паять несколько швов сложной пространственной конфигурации. Предварительный подогрев деталей обеспечивает повышение ско­рости процесса из-за быстрого выравнивания температуры по всему соединению и улучшения его качества за счет устранения -теплового удара. Качество соединений повышается при проведении процесса в вакууме или среде очищенных газов (водород, азот или их смесь). Пайка в печи с контролируемой атмосферой обеспечивает равномер­ность нагрева, точность поддержания температуры и времени вы­держки, стабильность качества, легко поддается автоматизации, устраняет операции флюсования и последующей очистки. Нагрев паяе­мых деталей осуществляется в активной газовой среде, подвергну­той специальной очистке и осушению (водород, диссоциированный аммиак, водяной газ), в инертной или в вакууме. Правильный выбор режима пайки позволяет совместить ее с последующей термообра­боткой соединения.

Пайка в ваннах с расплавленной солью применяется для сборки крупногабаритных изделий. Состав расплава подбирается.таким образом, чтобы он обеспечивал требуемую температуру И оказывал флюсующее действие на соединяемые поверхности. Это в основном хлористые соединения калия, лития, натрия, бария, каль­ция, Собранные под пайку узлы предварительно нагревают в печи до температуры на 80.100°С ниже температуры плавления припоя. Такая подготовка снижает коробление деталей и не нарушает темпера­турный режим ванны. После выдержки в расплаве в течение 0,5...3 мин детали вместе с приспособлением извлекают из ванны и после ох­лаждения тщательно промывают для удаления остатков флюса.

5.Свариваемость материалов, В радиоэлектронике при изготов­лении элементов конструкций применяют многочисленные черные и цветные металлы, каждый из которых характеризуется определенной способностью к: сварке. Свариваемость - это свойство материала в однородной или разнородной системе под воздействием активирующей энергии обеспечивать надежное сварное соединение. Свариваемость сталей зависит ют химического состава, структуры, температуры ^и интервала плавления, склонности к поглощению газов. С увеличением степени легирования (особенно углеродом) растет их чувствитель­ность к нагреву, увеличивается опасность возникновения трещин в шве, В зависимости от эквивалентного содержания углерода различают группы сталей по свариваемости Свариваемость алюми­ния и его сплавов определяется их высокими теплопроводностью термическим расширением, сродством к кислороду, тугоплавкостью оксидной пленки и фазовыми превращениями при сварке, приводящи­ми к охрупчиванию при 350..400 °С. Травление деталей перед свар­кой и защита ж: ид кой ванны от контакта с атмосферой обеспечивает отсутствие пор при сварке чистого алюминия и литейных сплавов. Массивные детали перед сваркой подогревают до 200...400 °С Свар­ные соединений из дуралюминов склонны к образованию трещим поэтому их подвергают естественному (5... 10 суток) или искусст­венному (200 °С, 2… 10 ч) старению. Наилучшей свариваемостью при прочих равных условиях обладают металлы с полной взаимной растворимостью,

Технологичность сварных конструкций. На качество свар­ных соединений оказывают влияние не только правильный выбор ма­териалов, разработка оптимального варианта ТП, но и особенности конструкции соединения и всего изделия. Основные требования, предъявляемые к конструкции, следующие:

1) расположение деталей должно обеспечивать свободный дос­туп инструмента в тону соединения; 2) швы в изделии рекомендуется располагать таким образом, чтобы весь процесс сварки был выпол­нен в одном положении;

3) стыки всех элементов желательно располагать в одной плос­кости, избегая прохождения нескольких швов через одну точку; 4) расстояние между параллельными швами рекомендуется выдер­живать не менее К) мм для толщины до 2мм, а для остальных - в 4.„5 раз больше толщины деталей:

5) нецелесообразно располагать окна, отверстия на близком рас­стоянии от швов; 6) рекомендуется соблюдать пропорции между вы­сотой элементов и расстоянием между ними; 7) кромки деталей под сварку разделываются,. Не­равномерный нагрев деталей при сварке приводит к различным де­фектам.

6. Стали низкоуглеродистые 0,5; 0,8; 10; 15; -содержание углерода в сотых долях процента. Стали низкоуглеродистые и среднелегированные: 15Х-0,15 %содержание углерода и менее 1% хрома. 20Х- 0,2% углерода и менее 1% Содержание хрома. Стали углеродистые 25; 30; 40; - содержание углерода в сотых долях процента. Стали низколегированные и низкоуглеродистые: 14Г- 0,14% содержание углерода и менее 1% содержание марганца. 14ГС- 0,14% содержание углерода и менее 1% содержание марганца и кремния. Стали низколегированные и среднеуглеродистые: 25Г2С- 0,25% содержание углерода и менее 2% марганца и менее 1% кремния. 35ХМ- 0,35% содержания углерода и менее 1% содержания хрома и молибдена. Стали среднеуглеродистые: 35Г- 0,35% содержания углерода и менее 1% содержания марганца. Стали низкоуглеродистые и низколегированные: 18ГС2- 0.18% содержание углерода и менее15 марганца и менее 2% кремния. 14ХГ- 0,14% содержания углерода и менее 1% содержания хрома и кремния. Стали высокоуглеродистые: 50; 55; 60; 70; 80;- содержание углерода в сотых долях процента. Стали низколегированные и среднеуглеродистые: 35ХМ – 0,35% содержания углерода и менее 1% содержания хрома молибдена. Стали среднелегированные: 30ХГСА- 0,3% содержания углерода и менее 1% -хрома, марганца, кремния и азота. 12Х5МА- 0,12% содержания углерода и менее 5% содержания хрома и менее 1% содержания молибдена и азота.

7. Технологичность сварных конструкций. На качество свар­ных соединений оказывают влияние не только правильный выбор ма­териалов, разработка оптимального варианта ТП, но и особенности конструкции соединения и всего изделия. Основные требования, предъявляемые к конструкции, следующие:1) расположение деталей должно обеспечивать свободный дос­туп инструмента в тону соединения; 2) швы в изделии рекомендуется располагать таким образом, чтобы весь процесс сварки был выпол­нен в одном положении; 3) стыки всех элементов желательно располагать в одной плос­кости, избегая прохождения нескольких швов через одну точку; 4) расстояние между параллельными швами рекомендуется выдер­живать не менее К) мм для толщины до 2мм, а для остальных - в 4.„5 раз больше толщины деталей: 5) нецелесообразно располагать окна, отверстия на близком рас­стоянии от швов; 6) рекомендуется соблюдать пропорции между вы­сотой элементов и расстоянием между ними; 7) кромки деталей под сварку разделываются, Не­равномерный нагрев деталей при сварке приводит к различным де­фектам.

8.Для того что бы повысить технологичность и точность сварных конструкций необходимо автоматизация производства.

9.Вне зависимости от метода для уменьшения деформации изделий детали закрепляют в приспособлении и стремятся обеспечить мини­мальный объем металла в сварочном шве, использовать прерывис­тый точечный шов, выдержать сборочные зазоры. При изготовлении каркасов до 90% работ выполняется контакт- ной сваркой. Более пригодны для этого вида сварки металлы, имеющие высо­кие электрическое сопротивление, пластичность и малую окисляемость, а именно: никель и его сплавы, платинит, низкоуглеродистая сталь и др. На качество сварного соединения оказывают влияние энергия сварочного импульса, усилие сжатия электродов, сечение и состояние поверхности электродов, форма импульса сварочного тока

Аргонодуговая сварка обеспечивает высокое качество при сварке деталей из нержавеющих сталей, алюминиевых и титановых сплавов. Основными параметрами ТП являются: сила тока, напря­жение на электродах, род и полярность тока, диаметр электродов. Увеличение сварочного тока приводит к возрастанию глубины прова­ра, что применяется при повышенных толщинах деталей. Холодная сварка осуществляется за счет пластической деформации соединяемых деталей под действием больших механических усилий. Метод позволяет сваривать разнородные материалы, обеспечивает высокую точность, прикладываемые усилие колеблются в пределах 5...20 МПа. Недостатками метода являются высокая энергоемкость и низкая производительность (соединение длится 5...20 мин). Газовая сварка применяется для сварных соединений из тонко­листовой стали с целью предупреждения прожогов, для соединения деталей из легких сплавов с минимальными деформациями. В каче­стве горючей смеси используются ацетилен или смесь природного газа и кислорода.

Ультразвуковая сварка основывается на введении ме­ханических колебаний ультразвуковой (УЗ) частоты и давления в зону контакта, что вызывает пластическую деформацию при контактной зоны, разрушение и удаление поверхностных пленок с созданием ювенальных поверхностей, интенсифицирует процесс образования активных центров и тем самым приводит к образованию сварного соединения без значительного нагрева деталей.

Выводы:

1. При выполнении лабораторной работе мне была выдана плата, которая изображена на рис. 1. При её рассмотрении мной были замечены дефекты такого рода как:

1. дефект термического класса- непровар, который представляет собой частичное отсутствие сплавления свариваемых кромок корня шва или частичное отсутствие сплавление наплавленного металла с основным.

2. дефект при не аккуратном снятии детали.

3. дефект термического класса- непровар

2. В ходе выполнения лабораторной работы определила требуемый диаметр болта для крепления данной платы, который обеспечит прочное и надёжное соединение. Затем подобрала болт М8(метрическая резьба наружным диаметром 8 мм, шаг крупный, правая резьба) по ГОСТ 7808-70 и шайбу А8х1,6 (шайба класса точности А для болта с наружным диаметром 8 мм, толщиной 1,6) по ГОСТ 7808-70.

Дата добавления: 2015-11-14