На каком рисунке приведено неразъемное соединение. Неразъёмные соединения (НС). Недостатки заклепочных соединений

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДРАСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра инженерной графики

РЕФЕРАТ

На тему:

«Неразъемные соединения»

МИНСК, 2008

Неразъемные соединения

Неразъемным называют такое соединение деталей и узлов, разборка которого невозможна без повреждения деталей. Часто неразъемные соединения используют для получения деталей сложной формы и геометрии из простых дешевых элементов. К неразъемным относят сварные, паяные, заклепочные, клеевые и формовочные соединения.

Сварные соединения

Сваркой называют процесс соединения металлических и пластмассовых деталей путем установления межатомных связей между соединяемыми частями при местном нагреве, пластической деформации или одновременном действии того и другого.

Различают термическую, термомеханическую и механическую сварки. Наиболее распространенными видами сварки являются электродуговая, электронно-лучевая, газовая (термические); контактная и термокомпрессионная (термомеханические); трением, холодная и ультразвуковая (механические).

При электродуговой сварке (рис. 1, а) электрической дугой в месте контакта электрода 2 и соединяемых деталей 1 расплавляется металл деталей и электрода и образуется прочный шов. Защитная обмазка металлического электрода образует при сварке большое количество шлака и газа, которые обеспечивают устойчивое горение дуги и защищают расплавленный металл от окисления. В месте сварки сильно окисляющихся при нагреве алюминиевых и магниевых сплавов, сплавов титана, высоколегированных сталей электрическую дугу окружают слоем инертного газа, аргона или гелия, что сильно удорожает сварку.

При газовой сварке для нагрева и плавления металлов используют теплоту газового пламени при сжигании ацетилена в кислороде. Такую сварку часто применяют для тонкостенных и легко окисляющихся деталей из металлов, обладающих различными температурами плавления, в частности, для сварки деталей из конструкционных сталей толщиной до 2 мм, меди – до 4 мм. Газовая сварка вызывает небольшие деформации и структурные изменения.

Электронно-лучевую (лазерную) сварку производят потоком электронов (частиц света) большой энергии. Этим способом обычно сваривают тугоплавкие и сильно окисляющиеся металлы и сплавы. Сварку производят в вакууме или в атмосфере аргона.

Контактная сварка – самый производительный способ сварки в массовом производстве. Различают точечную, стыковую и роликовую (шовную) контактные сварки. При точечной сварке (рис. 1, б) тонкостенные детали соединяют внахлестку. Под действием давления электродов, проводящих ток к месту сварки, образуются точечные сварные соединения. Так как высокие температуры действуют на небольших участках (точках), отсутствует коробление соединяемых деталей. Точечную сварку используют при изготовлении кожухов, панелей, шасси, стоек и других деталей.

При стыковой сварке (рис. 1, в) соединяемые детали сжимают и в зоне контакта при прохождении электрического тока выделяется большое количество теплоты. Стыковой сваркой соединяют детали различных форм и сечений (круг, квадрат, труба, уголок и т.д.).

Шовную сварку (рис. 1, г) осуществляют вращающимися дисковыми электродами. При этом получается непрерывный сварной шов, обеспечивающий герметичное соединение тонкостенных деталей.

Разновидностью контактной сварки является конденсаторная – ток к месту сварки подается в виде короткого импульса при разряде конденсаторов. Контактная сварка позволяет сваривать разнородные материалы, детали малых толщин и сечений (сварка в «шарик» монтажных приводов) и детали различных сечений.

Термокомпрессионная сварка – это сварка под давлением с местным нагревом участка соединения за счет теплопередачи от нагретого электрода. Применяется для присоединения металлических проводников толщиной в десятки микрон к полупроводниковым кристаллам, к напыленным пленкам, т.е. при монтаже элементов микросхем.

При сварке трением нагрев в месте соединения осуществляется за счет теплоты, выделяемой в месте контакта прижатых друг к другу и вращающихся по отношению друг к другу деталей.

Холодная сварка осуществляется без нагрева соединяемых деталей за счет их сжатия с помощью механических и гидравлических прессов до появления пластических деформаций. Холодной сваркой сваривают металлы с хорошими пластическими свойствами – алюминий и его сплавы, медь и ее некоторые сплавы; никель; олово; серебро; разнородные металлы, например, алюминий и медь. Для получения прочных и плотных швов необходимо предварительно очистить поверхности контакта от окислов. Прочность соединения при точечной холодной сварке может быть выше, чем при точечной контактной сварке, но при этом значительно хуже внешний вид соединения из-за вмятин и пластической деформации.

Ультразвуковая сварка основана на создании в месте соединения деталей переменных напряжений сдвига с частотой ультразвуковых генераторов, преобразующих колебания электрических величин в механические колебания. Ультразвуковая сварка позволяет сваривать металлы с различными, в том числе неметаллическими покрытиями, пластмассы.

В зависимости от выбранного вида сварки и требований, предъявляемых к соединению, применяют различные виды соединений. В зависимости от взаимного расположения соединяемых элементов различают следующие виды сварных соединений: стыковые (рис. 2, а), нахлесточные (рис. 2, б), угловые (рис. 2, в) и тавровые (рис. 2, г). Форму кромок и размеры поперечного сечения стыковых швов определяют в зависимости от толщины свариваемых деталей и способа сварки. Угловые швы в поперечном сечении имеют форму прямоугольного треугольника. В зависимости от расположения по отношению к направлению нагрузки сварные швы делят на лобовые – шов перпендикулярен направлению нагрузки (рис. 2, д), фланговые – шов параллелен направлению нагрузки (рис. 2, е), косые и комбинированные (рис. 2, ж).

Достоинствами сварных соединений являются высокая производительность, равнопрочность, герметичность, возможность соединения различных материалов и деталей разных форм.

Недостатки сварных соединений: появление остаточных напряжений в местах сварки за счет локального нагрева, что может привести к деформации свариваемых деталей; недостаточная вибрационная и ударная прочность; необходимость проведения термической обработки для снятия остаточных напряжений; сложность контроля дефектов и качества соединения.

Сварные соединения обозначают (рис. 2, д, е, ж) прямой линией, оканчивающейся стрелкой, направленной к сварному шву. Линия соединена с полкой, над которой указывают параметры сварного шва. Если лицевая сторона сварного шва не видна, обозначение параметров помещают под полкой. Свойства сварного соединения определяются свойствами материалов или их сочетаний, включая покрытия соединяемых деталей; видом и технологическими параметрами сварки; формой и размерами шва.

Свойство материалов образовывать сварные соединения, отвечающие требованиям конструкции и условиям эксплуатации, оценивается свариваемостью. Из материалов и их сплавов свариваются хорошо, без применения особых методов малоуглеродистые конструкционные и низколегированные стали (Ст0…Ст3, 08…25, 15Х, 15Г и др.), алюминий и его сплавы (Д1, Д16, АМц, АМг3, АЛ2, АЛ4), медь и ее сплавы (М3, ЛС59-1, Л63, БрАЖ9-4, БрОФ10-1, БрОЦ4-3 и др.); свариваются ограниченно только специальными методами или при определенных режимах сварки среднеуглеродистые стали (30 … 45, 30Г, 30ХГС и др.); свариваются плохо высокоуглеродистые и высоколегированные стали 65Г, У8, У10, чугуны.

Из неметаллических материалов сварке подвергаются только термопластические пластмассы (полиэтилен, полистирол, полипропилен и др.), при этом кромки деталей разогреваются до пластического вязкотекучего состояния, а затем подвергаются сжатию. В качестве присадочного материала применяют пруток из той же пластмассы, что и свариваемые детали. Известны следующие способы сварки пластмасс: ультразвуком, токами высокой частоты, трением, газовыми теплоносителями и нагретыми инструментами.

Соединения пайкой

Пайкой называют процесс соединения металлических или металлизированных деталей с помощью дополнительного связующего материала – припоя, температура плавления которого ниже температуры плавления материала соединяемых деталей.

В расплавленном состоянии припой смачивает поверхности соединяемых деталей. Соединение происходит путем межатомного сцепления, растворения и диффузии материала деталей и припоя.

В отличие от сварки пайка сохраняет неизменными структуру, механические свойства и состав материала деталей, вызывает значительно меньшие остаточные напряжения. Прочность паяного соединения определяется прочностью припоя и сцепления припоя с поверхностями соединяемых деталей.

В качестве припоя применяют как чистые металлы, так и сплавы. В зависимости от температуры плавления припои бывают легкоплавкие (мягкие) и среднетугоплавкие (твердые). К легкоплавким мягким припоям с температурой плавления до 450 °С относятся оловянисто-свинцовые сплавы с содержанием олова от 18 до 90%, например ПОС-61 (61% олова). Для понижения температуры плавления в эти сплавы вводят висмут и кадмий, а для увеличения прочности – сурьму. Твердые припои содержат в своем составе медь, цинк, никель, серебро и имеют температуру плавления выше 500 °С.

Мягкие припои применяют для получения главным образом надежных электрических контактов при пайке и герметичных соединений.

Твердые припои обеспечивают достаточную прочность шва при температуре свыше 100 °С, устойчивы к вибрациям, ударам и агрессивным средам.

Хорошее соединение пайкой можно получить только при чистых поверхностях спаиваемых деталей, свободных от окислов и загрязнений и при заполнении зазора между деталями припоем. Для очистки и защиты соединяемых поверхностей и припоя от окисления, улучшения смачиваемости и лучшего растекания припоя применяют флюсы. Они способствуют очищению поверхностей от загрязнений, растворяют окисные пленки, улучшают смачиваемость поверхностей припоем, обеспечивают лучшее затекание припоя в зазоры между спаиваемыми деталями. Флюсы должны обладать хорошей жидкотекучестью и иметь температуру плавления более низкую, чем у припоя, что обеспечивает их вытеснение припоем. Они делятся на химически активные (бура, хлористый цинк и др.) и химически неактивные (канифоль и спиртовые растворы). Применение первых требует тщательной промывки деталей после пайки.

Соединения пайкой могут выполняться при различных способах нагрева деталей и припоя. Наиболее распространенными видами пайки являются пайка паяльником, газовой горелкой, в печи, индукционная, пайка в жидких средах, ультразвуковая, волной припоя, лазером, электронным лучом и другие. Способ нагрева зависит от конструкции соединения, материала соединяемых деталей, требуемого количества теплоты и температуры нагрева. Качество соединения определяется величиной зазора и плотностью его заполнения припоем, прочностью припоя и прочностью связи припоя с поверхностями соединяемых деталей.

Достоинствами пайки являются простота и дешевизна технологического процесса, широкие возможности его механизации и автоматизации, возможность соединения всех металлов и разнородных материалов (металл с керамикой, стеклом, резиной), малые остаточные температурные напряжения и деформации, малое электросопротивление мест соединения. Так как непосредственная пайка при соединении металлов с неметаллами невозможна, то на поверхности неметаллических материалов создают промежуточный слой из меди, никеля, серебра, который хорошо сцепляется с поверхностью этих материалов и обеспечивает качественную пайку с металлом.

Недостатком соединений пайкой является их невысокая механическая и термическая прочность.

Различают паяные соединения внахлестку и встык. Наибольшую прочность имеет соединение внахлестку, но при этом увеличиваются габариты соединения. Соединение встык имеет малые габариты, но невысокую прочность.

Заклепочные соединения

Заклепочные соединения выполняют с помощью специальных крепежных деталей – заклепок (рис. 3, а, б) или непосредственным расклепыванием цапф деталей (рис. 3, в, г).

Заклепка представляет собой цилиндрический стержень с двумя головками, одна из которых, называемая закладной, выполнена заранее, а вторая, замыкающая, получается в процессе сборки под ударами инструмента. Соединяемые детали при этом сильно сжимаются.

Форма и размеры заклепок стандартизированы. Стержень заклепки может быть сплошным или полым; головки по форме бывают полукруглые (рис. 4, а), потайные (рис. 4, б), полупотайные (рис. 4, в), плоские (рис. 4, г). Заклепки изготавливают из пластичных материалов: низкоуглеродистых сталей (Ст2, Ст3, 08, 10), меди (М1), латуни (Л62), алюминиевых сплавов. Материал соединяемых деталей может быть тверже или мягче материала заклепок. Желательно, чтобы коэффициенты линейного расширения заклепок и соединяемых деталей были равными или близкими друг другу. В противном случае при изменении температуры возникнут дополнительные напряжения, что снизит прочность соединения. Диаметр d (см. рис. 4, а) заклепки принимают примерно в 1,8 … 2,0 раза больше минимальной толщины соединяемых деталей. Стержень заклепки должен выступать над соединяемыми деталями на величину примерно 1,5d для образования замыкающей головки. Для обеспечения лучшей механической прочности и предотвращения концентрации напряжений при посадке и клепке заклепки рекомендуют минимальный зазор между заклепкой и стенками отверстия. Диаметр отверстия под заклепку принимают на 0,2 … 0,5 мм больше диаметра заклепки.

Заклепочные соединения применяют для соединения трудносвариваемых металлов и разнородных материалов; в конструкциях, подверженных действию вибрационных и ударных нагрузок; для соединения металлических деталей с неметаллическими.

Выбор формы заклепки зависит от материала и толщины соединяемых деталей.

Стальные заклепки применяют для прочных соединений, а латунные и алюминиевые – для соединений, не требующих большой механической прочности. Для соединения деталей, изготовленных из хрупких или неметаллических материалов, используют полупустотелые и пустотелые заклепки (рис. 4, д, е).

Заклепки с полукруглой головкой – самые распространенные и применяются везде, где допустима выступающая головка. Применение заклепок с потайной головкой целесообразно для деталей из прочных материалов при толщине более 2 … 2,5 мм. При меньшей толщине берут заклепки с полупотайной головкой. Для соединения мягких и эластичных материалов (винипласт, резина) необходимы большие площади головки, поэтому под заклепки ставят шайбы, прокладки. Клепка и развальцовка заклепок не должны сильно деформировать соединяемые детали.

Заклепочные соединения выполняют внахлестку (рис. 5, а) или встык с одной (рис. 5, б) или двумя (рис. 5, в) накладками и расположением заклепок в один, два или более параллельных (рис. 5 г) или шахматных ряда.

Шаги между заклепками выбираются исходя из назначения соединения и удобства клепки: t = (2 … 8)d, ℓ = (1,35 … 2)d, m = (1,5 … 2)d. Заклепки рассчитывают на сдвиг по поперечным сечениям и на смятие по боковым поверхностям, а листы – на растяжение по ослабленным отверстиями под заклепки сечениям.

Достоинствами заклепочных соединений являются возможность соединения различных материалов, хорошая сопротивляемость вибрационным и ударным нагрузкам, удобство и надежность контроля качества соединения. К недостаткам относятся трудоемкость (разметка, сверление отверстий, закладка и клепка заклепок) и высокая стоимость; ослабление соединяемых деталей отверстиями; дополнительный расход материала на накладки.

Клеевые соединения

Склеиванием называют соединение деталей тонким слоем быстротвердеющего раствора – клея. Процесс склеивания состоит из подготовки соединяемых поверхностей деталей, нанесения клея, соединения деталей и выдержки при определенных давлении и температуре.

Клеевые соединения применяют для скрепления деталей из различных металлических и неметаллических (стекло, керамика, пластмасса) материалов в любом их сочетании. К клеевым соединениям не предъявляют требований высокой прочности, но они должны хорошо сопротивляться вибрациям, воздействию влаги, колебаниям температур. Соединения бывают чисто клеевые и клеемеханические, для повышения герметичности (клеерезьбовые, клеесварные). Клеевые соединения улучшают герметизацию, снижают стоимость изделия и позволяют проще решать задачи миниатюризации конструкций. Их часто применяют в тех случаях, когда невозможно механическое крепление соединяемых деталей, например, склеивание оптического стекла с помощью прозрачных и неокрашенных клеев, крепление полупроводникового кристалла с кристаллодержателем.

Прочность клеевого соединения зависит от способа подготовки поверхностей. Желательно, чтобы они были шероховатые. Для этого применяют механическую (абразивную) и химическую (травление в растворах) обработку. Клеевой слой для повышения прочности должен быть по возможности тонок (0,05 … 0,25 мм), тепло- и влагостойким, не подвергаться старению. Для обеспечения необходимого взаиморасположения склеиваемых деталей в конструкции предусматривают фиксирующие элементы – выступы, впадины и т.п.

Клеи подбирают исходя из свойств материала соединяемых поверхностей. Клеи делят на твердеющие при удалении растворителя, твердеющие при охлаждении расплава и твердеющие за счет химических процессов.

Процесс склеивания клеями первой группы сводится к нанесению на поверхность деталей раствора клея, сдавливанию деталей и последующему удалению растворителя путем испарения или впитывания в склеиваемый материал. Соединение обладает свойством обратимости, его не применяют для изделий, работающих в условиях повышенной влажности и температуры. К таким клеям относят резиновые, казеиновые и другие виды клеев.

Клеи второй группы перед нанесением разжижают нагреванием, затем наносят на поверхности, которые сдавливают и выдерживают при комнатной температуре. Эти клеи также обратимы, т.е. при нагревании становятся вязкими, и соединения разрушаются.

Клеи третьей группы необратимы, полученное с их помощью соединение обладает большой прочностью, однако процесс склеивания бывает сложным, некоторые клеи твердеют при нагревании соединения. К таким клеям относят синтетические клеи серий БФ, «Момент», клеи на эпоксидной, эпоксидно-кремнийорганической основе и др.

Клеевое соединение лучше работает на сдвиг, хуже – на отрыв. Его прочность зависит от сорта клея, толщины и качества слоя, прочности сцепления клея с поверхностями соединяемых деталей.

Соединения заформовкой и запрессовкой

Заформовка заключается в соединении металлических элементов (арматуры) со стеклом, пластмассами, резиной, легкоплавкими цинковыми, алюминиевыми и магниевыми сплавами путем погружения этих элементов в формуемый материал, находящийся в вязкотекучем пластичном или жидком состоянии. После застывания формуемого материала образуется неразъемное соединение.

Таким способом получают различные рукоятки (рис. 6), крышки, клеммовые держатели, детали для электроизмерительных, оптико-механических и электронных приборов. Заформовка является единственным способом получения газонепроницаемого соединения металлических электродов со стеклянными баллонами электровакуумных устройств.

Соединения заформовкой имеют следующие достоинства: не требуются высокие точность и чистота обработки погружаемых частей арматуры; можно получить необходимые, часто не совместимые местные свойства элементов узла – электро- и теплопроводность арматуры при сохранении изоляционных свойств узла; уменьшаются масса изделий и расход металла, стоимость.

При заформовке практически отсутствует сцепление арматуры с формуемым материалом. Прочность и плотность соединений обеспечивают выбором соответствующих форм погружаемой арматуры в виде кольцевых проточек, впадин, уступов, уширений, загибов (см. рис. 6), увеличивающих поверхности контакта и препятствующих ее выдергиванию.

Соединения запрессовкой получают путем создания гарантированного натяга между охватываемой и охватывающей поверхностями при сборке. После сборки вследствие упругих и пластических деформаций на поверхности контакта возникает удельное давление и соответствующие ему силы трения, препятствующие взаимному смещению деталей.

Сборка при соединении запрессовкой может осуществляться одним из трех способов: прессование без нагрева, с нагревом втулки или с охлаждением вала. Наиболее распространены соединения запрессовкой по цилиндрическим поверхностям. Они применяются для соединения зубчатых колес на валиках, при соединении зубчатого венца червячного колеса со ступицей. Для облегчения сборки на деталях выполняют направляющие фаски. Сборка с нагревом втулки может вызвать изменение структуры, коробление детали. Предпочтительнее сборка с охлаждением вала. Для охлаждения используют жидкий азот (–196 °С), сухой лед (–72 °С).

При малых размерах соединяемых деталей часто используют запрессовку на валик с накаткой, что значительно уменьшает стоимость соединения за счет снижения точности изготовления соединяемых поверхностей. На валу накатывают треугольные выступы (шлицы), при этом часть материала вала выдавливается инструментом и первоначальный диаметр вала увеличивается. Прочность соединения зависит от глубины вдавливания накатанных зубцов в цилиндрическую поверхность сопряженной детали. В процессе запрессовки материал втулки деформируется и заполняет впадины вала. Соединение с накаткой применяют для сборки стальных или латунных валиков с алюминиевыми или пластмассовыми деталями. Этот вид соединения хуже прессовых центрирует детали, но при этом не требуются высокие точность и чистота обработки поверхностей, упрощается сборка.

Чем больше натяг и параметры шероховатости поверхности, тем выше надежность соединения. К соединениям с гарантированным натягом относятся соединения с применением посадок H7/u7; H7/r6; Н7/p6 и др. Выбор необходимой посадки осуществляют из условий прочности по величине удельного давления.

Достоинствами соединений запрессовкой являются: отсутствие дополнительных креплений, простота конструкции, хорошая центровка сопрягаемых деталей, возможность передачи значительных осевых усилий и крутящих моментов. К недостаткам соединений относятся: высокие точность и стоимость изготовления соединяемых деталей, сложность сборки, влияние величины натяга, коэффициента трения и рабочих температур на прочность соединения.

ЛИТЕРАТУРА

1 Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учебное пособие. М.: – Высш. шк., 2001. – 480 с. 2001

2 Сурин В.М. Техническая механика: Учебное пособие. – Мн.: БГУИР, 2004. – 292 с. 2004

3 Ванторин В.Д. Механизмы приборных и вычислительных систем: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 1999. – 415 с.

Классификация механических соединений и области их применения.

При изготовлении ЭА наряду с электрическими широко используются механические соединения, которые разделяются на две группы:

– разъем­ные;

– неразъемные.

Разъемные соеди­нения допускают полную разборку из­делия на детали без разрушения их целостности, что позволяет быстро за­менять детали и сборочные единицы в условиях эксплуатации. Резьбовые со­единения в общем объеме занимают наибольший удельный вес (до 51 %), но характеризуются высокой стоимо­стью и трудоемкостью. К ним отно­сятся резьбовое, байонетное, штифто­вое, шплинтовое и др.

Соединение считается неразъемным , если его раз­борка сопровождается разрушением материалов или деталей, с помощью которых оно осуществлено. Неразъем­ные соединения выполняют пайкой, сваркой, расклепыванием, развальцов­кой, запрессовкой, склеиванием и т.д. (рис.4.1).

Рис.4.1. Соотношение видов механических соединений.

Расклепывание приме­няют для конструкций, работающих при высоких температурах и давлени­ях, для прочных соединений неметал­лических деталей с металлами. Недос­татками клепаного соединения явля­ются:

– отсутствие герметичности шва,

– ослабление материала в месте соеди­нения,

– концентрация и неравномер­ное распределение напряжений,

– воз­никновение в соединениях значитель­ных деформаций, которые искажают взаимное положение деталей.

Это вы­зывает необходимость в повышении требований к жесткости используемых приспособлений.

Пайка и сварка конструкционных деталей имеют те же физико-химиче­ские особенности, достоинства и не­достатки, что и при выполнении мон­тажных соединений. Некоторые отли­чия заключаются в технологии: подготовке деталей, выборе материалов, ре­жимах и оборудовании.

Склеивание применяют для соеди­нения материалов в самых различных сочетаниях. Клеевые соединения об­ладают высокой долговечностью, кор­розионной стойкостью, теплоизо­лирующими, звукопоглощающими, демпфирующими свойствами, герме­тичностью. Склеивание отличается простотой, низкой себестоимостью сборки, легко может быть переведено на поточное производство. В настоя­щее время широко применяют комби­нированные методы неразъемных со­единений – клеесварные и клееклепаные. К недостаткам клеевых соедине­ний следует отнести сравнительно низкую стойкость при повышенных температурах, пониженную прочность при неравномерном отрыве, дефицит­ность, а также токсичность многих со­ставляющих клеевых композиций.

Разъемные соединения.

При механической сборке применя­ются следующие виды разъемных со­единений: резьбовые (до 90 %), штиф­товые, шплинтовые, байонетные. Резь­бовые соединения вы-полняются с ис­пользованием винтов, болтов, резьбо­вых шпилек, самонарезающих шуру­пов и применяются для установки наиболее тяжелых крупногабаритных деталей и сборочных единиц (транс­форматоров, дросселей, переключа­телей, приборов). Основным видом резьб является метрическая М2 – Мб. Для предохранения поверхностей де­талей от повреждений под гайки, го­ловки болтов и винтов подкладывают шайбы (рис. 4.2).

Рис.4.2. Резьбовые соединения:

а - болтовое; б - винтовое; 1 - болт; 2, 3, 4 – винты с потайной,

полукруглой и круглой головками соответственно; 5 - шайба.

При выполнении резьбового соеди­нения момент затяжки определяется условиями работы резьбового соеди­нения и тем, какой элемент (винт, гайка) ограничивает прочность соеди­нения. При соединении металличе­ских деталей винтом или болтом мо­мент затяжки лимитируется их проч­ностью на растяжение. Если винт ис­пользуется для стопора, то момент за­тяжки ограничивается прочностью его шлицев на смятие. При соединении неметаллических деталей момент за­тяжки лимитируется прочностью этих деталей.

Для механизированной сборки разъ­емных соединений при блочной и окончательной сборке в качестве ос­настки применяют ручные электрифи­цированные и пневматические инст­рументы. Инструмент с электроприво­дом (электроотвертка) приводится в движение встроенным электродвигателем типа МН-250 мощностью до 1000 Вт и скоростью завертывания 1000 об/мин. Достоинствами электро­отвертки являются: высокая произво­дительность, возможность 5-7-крат­ной перегрузки по крутящему момен­ту. Недостатки- большие масса и потребление электроэнергии. Элек­тродвигатель работает в импульсном режиме от источника постоянного то­ка в течение 0,1 с. Электроотвертка предназначена для метрических резьб М2 – Мб. Регулировкой пружины обес­печивается момент завертывания в пределах 500-1100 Н-м при скорости завертывания 250 об/мин.

Пневматический резьбосборочный инструмент ПГ-125 экономичен в ра­боте, имеет небольшую массу и «мяг­кую» характеристику привода, универ­сален, безопасен, допускает большие перегрузки. Скорость завертывания 200-500 об/мин, питание от сети сжа­того воздуха давлением 0,3-0,5 МПа. Применяется для резьб М2-М5. Не­достатками являются повышенный шум при работе, малое быстродейст­вие. Малогабаритный пневмозаверты-ваюший инструмент типа ПВ-МЗ предназначен для резьб диаметром до 3 мм, имеет массу 380 г, максималь­ный момент затяжки 300-500 Н/м и скорость вращения на холостом ходу до 650 об/мин. Широко применяется механизированный инструмент ПГ-Ю2, в котором с помощью гибкого вала вра­щение от электродвигателя передается редуктору со скоростью 146 об/мин. Инструмент состоит из вертикальной телескопической поворотной колон­ки, имеющей горизонтальную кон­соль, по которой перемещается каретка с закрепленными на ней электро­двигателем и редуктором. От него с помощью подвески в виде гибкого ва­ла вращение передается на резьбоверт. Наличие редуктора позволяет завин­чивать винты от М2,5 до Мб. Резьбо­верт может отклоняться от вертикали на 30°.

Резьбовые соединения предохраня­ют от самопроизвольного отвинчива­ния различными видами стопорения по ГОСТ 30133-95.

Стопорение наглухо обеспечивает высокую надежность, но неудобно для разборки. Осуществляется кернением самой резьбы или сквозной прошив­кой винта либо болта с помощью ко­нического или цилиндрического штиф­та (винта) (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Виды стопорения наглухо:

а,б - кернением; в -штифтом; 1 -места кернения; 2 -штифт.

Стопорение пружинными шайбами со смещенными краями (шайбы Гровера) с подкладыванием под шайбу Гровера дополнительной стальной шайбы для защиты от повреждения поверхности детали заостренными концами шайбы (рис. 8.4).

Рис.4.4. Стопорение пружинными шайбами;

а -шайба; б -стопорение гайки; в -стопорение детали из мягкого материала;

1 -шайба Гровера; 2 -стальная шайба.

Стопорение путем повышения сил трения в резьбе и на опорных торцах головок винтов, болтов или гаек. Оно достигается с помощью контргайки, которая увеличивает силы трения, ли­бо применением специальной гайки со смещенными витками, которая имеет дополнительный поясок со сме­щенными двумя-тремя витками резь­бы (рис. 8.5, а). Иногда в эту гайку за­кладывается упругий элемент – фиб­ра (рис. 8.5, б). Для стопорения ис­пользуют также разгибки в стороны свободных концов разрезанного винта (рис. 8.5, в).

Рис.4.5. Стопорение повышением сил трения:

1 -основная часть гайки; 2 -кольцевая проточка; 3 -поясок; 4 -часть гайки

со смещенными витками; 5 -фибра; 6 -винт; 7 -разведенные концы винта.

Стопорение краской или заливочной массой является самым простым и де­шевым видом, совмещается с операцией контроля и применяется в быто­вой ЭА. Состав заливочной массы: 75 % нитроэмали, 25 % молотого таль­ка. После нанесения заливочной мас­сы соединение подвергают сушке в течение 3-5 ч. Краска может нано­ситься с одной стороны резьбового со­единения, по периметру выхода резьбы и заливкой головки винта. Для тропи­ческою исполнения аппаратуры вместо краски используют герме­тики типа «Унигерм 2Н», которые су­шат в течение 6 ч при температуре 60°С.

Стопорение шплинтом с корончатой (прорезной) гайкой или проволочной петлей, которые являются легко заме­няемыми и сравнительно дешевыми элементами, обеспечивающими доста­точную надежность.

Штифтовые соединения применяются для соединения деталей, испытываю­щих крутящие моменты. Используют штифты цилиндрической и конической формы из высококачественной леги­рованной стали. Конические штифты имеют конусность и со­здают натяг при сборке деталей. Штифтовка является сложной и ответствен­ной операцией, поскольку неправиль­ная посадка штифта приводит к отка­зу аппаратуры. Штифтовые соедине­ния как самостоятельные используют­ся редко, обычно их применяют для стопорения резьбовых соединений.

Шплинтовые соединения используют в основном для крепления шайб и га­ек на осях и болтах. Шплинт свобод­но вставляют в отверстие, проходящее через гайку и ось болта, а его высту­пающие концы разводят.

Байонетное соединение – основной вид присоединения коаксиальных разъ­емов, экранов пальчиковых радиоламп и других деталей. Оно удобно в разбор­ке, но характеризуется наименьшей на­дежностью. При выполнении этого со­единения выступы одной детали входят в прорези другой полой детали, а за­тяжку соединения производят, повора­чивая одну деталь относительно другой.

Неразъемные соединения.

Заклепочное соединение применяют для листовых металлических деталей, когда требуется обеспечить его высо­кую механическую прочность. Заклепки изготавливают из мягкой стали (СтЗ, Ст5, Ст10) для соединения стальных деталей конструкции с высокой меха­нической прочностью, а из латуни – для низкого электрического сопротив­ления и достаточной механической прочности. Эти металлы подвергаются коррозии, поэтому после выполнения соединения заклепки покрывают ла­ком или краской. Для деталей малой массы в ВЧ- и СВЧ-цепях применяют медные заклепки Ml, M2, а для не­ответственных деталей с малой мас­сой – из алюминия марок А1 и А2. Заклепки имеют полукруглую, потай­ную или полупотайную головку.

Замыкающую головку заклепки об­разуют ударами специальной обжимки по стержню заклепки, которая с про­тивоположной стороны опирается на специальную поддержку – наковаль­ню (рис. 4.6, а). Наковальня должна иметь лунку по форме закладной го­ловки, ее масса в 4-5 раз больше массы молотка.

Рис.4.6. Соединение расклепыванием (а) и развальцовкой (б)

1,3 – детали; 2 – закладная деталь.

Механизация клепки осуществляет­ся высокопроизводительными вибра­ционными или соленоидными пресса­ми, пневматическими приспособле­ниями с усилием 1-5 кН. Контроль качества соединения осуществляют наружным осмотром, при котором об­ращается внимание на правильность формы головки и точность прилега­ния к листам.

Соотношения при расклепывании деталей:

d 1 = (1,5-1,7) d 0 , l = (h 1 + h 2 ) +3d 0

Усилие расклепывания:

P = (2,0-2,5) σ в S

где σ в – предел прочности материала заклепки на растяжение;

S – площадь соединения.

Для расклепывания в мелкосерий­ном производстве применяются нако­вальни или молотки (массой 200-500 г), в серийном – пневматическая расклепочная оснастка с усилием 1-5 кН, в случае повышенной прочно­сти – кривошипно-шатунные либо вибропрессы с усилием несколько тонн. Виды и причины брака при клепке листов приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Виды и причины брака при клепке листов.

Развальцовка применяется для со­единения металлических и неметалли­ческих деталей, например разъема с печатной платой. Она характеризуется меньшим усилием образования соеди­нения за счет применения пустотелой заклепки, так называемого пистона, имеющего вид трубки, развальцован­ной с одной стороны (рис.4.6, б). Пис­тоны изготавливают из алюминия, ла­туни, стали и красной меди.

Усилие развальцовки:

P = σ в S

где:

Соединения пластической деформа­цией образуются путем деформации элементов крепления деталей либо зачеканки одной детали в другую (на­пример, сборка роторной секции кон­денсатора переменной емкости). Этот процесс отличается высокой произво­дительностью, не требует специаль­ных деталей, однако не рекомендуется при значительных механических на­грузках.

Запрессовка обеспечивается необхо­димым натягом при условии, что диа­метр охватывающей детали меньше диаметра охватываемой детали. Для мелких деталей усилие создают молот­ком, для больших – с помощью прес­са. Для соединения металлических деталей применяют посадки: глухую, тугую, напряженную. Усилие запрессовки зависит от разности диа­метров, формы и чистоты поверхно­сти соприкасающихся деталей. Иногда для обеспечения запрессовки одну из деталей нагревают.

Опрессовка (армирование) заключа­ется в образовании соединения ме­таллической и неметаллической дета­лей путем литья под давлением либо опрессовкой реактопластам (Т = 160- 220 °С, Р = 2-5 МПа).

Склеивание – это технологический процесс соединения деталей с помо­щью специ-альных связующих мате­риалов, которые вследствие взаимо­действия с поверхностью деталей и изменения своего физического со­стояния способны формировать проч­ные соединения. Соединение склеива­нием является результатом проявле­ния сил адгезии, аутогезии и когезии. Адгезией называется явление сцеп­ления двух разнородных материалов при их контакте, которое возникает в результате проявления сил молекуляр­ного взаимодействия клея и соединяе­мой поверхности. Аутогезией называ­ется явление сцепления поверхностей однородных материалов (самослипа­ние). Когезия – явление сцепления молекул склеивающего материала в объеме тела. В пленке клея наблюда ется образование прочных молекуляр­ных цепей от границы раздела фаз в глубь полимера, что повышает проч­ность клеевого шва.

Общая схема развития сцепления при склеивании включает следующие процессы: адсорбция – адгезия – смачивание – поверхностные химиче­ские реакции.

Адсорбция есть явление концентрации молекул полимера из раствора вблизи поверхности субстра­та (подложки) под действием молеку­лярных сил. Различают два вида ад­сорбции: физическую и химическую.

Физическая адсорбция вызывается сила­ми Ван-дер-Ваальса и почти не требует энергии активации. Поскольку энер­гия связи при физической адсорбции мала, то этот процесс обратим и энергетическое со­стояние адсорбированных молекул ма­ло отличается от свободных. Взаимодействие молекул адгезива и субстрата происходит в результате полярных, индукционных и дисперсионных сил.

Индукционные силы возникают в результате взаимодействия постоянного диполя с неполярными молекула­ми. Дисперсионное взаимодействие свойственно всем молекулам и обусловлено смещением центров положительных и отрицательных зарядов относительно

среднего положения в отдельные мгновения.

Химическая адсорбция протекает со значительным тепловым эффектом и требует заметной энергии активации. При этом проис­ходит изменение электронной струк­туры

взаимодействующих молекул.

Процесс склеивания состоит из не­скольких стадий. На первой стадии образования соединения в результате броуновского движения молекул в адгезиве и адсорбции молекул адгезива происходит накапливание молекул клеящего вещества у поверхности суб­страта. Перемещение молекул адгези­ва интенсифицируется давлением и нагревом. На второй стадии, когда расстояние между молекулами клея и субстрата станет менее 5 нм, начина­ют действовать межмолекулярные си­лы адгезии, приводящие к образова­нию различных связей типа диполь-диполь, диполь-наведенный диполь. Связи между молекулами адгезива и субстрата оказываются более прочны­ми, чем взаимодействие молекул по­лимера с молекулами растворителя клея. Это значительно усиливает миграцию молекулярных цепей полиме­ра к субстрату и приводит к образова­нию большого числа точек контакта.

Работа сил адгезии между твердым телом и жидкостью определяется уравнением Дюпре:

W т.ж = γ тг + γ жг + γ тж

где γ тг, γ жг, γ тж – поверхностные на­тяжения на соответствующих грани­цах раздела

Рис. 4.7.Схема растекания капли жидкости по по­верхности твердого тела

С учетом того что соотношение сил поверхностного натяжения определя­ется равенством Юнга:

γ т.г = γ т,ж + γ ж.г Cоsθ

получим уравнение для работы сил адгезии:

W т.ж = γ жг (1+ Cоsθ)

Из этого уравнения следует, что мак­симальная работа сил адгезии будет получена при Cоsθ = 1, т. е. когда угол θ = 0. В этом случае жидкость полно­стью смачивает поверхность твердого тела.

Обычно поверхность твердого тела загрязнена жировыми пленками, ко­торые в значительной мере изменяют поверхностные свойства тел. Для уве­личения работы адгезии при склеива­нии эти пленки необходимо удалять.

Прочность клеевого соединения увеличивается, если склеиваемые ма­териалы имеют разветвленные поры, что способствует диффузии молекул полимера в пограничный слой мате­риала. Тонкие пленки клея (0,1-0,2 мм) дают более надежное соедине­ние за счет прочных межмолекуляр­ных сил, чем толстые слои.

Технологический процесс склеива­ния состоит из следующих операций:

– очистка поверхностей деталей от за­грязнений;

– нанесение клея на склеиваемые поверхности;

– подсушивание нанесенного слоя клея;

– соединение склеиваемых деталей и полимеризация клея;

– контроль качества клеевых соедине­ний.

Подготовку поверхностей деталей под склеивание проводят механиче­ской обработкой (гидропескоструйной очисткой, шлифованием, зачисткой наждачной бумагой). Обезжиривание осуществляют органическими раство­рителями (трихлорэтилен, этиловый спирт и др.).

Клей наносят на склеиваемые по­верхности кистью, пульверизатором или путем окунания. Толщина клеево­го шва должна находиться в пределах от 0,1 до 0,25 мм. Подсушивание на­несенного слоя клея перед соединением деталей необходимо для удаления растворителей. Если растворитель ос­тается в клеевом слое во время сбор­ки, это может привести к образова­нию непрочных соединений. Подсуш­ка производится обычно на воздухе в течение 5-20 мин. После склеивания деталей осуществляется полимериза­ция клея при повышенных температу­ре и давлении. Так, для клеев типа БФ температура нагрева соединения доставляет 60-120 °С, давление – (1,5-8) 10 5 Па.

Контроль качества клеевых соеди­нений осуществляют визуальным осмотром, с помощью дефектоскопов (ультразвуковой резонансный метод), выборочным испытанием изделия на разрушение. Для многослойной систе­мы материалов наблюдаются четыре типа разрушения:

– адгезионный – полное отслаивание адгезива от субстрата (рис. 4.8, а);

– аутогезионный – разрушение по месту слипания склеиваемых поверхностей (рис. 4.8, б);

– когезионный – разрушение одного из склеиваемых материалов или са­мой клеевой пленки (рис. 4.8, в);

– смешанный – характеризуется частичным расслаиванием по месту кон­такта либо частичным разрушением адгезива или субстрата.

Рис.4.8. Типы разрушения клеевых соединений.

Стыковку элементов и конструкций можно разделить на две основные группы: разъемные и неразъемные соединения. К первым относят те, которые можно разобрать без нарушения целостности скрепляющих элементов. Это крепления с помощью гаек, болтов, шпилек, винтов, все соединения с резьбой и без нее. Неразъемными считаются такие, при разборке которых придется нарушить элементы крепления.

К ним относят: сварные, клееные, заклепочные, сшивные и паяные. Разъемные и неразъемные соединения широко используются в определенных областях промышленности. Ниже мы рассмотрим каждый из видов более подробно.

Разъемные соединения

Их исполнение состоит в высверливании отверстий немного большего диаметра, чем крепежный элемент (винт или болт). Делается это для того, чтобы в обеих скрепляемых деталях были точные отверстия. Погрешность в долю миллиметра компенсируется, в особенности для элементов с большим количеством креплений. При использовании болтов и винтов для надежности стыка на них надевают гайку и шайбу.

Первую подкладывают под вторую для неподвижности соединения, она не дает деталям вращаться. Существует еще пружинное кольцо, которое имеет два острых зуба. Ими она упирается в заготовку и деталь, тем самым препятствует самопроизвольному раскручиванию гайки.

Шурупы стягивают детали, нарезая резьбу самостоятельно. При их применении гайки и шайбы не нужны. Шпильки используются, если к массивной детали крепится другая. Она имеет резьбу на обоих концах, под нее в заготовке сверлят отверстие больше длины

Неразъемные соединения

Они бывают:

• сварные;
• заклепочные;
• паяные;
• клеевые.

Такие виды неразъемных соединений нашли применение в отдельных областях производства. Рассмотрим каждый из них по отдельности.

Сварка

Соединение, усыновленное путем межатомных связей между частями деталей при нагревании, называют сварным.

Неразъемные которых была правильно выполнена, достигают необходимой прочности, снижения себестоимости, а также массы детали.

Источниками нагрева элементов могут быть:

• расплавленный шлак;
• газовое пламя;
• электрическая дуга;
• плазма;
• лазерный луч.

Металл, который подлежит сварке, называют основным. А тот, что используется в ванне - присадочным.

Участок, прихваченный подобным способом, называется сварным швом.

Получение неразъемных соединений таким образом может быть следующих видов:

• контактная сварка;
• электородуговая ручная;
• автоматическая под флюсом и полуавтоматическая;
• дуговая.

Шов также подразделяется на:

• стыковой;
• нахлесточный;
• угловой;
• тавровый.

Любой из них может быть как односторонним, так и двухсторонним.

Они делятся на прерывные и беспрерывные. Также есть различия в форме поперечного сечения: нормальный шов, выпуклый или вогнутый.

Преимущества:

1. Низкая стоимость на такие неразъемные соединения, за счет простоты шва и малой затрате трудоемкости.
2. Относительно небольшая масса, по сравнению с другими методами работ.
3. Нет необходимости делать отверстия в детали, что придает прочность в ее сечении.
4. Автоматизация сварочного процесса подразумевает его герметичность.

Недостатки:

1. Появление деформации и коробления после произведенных работ, а также возникновение остаточных напряжений.
2. Выдерживает несильную вибрацию и удары.
3. Сложность в проверке качества.
4. Рабочие, осуществляющие неразъемные соединения деталей сваркой, в обязательном порядке должны пройти обучение и подтверждать свою квалификацию.

Пайка

Детали в методе пайки скрепляются введением дополнительного металла припоя.
Причем температура плавления припоя должна быть меньше, чем у соединяемых деталей. По данному критерию припои различают:

• особолегкоплавкие. Необходимая температура их плавления составляет всего 145 градусов;
• мягкие или легкоплавкие. Рабочий нагрев не выше 450 градусов Цельсия;
• твердые или среднеплавкие. Температура их плавления находится в диапазоне от 450 до 600 градусов;
• высокотемпературные или высокоплавкие. Такие металлы плавятся при температуре свыше 600 градусов Цельсия.

Припои

В зависимости от компонента они делятся на:

• оловянно-свинцовые (ПОС);
• оловянные (ПО);
• цинковые (ПЦ);
• серебряные (ПСр);
• медно-цинковые (ПМЦ, латунные).

Большинство работ по припою производят с применением оловянно-свинцового материала марки ПОС. Как правило, их выпускают в виде проволоки, лент или прутиков.

Перед припоем поверхности хорошо очищают. Чтобы они не окислились, применяют специальный паяльный флюс. Это вещество не дает образовываться оксидам и очищает от них поверхности деталей, способствует лучшему растеканию припоя. Определенный вид флюса подходит под конкретную температуру, свыше которой он перестает работать и сгорает.

Заклепочные

Это соединения, которые создают с применением специальной детали - заклепки. Она имеет стержень и головку. Процесс получения неразъемных соединений происходит за счет образования на другом конце детали замыкающей головки, она получается путем сжатия конца стержня. Такая конструкция вовсе неподвижная и при этом неразъемная. В ней отсутствует возможность смещения деталей относительно друг друга.

Используют такое крепление для деталей небольшой толщины в основном листовых материалов или там, где применение высоких температур недопустимо из-за возможной деформации деталей. Когда заклепки стоят рядом, они образуют заклепочный шов.

Материал элементов должен соответствовать материалу скрепляемых деталей, иначе может возникнуть из-за разности коэффициентов температурного расширения. Головки заклепок бывают круглые, потаенные, полупотаенные и плоские.

Плюсы

Преимущества данного соединения:

1. Способность выдерживать большую вибрацию и нагрузки на удар, что не по силам сварке.
2. Применение возможно в материалах, которые не свариваются или этот процесс очень долог.
3. Нет применения высоких температур при соединении.

Минусы

Среди них можно отметить следующие моменты:

1. Большой расход металла на произведенную работу.
2. Увеличение веса конструкции.
3. Высокая трудоемкость.
4. Технологичность процесса невысокая.

Клеевые

Чтобы получить прочные неразъемные соединения, достаточно соединить детали с помощью клеевого состава. Действие происходит путем образования связей на межмолекулярном уровне поверхности склеиваемой детали и пленкой клея.

Применение такого способа можно встретить в конструкциях из различных материалов. Крепление на основе клея применяют даже в мостостроении и авиации. Долговечность такого соединения и его качество будет зависеть от подготовки поверхностей деталей и вида нагрузки, которая будет на них воздействовать. Нужно провести очищение поверхностей от ржавчины и жировых пятен, после обработать места наждачной бумагой.

Склеивать детали, на которые будет действовать нагрузка на сдвиг или поворот, при маленькой площади стыка не следует. Это приведет к потере прочности. Склеивать лучше те части, которые подвержены смещению относительно друг друга или нагрузке растяжения.

Преимущества клеевого способа:

1. Соединить таким образом можно любые заготовки и конструкции, независимо от их формы, массы или материалов.
2. Высокая устойчивость к коррозии.
3. Герметичность, что позволяет производить работу с трубопроводами.
4. Не вызывает деформацию деталей.
5. Не создается концентрация напряжений.
6. Надежность работы в условиях вибрационных нагрузок.
7. Низкая стоимость расходного материала.
8. Клеевые неразъемные соединения не утяжеляют конструкцию.

1. Низкая прочность, особенно при нагрузке на отрыв.
2. Недолговечность, некоторые виды клея могут стареть.
3. Низкая устойчивость к тепловой нагрузке.
4. Многие соединения должны пройти длительную выдержку пред эксплуатацией.
5. Обязательное соблюдение мер безопасности.

Неразъемное соединение полиэтилен-сталь

Широкое применение для стыковки труб стальных и современных полиэтиленовых получило неразъемное соединение полиэтилен-сталь.

Оно позволяет надежно скрепить между собой пластиковые и металлические трубы, а также установить необходимую арматуру для запоров. Чтобы изготовить неразрывную конструкцию, применяют трубы из полиэтилена, изготовленные по определенному стандарту.

Получают неразъемное соединение сталь (переходник ПЭ-сталь) путем сварки патрубка металлического участка с полиэтиленовым. Применять этот метод можно в качестве заглушек на газо- и водопроводах магистральных сетей.

Такие неразъемные монтируются к газопроводам жилых домов. Часто можно встретить их в котельных установках. Применение стальных трубопроводов в наше время все чаще вытесняется аналогом полиэтиленовым. Связано это с очевидным преимуществом пластиковых труб над металлическими. Поэтому они используются все чаще. Неразъемное соединение полиэтилен-сталь настолько надежно, что не требует особого обслуживания.

Его установка происходит напрямую в грунт без использования колодцев. Монтаж осуществляют с помощью сварки встык или терморезисторной. Неразъемное соединение полиэтилен-сталь может быть с усиливающей муфтой или без нее. Данная деталь придает переходнику способность выдерживать большое давление и непрерывную нагрузку 1 Мпа. Переходник без муфты может выдержать нагрузку не больше 0,6 Мпа. Соединение металла с полиэтиленом может происходить при помощи резьбы или с применением различных фланцев.

Итак, мы рассмотрели основные их преимущества и недостатки.

В процессе изготовления машин некоторые их детали соединяют между собой, при этом образуются неразъёмные или разъёмные соединения.

Неразъёмными называют соединения, которые невозможно разобрать без нарушения или повреждения деталей. К ним относятся заклёпочные, сварные, клеевые соединения, соединения, полученные пайкой, а также условно посадки с натягом.

Разъёмными называют соединения, которые можно разбирать и вновь собирать без повреждения деталей. К разъёмным относятся резьбовые, шпоночные, шлицевые и другие соединения.

Сварные соединения образуются путём местного нагрева деталей в зоне сварки. Наибольшее распространение получили электрические виды, основными из которых являются дуговая и контактная сварка.

Различают следующие разновидности дуговой сварки :

• автоматическая сварка под флюсом (этот вид сварки высокопроизводителен и экономичен, даёт хорошее качество шва, применяется в крупносерийном и массовом производстве для конструкций с длинными швами);
• полуавтоматическая сварка под флюсом (применяется для конструкций с короткими прерывистыми швами);
• ручная сварка (применяется в тех случаях, когда другие виды дуговой сварки нерациональны, этот вид сварки малопроизводителен, качество шва зависит от квалификации сварщика).

Контактная сварка применяется в серийном и массовом производстве для нахлёсточных соединений тонкого листового металла (точечная, шовная контактные сварки) или для стыковых соединений круглого и полосового металла (стыковая контактная сварка).

Достоинства сварных соединений :

• невысокая стоимость соединения благодаря малой трудоёмкости сварки и простоте конструкции сварного шва;
• сравнительно небольшая масса конструкции (на 15-25% меньше массы клёпаной):
  • из-за отсутствия отверстий под заклёпки требуется меньшая площадь свариваемых деталей;
  • соединение деталей может выполняться без накладок;
  • отсутствуют выступающие массивные головки заклёпок;
• герметичность и плотность соединения;
• возможность автоматизации процесса сварки;
• возможность сварки толстых профилей.

Недостатки сварных соединений :

• прочность сварного шва зависит от квалификации сварщика (устраняется применением автоматической сварки);
• коробление деталей из-за неравномерности нагрева в процессе сварки;
• недостаточная надёжность при значительных вибрационных и ударных нагрузках.

Соединения с натягом осуществляются подбором соответствующих посадок, в которых натяг создаётся необходимой разностью посадочных размеров насаживаемых одна на другую деталей. Взаимная неподвижность соединяемых деталей обеспечивается силами трения, возникающими на поверхности контакта деталей.

Соединения деталей с натягом условно относят к неразъёмным соединениям, хотя, особенно при закалённых поверхностях, они допускают разборку и новую сборку деталей. Для этого используют:

• механическое сопряжение;
• тепловые посадки;
• охлаждение охватываемой детали.

Достоинства соединений с натягом :

• простота конструкции и хорошее базирование соединяемых деталей;
• большая нагрузочная способность.

Недостатки соединений с натягом :

• сложность сборки и, особенно, разборки;
• рассеивание прочности соединения в связи с колебаниями действительных посадочных размеров в пределах допусков.

Резьбовые соединения являются наиболее распространёнными разъёмными соединениями. Их образуют болты, винты, шпильки, гайки и другие детали, снабжённые резьбой.

Резьбы классифицируют в зависимости от:

• формы поверхности, на которой образуется резьба:
  • цилиндрические;
  • конические;
• формы профиля резьбы:
  • треугольные;
  • упорные;
  • трапецеидальные;
  • прямоугольные;
  • круглые;
• направления винтовой линии резьбы:
  • правые (винтовая линия поднимается слева вверх направо);
  • левые (имеют ограниченное применение);
• числа заходов резьбы (определяется с торца винта по числу сбегающих витков):
  • однозаходные;
  • многозаходные;
• назначения резьбы:
  • крепёжные (применяют в резьбовых соединениях; имеют треугольный профиль, который характеризуется большим трением, предохраняющим резьбу от самоотвинчивания, а также высокой прочностью и технологичностью);
  • крепёжно-уплотняющие (применяют в соединениях, требующих герметичности; выполняют треугольного профиля, но без радиальных зазоров; как правило, все крепёжные резьбовые детали имеют однозаходную резьбу);
  • для передачи движения (применяют в винтовых механизмах; имеют трапецеидальный (реже – прямоугольный) профиль, который характеризуется меньшим трением).

Достоинства резьбовых соединений :

• высокая нагрузочная способность и надёжность;
• наличие большой номенклатуры резьбовых деталей для различных условий работы;
• удобство сборки и разборки;
• малая стоимость, обусловленная стандартизацией и высокопроизводительными процессами изготовления.

Недостатки резьбовых соединений :

• наличие большого количества концентраторов напряжений, которые снижают сопротивление усталости при переменных напряжениях.

Шпоночные соединения состоят из вала, шпонки и ступицы охватывающей детали.

Шпонка представляет собой брус, вставляемый в пазы вала и ступицы, для передачи вращающего момента между валом и охватывающей деталью.

Шпоночные соединения подразделяют на:

Рисунок 1 – Соединения призматическими шпонками

Рисунок 2 – Соединение сегментной шпонкой: 1 – винт установочный; 2 – кольцо замковое пружинное

Рисунок 3 – Соединение клиновой шпонкой

Рисунок 4 – Соединение тангенциальными шпонками

Достоинства шпоночных соединений :

• простота конструкции;
• сравнительная лёгкость монтажа и демонтажа.

Недостатки шпоночных соединений :

• шпоночный паз ослабляет вал и ступицу охватывающей детали не только уменьшением сечения, но, главное, значительной концентрацией напряжений изгиба и кручения;
• трудоёмкость изготовления.

Шлицевые соединения образуются выступами – зубьями на валу и соответствующими впадинами – шлицами в ступице охватывающей детали. Рабочими являются боковые стороны зубьев. Упрощенно шлицевые соединения можно рассматривать как многошпоночные.

Шлицевые соединения различают :

Рисунок 5 – Прямобочное шлицевое соединение

Рисунок 6 – Эвольвентное шлицевое соединение

Рисунок 7 – Треугольное шлицевое соединение

Достоинства шлицевых соединений

• обеспечивают лучшее базирование соединяемых деталей и более точное направление при осевом перемещении;
• уменьшается число деталей соединения (шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное – три-четыре);
• при одинаковых габаритах допускают передачу больших вращающих моментов за счёт большей поверхности контакта;
• обеспечивается высокая надёжность при динамических и реверсивных нагрузках;
• вал зубьями ослабляется незначительно;
• уменьшается длина ступицы.

Недостатки шлицевых соединений (по сравнению со шпоночными соединениями):

• более сложная технология изготовления;
• более высокая стоимость.

Перечень ссылок

1. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей техникумов. – 4-е издание, переработанное и дополненное. – М.: Высшая школа, 1987. – 383 с., ил.

Вопросы для контроля

1. Какие существуют основные разновидности соединений?
2. Какие существуют разновидности сварных соединений?
3. Каковы достоинства и недостатки сварных соединений?
4. Какие существуют способы сборки и разборки соединений с натягом?
5. Каковы достоинства и недостатки соединений с натягом?
6. Какие существуют разновидности резьбовых соединений?
7. Каковы достоинства и недостатки резьбовых соединений?
8. Какие существуют разновидности шпоночных соединений?
9. Каковы достоинства и недостатки шпоночных соединений?
10. Какие существуют разновидности шлицевых соединений?
11. Каковы достоинства и недостатки шлицевых соединений?

Соединение деталей - конструктивное обеспечение их контакта с целью кинематического и силового взаимодействия либо для образования из них частей (деталей, сборочных единиц) механизмов, машин и приборов. Нормальная работа машины возможна только в том случае, когда детали, её составляющие, связаны между собой и взаимодействуют заданным образом. При этом часть таких деталей имеют относительную взаимную подвижность, эта подвижность обусловлена, как правило, кинематической схемой узлов и механизмов. Другие детали соединены так, что сохраняют в процессе работы машины постоянное и неизменное положение относительно друг друга. Неподвижные связи между деталями обусловлены необходимостью расчленения машины для удобства изготовления, сборки, транспортировки, ремонта и т.п. Неподвижные связи между элементами машин называют соединениями .

Соединения являются важными элементами всех машин и механизмов. Во многих случаях именно выход из строя соединений является причиной аварий при работе машин. В арсенале конструктора имеется значительное количество различных видов соединений, которые могут быть классифицированы по разным признакам.

Классификация соединений:

1. По возможности разборки без разрушения соединяемых деталей - разъёмные и неразъёмные соединения;

2. По возможности относительного взаимного перемещения соединяемых деталей - подвижные и неподвижные соединения;

3. По форме сопрягаемых (контактных) поверхностей - плоское, цилиндрическое, коническое, сферическое, винтовое, профильное соединения;

4. По технологическому методу образования - сварное, паяное, клеёное (клеевое), клёпаное, прессовое, резьбовое, шпоночное, шлицевое, штифтовое, клиновое, профильное соединения.

Первыми в настоящей лекции представлены неразъёмные соединения - такие соединения, которые после изготовления невозможно разобрать без разрушения деталей, участвующих в соединении.

Из всех известных видов неразъёмных соединений наиболее широко распространены заклёпочные , сварные, паяные и клеевые соединения.

Заклёпочные соединения

Заклёпочным (клёпаным) называют неразъёмное неподвижное соединение, образованное с применением специальных закладных деталей заклёпок , выполненных из высокопластичного материала . Таким образом, заклёпочное соединение (Рис. 12.1) включает, по меньшей мере, 3 элемента (рис. 12.1, а): две соединяемых детали 1 и 2 и заклёпку 3, которая помещена в соосные отверстия, выполненные в соединяемых деталях. После сформирования соединения заклёпка, удерживающая во взаимном контакте соединяемые детали, имеет следующие 3 части (рис. 12.1, б): тело заклёпки или стержень 4 и две головки - закладную 5, изготавливаемую до формирования соединения, и замыкающую 6, создаваемую в момент образования заклёпочного соединения. Ряд заклёпок, соединяющих кромки двух или нескольких деталей, принято называть заклёпочным швом .

До появления современных видов сварки заклёпочные соединения были распространены особенно широко, однако и в настоящее время этот вид соединения достаточно активно используется в некоторых областях техники, например, в авиации, водном транспорте, приборостроении. Они применяются для соединения листовых, профильных (уголок, швеллер, двутавр и т.п.) и штампованных деталей, работающих в условиях переменных, вибра-ционных и ударных нагрузок. Особенно широко употребляются заклёпки для соединения разнородных или нагортованных (подвергнутых холодной деформации) материалов (сталь - алюминиевые сплавы; холоднокатаный лист; соединение металла с неметаллом).

Достоинства заклёпочных соединений:

1. Простота конструкции и технологического исполнения;

2. Возможность соединения разнородных и нагортованных материалов;

3. Пригодность для неразрушающего контроля;

4. Высокая стабильность;

5. Высокая стойкость при действии ударных и вибрационных нагрузок.

Недостатки заклёпочных соединений:

1. Высокий расход металла на образование соединения;

2. Высокая трудоёмкость, а значит, и стоимость соединения;

3. Ослабление прочности соединяемых деталей отверстиями под заклёпки;

4. Нарушение плотности швов в процессе эксплуатациии.

Большое разнообразие областей применения заклёпочных соединений порождает и большое число их разновидностей.

Классификация заклёпочных соединений:

1) по функциональному назначению - прочные , предназначенные только для передачи нагрузки; плотные , обеспечивающие герметичное разделение сред, и прочно-плотные , способные выполнять обе названные функции;

2) по конструктивным признакам шва - нахлёсточное соединение (рис. 12.2, а); стыковое соединение, которое в свою очередь может быть выполнено с одной (рис. 12.2, б) либо с двумя (рис. 12.2, в) накладками ;

3) по числу поверхностей среза, приходящихся на одну заклёпку под действием рабочей нагрузки - односрезные ; двухсрезные ; и т.д.; многосрезные ;

4) по количеству заклёпочных рядов в шве - однорядные ; двухрядные ; и т.д.; многорядные .

Разнообразие заклёпочных соединений порождает соответственно большое число разновидностей самих заклёпок. По форме закладных головок заклёпки бывают: с полукруглой (полусферической, рис. 12.3, а), потайной , (рис. 12.3, б), полупотайной (рис. 12.3, в), цилиндрической (рис. 12.3, г) и др. головками. А по форме стержня (тела) заклёпки могут быть сплошными (полнотельными , рис. 12.3, а-в); пустотелыми (со сквозным центральным отверстием, рис. 12.3, д); полупустотелыми (часть стержня сплошная, а часть пустотелая - с отверстием, рис. 12.3, г). Большая часть типоразмеров заклёпок стандартизована. Обозначение заклёпки в конструкторской документации обычно включает номер стандарта, диаметр стержня и длину тела заклёпки, выбираемую из ряда нормальных линейных размеров с учётом запаса длины на формирование замыкающей головки.

Подбор заклёпок для заклёпочного соединения при равной толщине склёпываемых листов и одинаковой их прочности и заклёпок выполняется в зависимости от толщины листов s (рис. 12.4), а для соединения листов разной толщины диаметр заклёпки устанавливают в соответствии с суммарной толщиной всего пакета S .

При соединении листов равной толщины (все размеры в мм) диаметр заклёпки

; (12.1)

шаг установки заклёпок в ряду

расстояние оси заклёпки от края листа

. (12.3)

Для соединения листов разной толщины диаметр заклёпки

; (12.4)

остальные размеры можно назначать в соответствии с зависимостями (12.2) и (12.3).

Для швов с накладками толщина накладок составляет при одной накладке ; для двухнакладочного шва толщина каждой из накладок .

Заклёпки изготавливают из малоуглеродистых и легированных сталей, меди и медных сплавов (чаще это латуни), алюминия и алюминиевых сплавов.

Материал заклёпок должен удовлетворять следующим требованиям:

Высокая пластичность и незакаливаемость при нагревании, облегчающие клёпку и способствующие равномерному нагружению заклёпок рабочими нагрузками;

Температурный коэффициент расширения, мало отличающийся от такового для материала склёпываемых деталей;

Не образовывать гальваническую пару с материалом склёпываемых деталей.

Критерием работоспособности большинства заклёпочных соединений является их прочность. При недостаточной прочности соединения возможно его разрушение четырёх различных видов (рис. 12.5):

1. Под действием касательных напряжений в теле заклёпки возможен её срез по сечению, лежащему в плоскости контакта склёпываемых листов;

2. Под действием контактных напряжений, действующих между телом заклёпки и поверхностью отверстий под её установку, возможно смятие контактирующих (цилиндрических) поверхностей;

3. Под действием нормальных напряжений в теле склёпываемых листов, действующих в сечении шва, ослабленном отверстиями под установку заклёпок (сечение 1-1, рис. 12.5), возможен разрыв листов по этому ослабленному сечению;

4. Под действием касательных напряжений в теле склёпываемых листов возможен вырыв (срез) части металла склёпываемых листов (часть листа, ограниченная сечениями 2-2, рис. 12.5).

Поэтому ответственные соединения требуют прочностного расчета по всем четырём видам напряжений. При этом допускаемые напряжения назначаются в зависимости от прочностных показателей материала заклёпок и склёпываемого металла, от качества подготовки соединения под клёпку (чистота и точность обработки отверстий, точность их совмещения, прилегание склёпываемых деталей и т.п.), от характера рабочей нагрузки (статическая, отнулевая, знакопеременная), а также от внешних условий, в которых дол-жно работать соединение (температура, агрессивность среды и др.).

Допускаемые напряжения для заклёпок из малоуглеродистой стали, работающих при статической нагрузке можно принять в соответствии с табл. 12.1. Для швов работающих при отнулевой (пульсирующей) нагрузке, допускаемое напряжение должно быть снижено на 10-20%, а для швов, нагруженных знакопеременной (циклической) нагрузкой - на 30-50%.

Сварные соединения

Сварные соединения нашли самое широкое применение в промышленности и, в частности, при производстве транспортной и военной техники. Без применения сварки в настоящее время не выпускается практически ни одна машина. Многие автомобили имеют сварные рамы, корпус заднего моста, диски колёс, кузова. В военной технике сварными изготавливаются бронекорпуса боевых машин (танки, БМП , БТР), башни, опорные плиты миномётов, орудийные лафеты и многое другое.

Сварные соединения - неразъёмные соединения, образованные посредством установления между деталями межатомных связей, при помощи расплавления соединяемых кромок, их пластического деформирования или совместным действием того и другого .

Широкому распространению сварных соединений способствовало наличие у них большого числа преимуществ перед клёпаными соединениями.

Достоинства сварных соединений:

1. Высокая технологичность сварки, обусловливающая низкую стоимость сварного соединения;

2. Снижение массы сварных деталей по сравнению с литыми и клёпаными на 25-30%;

3. Возможность получения сварного шва, равнопрочного основному металлу (при правильном конструировании и изготовлении);

4. Возможность получения деталей сложной формы из простых заготовок;

5. Возможность получения герметичных соединений;

6. Высокая ремонтопригодность сварных изделий.

Недостатки сварных соединений:

1. Коробление (самопроизвольная деформация) изделий в процессе сварки и при старении;

2. Возможность создания в процессе сварки сильных концентраторов напряжений;

3. Сложность контроля качества сварных соединений без их разрушения;

4. Сложность обеспечения высокой надежности при действии ударных и циклических, в том числе и вибрационных, нагрузок.

По способу образования сварного шва сварные соединения можно разделить на образованные с расплавлением соединяемых кромок (сварка плавлением) и без расплавления кромок соединяемых деталей. Из наиболее распространённых способов к сварке плавлением относятся соединения, выполненные электродуговой сваркой с различными её модификациями (ручная дуговая плавящимся и неплавящимся электродом, сварка под слоем флюса, сварка в среде защитных газов и пр.), газовой сваркой (при нагреве свариваемых кромок теплом газового пламени), электрошлаковой сваркой, сваркой лазерным лучом, электронным пучком и некоторые другие виды сварных соединений.

В группу соединений без расплавления кромок входят соединения, выполненные кузнечной сваркой, всеми видами контактной сварки (стыковой, точечной, шовной), сваркой посредством пластического холодного деформирования, сваркой взрывом, диффузионной сваркой в вакууме, сваркой трением и другие виды соединений.

Но, пожалуй, самое широкое применение в промышленности, строительстве и других областях производства нашла электродуговая сварка плавлением с применением неплавящихся (уголь, вольфрам) и плавящихся электродов. Электродуговая сварка неплавящимся электродом изобретена в конце XIX века (сварка угольным электродом предложена в 1882 г., патент в 1885 г.) Николаем Николаевичем Бенардосом (1842-1905), а в 1888 Николай Гаврилович Славянов (1854-1897) усовершенствовал этот метод, применив металлический плавящийся электрод.

В настоящее время основная масса сварных соединений, выполненных электродуговой сваркой стандартизованы. По взаимному расположению частей сварного соединения последние можно разделить на 5 основных типов: стыковое (рис. 12.6, а), угловое (рис.12.6, б), тавровое (рис. 12.6, в), нахлёсточное (рис. 12.6, г) и торцовое (рис. 12.6, д).

Металл, затвердевший после расплавления и соединяющий сваренные детали соединения, называют сварочным швом . Формирование сварочного шва сопровождается частичным оплавлением поверхностей деталей, участвующих в образовании сварного соединения. Поверхности свариваемых деталей, подвергающиеся частичному оплавлению при формировании свар-чного шва и участвующие в образовании соединения, называются свариваемыми кромками .

По аналогии с заклёпочными швами сварные швы по функциональному назначению делят на прочные , от которых не требуется обеспечение герметичности, плотные , главное требование к которым герметичность, и прочноплотные , у которых требование прочности сочетается с требованием герметичности разделяемых пространств.

По форме поперечного сечения сварные швы делятся на стыковые (рис. 12.7, I) и угловые (рис. 12.7, II). Кроме того, поперечное сечение шва зависит от формы подготовки кромок под сварку. Так, например, в стыковых соединениях применяются швы с отбортовкой кромок, без скоса кромок (рис. 12.5, Iа), с V -образной разделкой кромок (рис. 12.7, Iб) с K -образной разделкой кромок (рис. 12.7, Iв) X -образной разделкой кромок (рис. 12.7, Iг). Швы с разделкой кромок применяются и в других видах соединений. Форма разделки кромок зависит от толщины свариваемого металла, от вида сварки (ручная или автоматическая), от способа защиты расплавленного металла от окисления (сварка под слоем флюса, сварка в среде защитных газов и т.п.) и некоторых других факторов. Для наиболее распространённых видов сварки (ручная плавящимся электродом, полуавтоматическая и автоматическая под слоем флюса и др.) разделка кромок стандартизована.

По форме наружной поверхности швы могут быть плоские (рис. 12.7, IIа), вогнутые (рис. 12.7, IIб), выпуклые (рис. 12.7, IIв). Иногда выпуклые швы необоснованно называют усиленными, а вогнутые - ослабленными. Однако усиление сварочного шва способствует концентрации напряжений в околошовной зоне металла, что отрицательно сказывается на работоспособности соединения при переменных нагрузках, а вогнутость уменьшает рабочее сечение шва, увеличивая тем самым напряжения в нём.

По расположению швов относительно действующей нагрузки сварные швы разделяют на: лобовые (рис. 12.8, а), продольная ось которых перпендикулярна действующим усилиям, фланговые (рис. 12.8, б) или боковые, продольная ось которых по направлению совпадает с направлением действующих усилий, и косые (рис. 12.8, в), продольная ось которых направлена под некоторым углом к направлению действующей нагрузки. Швы, участки которых имеют различное направление по отношению к действующим усилиям, называют комбинированными (рис. 12.8, г).

Для сварных конструкций наиболее существенным является различие швов по условиям работы. По этому признаку все швы можно разделить на рабочие , предназначенные для восприятия основных нагрузок, и соединительные или связующие, назначением которых является только скрепление отдельных элементов конструкции в единое целое.

Известны и некоторые другие признаки деления сварочных швов, не представленные в данной лекции.

Критерием работоспособности большинства сварных соединений можно считать прочность шва и околошовной зоны при действующих в соединении нагрузках, которые могут иметь самый различный характер.

При расчёте сварных соединений принимается ряд упрощений и допущений:

1. Нагрузку , приложенную к сварочному шву, считают равномерно распределённой по всей длине шва, в то время как измерения, выполненные на реальных швах, свидетельствуют о существенной неравномерности распределения нагрузки по длине шва, для большинства их типов.

2. При расчёте стыковых швов высоту шва принимают равной толщине свариваемого металла , независимо от наличия выпуклости (усиления) или вогнутости (ослабления или мениска).

3. При расчёте угловых швов (нахлёсточные и тавровые соединения) в качестве сечения шва принимается равнобедренный прямоугольный треугольник , вписанный в фактическое сечение шва (рис. 12.7.II, а-г), выпуклость шва и в этом случае не принимается во внимание.

4. При определении нагрузки парных фланговых швов, расположенных несимметрично относительно линии действия внешней нагрузки, величину нагрузки на каждый из швов считают обратно пропорциональной расстоянию от оси шва до линии действия внешней нагрузки .

Напряжения растяжения в стыковом шве вычисляют так же, как и для основного металла

; (12.5)

где F - усилие, воспринимаемое сварочным швом; l - длина шва; s - толщина меньшего из свариваемых листов; - допускаемые напряжения растяжения для металла шва ( - допускаемые напряжения для свариваемого металла).

Угловые швы обычно рассчитываются на срез по опасному (наименьшему) сечению (сечение I-I на рис. 12.7, IIа). В этом случае касательные напряжения

; (12.6)

где k - катет шва, - допускаемые касательные напряжения для металла шва. При определении допускаемых напряжений для металла шва (наплавленного металла) величины коэффициентов в скобках принимаются в зависимости от вида сварки и качества присадочного металла.

Прочностные характеристики сварочных швов при других видах сварки (электрошлаковая, различные разновидности контактной и др.) в данном курсе не рассматриваются, их можно найти в справочной литературе.

Паяные и клеевые соединения

Паяные соединения - это соединения, образованные за счет химического или физического (адгезия , растворение, образование эвтектик) взаимодействия расплавляемого материала - припоя с соединяемыми кромками деталей . Применение расплавляемого припоя обусловливает нагревание соединяемых деталей. Тем не менее, существенным отличием пайки является отсутствие оплавления соединяемых поверхностей.

Паяные соединения широко применяются в транспортном машиностроении (паяные радиаторы охлаждающих систем), в приборостроении и электронике (монтаж печатных плат и навесных элементов), а также в некоторых других отраслях производства. Некоторые типы паяных соединений представлены на рис. 12.9.

Достоинства паяных соединений:

1. Возможность соединения разнородных материалов;

2. Возможность соединения тонкостенных деталей;

3. Возможность получения соединения в труднодоступных местах;

4. Коррозионная стойкость;

5. Малая концентрация напряжений вследствие пластичности припоя;

6. Герметичность паяного шва.

Недостатки паяных соединений:

1. Пониженная прочность шва в сравнении с основным металлом;

2. Требования высокой точности обработки поверхностей, сборки и фиксации деталей под пайку.

В качестве припоев для пайки соединений чаще всего применяются различные металлы и некоторые сплавы, температура плавления которых существенно ниже, температуры плавления материала соединяемых деталей.

Все припои по температуре плавления можно весьма условно разде-лить на 3 группы: низкотемпературные (Т пл < 150-200 °С ) сплавы олова, свинца, висмута, кадмия, индия (Олово - Т пл = 232 °С ; свинец Т пл = 327 °С , эвтектика 61,9% Sn - 183,3 °С ; сплав Вуда = Bi - 50,0%, Pb-25,0%, Sn - 12,5%, Cd- 12,5%, T пл = 68°С ; Bi - 49,4%, Pb - 18,0%, Sn -11,6%, Zn 21,0% T пл = 58 °С ); среднетемпературные или мягкие (150-200 <Тпл ) сплавы олова, свинца, сурьмы, цинка; высокотемпературные или твердые (350-400 <Т пл ) медь, цинк, серебро и их сплавы, наиболее распространенными и дешевыми из которых являются латуни.

Маркировка и назначение некоторых припоев: ПОС-90 (олово 90%, остальное свинец, Т пл = 222 °С ) - пайка посуды; ПОС-30 (Т пл = 256 °С ) - третник - пайка радиоаппаратуры; ПМЦ-48, (медь 48%, остальное цинк, Т пл = 865 °С ) - пайка медных сплавов, имеющих температуру плавления не ниже 920°С; ПСр-72 (серебро 72%, остальное медь, Т пл = 779 °С ) - пайка чёрных и цветных металлов, имеющих температуру плавления не ниже 800°С; ПСр-40 (серебро 40%, медь ~ 16,7%, цинк ~ 17,0%, кадмий ~ 26,0%, никель ~ 0,3% Т пл = 605 °С ) - пайка чёрных и цветных металлов, имеющих температуру плавления не ниже 650°С.

Для защиты металла, удаления окисной пленки при пайке используются флюсы , которые бывают твердые , жидкие и газообразные . Наиболее известные из них: для мягких припоев - канифоль, нашатырь (хлористый аммоний), раствор хлористого цинка; для твердых припоев - бура (натрий борнокислый), борная кислота, хлористые и фтористые соли металлов.

Для обеспечения заполнения зазора в паяном соединении, он не должен быть слишком большим: обычно для легкоплавких припоев принимают зазор до 0,2-0,3 мм на сторону, для твердых припоев несколько меньше - до 0,15 мм. Но величина зазора зависит как от конструкции паяного соединения, так и от технологии пайки - для пайки в печи нужен один зазор, для пайки в соляной ванне - другой.

Клеевые соединения образуются посредством адгезионных сил, возникающих при затвердевании или полимеризации клеевого слоя, наносимого на соединяемые поверхности . Отличие клеевого соединения от паяного заключается в том, что клеи не являются металлами, в то время как припои - это либо металлы, либо их сплавы. В зависимости от состава и свойств клеев их полемирезация может происходить как при комнатной температуре, так и при нагревании.

Все клеи можно разделить на конструкционные - такие которые способны выдерживать после затвердевания нагрузку на отрыв и сдвиг, и неконструкционные - соединения с применением которых не способны длительное время выдерживать нагрузки.

К конструкционным можно отнести клеи БФ, эпоксидные, циакрин и др. К неконструкционным - клей 88Н, иногда резиновый и др.

Большинство клеев требует выдержки клеевого соединения под нагрузкой до образования схватывания и последующей досушки в свободном состоянии. Некоторые клеи требуют нагрева для выпаривания растворителя и последующей полимеризации. Клеевые соединения часто применяют в качестве контровочных для резьбовых соединений. Как правило, клеевые соединения лучше работают на сдвиг, чем на отрыв.

Расчет паянных и клеевых соединений ведется на сдвиг или на отрыв - в зависимости от их конструкции.

В заключение следует отметить, что перечень неподвижных соединений, используемых в промышленности, далеко не ограничивается представленными в настоящей лекции. Кроме того, техническая мысль не стоит на месте, а, следовательно, постоянно появляются новые методы соединения деталей, а значит, и новые виды соединений.

Кроме неподвижных соединений, которые не подлежат разборке, существует большой класс разъёмных соединений. Последние и будут рассмотрены в последующих лекциях.