Неразъемные соединения деталей сварные соединения. Виды соединений. Стандартные вытяжные заклепки

Соединения, при разборке которых нарушается целостность составных частей изделия, называют неразъемными. К таким соединениям относятся заклепочные, сварные, клееные, паяные и прессовые соединения.

Заклепочным называется соединение деталей с применением заклепок – крепежных деталей из высокопластичного материала, состоящих чаще всего из стержня 1 и закладной головки 2; конец стержня расклепывается для образования замыкающей головки 3 (рис. 48).

а	б	в
г	д

К достоинствам заклепочных соединений относятся: стабильность и контролируемость качества, а также меньшие повреждения соединяемых деталей при разъеме. К недостаткам

деталей, для скрепления деталей из разных материалов, деталей из материалов, не допускающих нагрева или несвариваемых. В наше время заклепочные соединения вытесняются более экономичными и технологичными сварными и клееными соединениями, так как отверстия под заклепки ослабляют сечения деталей на 10–20%, а трудоемкость изготовления и масса заклепочной конструкции обычно больше, чем сварной или клееной.

По функциональному назначению заклепочные соединения подразделяют на прочные и плотные , последние обеспечивают не только прочность, но и герметичность соединения.

По конструкции заклепочные соединения бывают нахлесточные и стыковые с одной или двумя накладками. Ряды поставленных заклепок образуют заклепочный шов, который может быть однорядным и многорядным, односрезным или двухсрезным. На рис. 49 показаны: двухрядный односрезный нахлесточный шов (а ), однорядный односрезный стыковой шов с одной накладкой (б ), однорядный двухсрезный стыковой шов с двумя накладками (в ).

Конструкция и размеры заклепок нормальной точности и повышенного качества стандартизованы. По форме головок заклепки бывают (рис. 50) с полукруглой (а ), потайной (б ), полупотайной (в ), плоской (г ), полукруглой низкой и другими головками. В тех случаях, когда нежелательно или недопустимо заклепочное соединение подвергать ударам, применяют полупустотелые заклепки, замыкающая головка которых образуется развальцовкой.

Для соединения тонких листов и неметаллических материалов, а также когда в конструкции нужны отверстия для электрических, крепежных или других деталей, применяют пустотелые заклепки

Обычно клепаные соединения нагружены силами, действующими параллельно плоскости контакта соединяемых деталей, поэтому разрушение соединения может произойти в результате следующих причин:

– срез заклепок по сечению 1–1 под действием касательных напряжений (рис. 51);

Кроме того, предполагается, что нагрузка F распределяется между заклепками шва равномерно, а сила трения, возникающая между склепанными деталями, в расчете на прочность не учитывается. В нахлесточном соединении (см. рис. 51) внешняя сила F образует пару сил, моментом которой ввиду малого плеча пренебрегаем.

Расчетные формулы на прочность заклепочного соединения имеют следующий вид:

1. Прочность заклепок на срез (см. рис. 51)

t cp =F /(zA cp ) ≤ ,

где А cp =i pd 0 2 /4; i – число плоскостей среза; z – число заклепок шва; А ср – площадь среза заклепки.

2. Прочность соединения на смятие

s c м =F /(zA c м ) ≤ ,

где А см =d 0 d min ; d min – меньшая из толщин соединяемых деталей (как известно из сопротивления материалов, при расчете на смятие цилиндрических поверхностей в расчет вводится не действительная, а условная площадь смятия, равная площади диаметрального сечения сминаемой части детали).

3. Прочность соединяемых деталей на растяжение (рис. 52)

s p =F /(zA p ) ≤ ,

где A p =(p –d 0)d min .

4. Прочность соединяемых деталей на срез

t" cp =F /(zA" cp ) ≤ ,

где A" cp =2(е –d 0 /2)d min (здесь длина сечения 2–2 уменьшена на d 0 /2, так как вначале материал сминается на эту величину и лишь затем происходит срез).

Значения допускаемых напряжений, входящих в приведенные выше формулы, имеются в справочниках.

Из условия равнопрочности соединений принимают шаг заклепок р =(3...6)d , расстояние между рядами заклепок берется равным (2...3)d , где d – диаметр заклепки.

Сварным называется неразъемное соединение, выполненное сваркой (рис. 53), т.е. путем установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании.

К достоинствам сварных соединений относятся: значительно меньшая трудоемкость производства сварных конструкций в сравнении с заклепочными при значительно больших возможностях механизации и автоматизации технологического процесса; сварка позволяет соединять детали сложной формы, обеспечивает сравнительно бесшумный технологический процесс и герметичность соединений. Недостатки сварных соединений: недостаточная надежность при ударных и вибрационных нагрузках, коробление деталей в процессе сварки, концентрация напряжений и сложность проверки качества соединений.

Сварные соединения являются наиболее распространенными и совершенными из неразъемных соединений, так как лучше других обеспечивают условия равнопрочности, снижения массы и стоимости конструкции. В настоящее время сваривают детали, изготовленные из черных, многих цветных металлов, а также из пластмасс.

Существуют следующие виды сварных соединений: рис. 53: стыковое (а ), нахлесточное (б ); рис. 54: угловое (а ), тавровое (б ). Шов стыкового сварного соединения называется стыковым, а швы нахлесточного, углового и таврового соединений называют угловыми. Сварные швы могут быть непрерывными и прерывистыми; последние имеют промежутки по длине шва. Металл шва, наплавленный за один проход, называется валиком, один или несколько валиков, расположенных на одном уровне поперечного сечения шва, называется слоем .

Сварные швы по форме поперечного сечения могут быть нормальными (рис. 53, б ), выпуклыми (рис. 53, а ; 54, а ) и вогнутыми (рис. 54, б ). Выпуклость шва обозначается g , вогнутость – D; их величина не должна превышать 3 мм. Выпуклый угловой шов, кажущийся на первый взгляд более прочным, имеет значительную концентрацию напряжений по сравнению с нормальным и особенно вогнутым швами, так как выпуклый шов образует более резкое изменение сечения детали в месте соединения. Поэтому при действии на конструкцию переменных нагрузок рекомендуется применять вогнутые угловые швы, хотя их вогнутость обычно достигается механической обработкой, которая значительно увеличивает стоимость соединения. У стыковых швов со снятыми механическим способом выпуклостями концентрация напряжений практически отсутствует.

Основным критерием работоспособности сварных соединений является прочность, причем предполагается, что напряжения в опасных сечениях распределены равномерно.

Расчет стыковых соединений производится по нормальным напряжениям растяжения или сжатия по номинальному сечению соединяемых элементов без учета выпуклости шва:

s"=F/(dL) ≤ ,

где d – толщина соединяемых элементов; L – длина шва; – допускаемое напряжение металла шва для принятой технологии сварки (напряжение в металле шва обозначаем соответствующей буквой со штрихом).

Основным геометрическим и расчетным параметром угловых швов является катет K (если катеты сечения шва не равны, то шов характеризуют меньшим катетом). В большинстве случаев катет шва принимают равным толщине соединяемых деталей.

Расчет угловых швов производится по касательным напряжениям сдвига в опасном сечении 1–1 , расположенном в биссекторной плоскости прямого угла (см. рис. 54, а ), без учета выпуклости шва:

t"=F/(0,7KL) ≤ ,

где 0,7K =K sin45° – высота опасного сечения шва; L – суммарная длина швов (см. рис. 6, б ); – допускаемое напряжение металла шва для принятой технологии сварки.

В нахлесточном соединении (см. рис. 53, б ) внешние силы F образуют пару сил, моментом которой ввиду малого плеча пренебрегают. Приведенные расчетные формулы пригодны для швов сварных конструкций, нагруженных осевыми силами, но не моментами; последний случай встречается реже.

Допускаемые напряжения для сварных швов принимают в зависимости от допускаемых напряжений на растяжение для основного металла с учетом характера действующих нагрузок и принятой технологии сварки. Ориентировочно для стальных конструкций при статической нагрузке:

=(0,9…1); =; =(0,6…0,65).

Здесь = s m /[s ], где s m – предел текучести основного материала; [s ] – допускаемый коэффициент запаса прочности ([s ]=1,35...1,7, большие значения для легированных сталей).

Для переменных нагрузок допускаемые напряжения понижают с учетом характеристики цикла напряжений, эффективного коэффициента концентрации напряжений в сварных швах, числа циклов нагружения других факторов.

Максимальную длину лобового и косого швов не ограничивают; длину фланговых швов следует принимать не более 60K , где K – катет шва во избежание значительной неравномерности распределения нагрузки по длине шва. Минимальная длина швов не должна быть менее 30 мм, так как иначе неизбежные дефекты (непровар в начале шва и образование кратера в конце шва) будут значительно снижать его прочность. Учитывая дефекты, короткие швы следует увеличить по длине на 5–10 мм против расчетной величины. Величина перекрытия соединяемых элементов в нахлесточных соединениях не должна быть меньше четырехкратной толщины материала.

Швы в конструкциях следует располагать так, чтобы они были нагружены равномерно. Поэтому соединение симметричных элементов следует выполнять симметрично расположенными швами и наоборот; напряжения растяжения или сжатия должны распределяться по сечению соединяемых элементов равномерно, а продольная сила должна проходить через центр тяжести сечения.

Сказанное выше о видах сварных соединений, типах сварных швов, их параметрах и расчетных формулах относится также к сварным соединениям из алюминия, алюминиевых сплавов, винипласта, полиэтилена и других материалов.

Сварка алюминия производится в среде защитного газа неплавящимся металлическим электродом с подачей в сварочную ванну присадочной проволоки.

Сварка винипласта и полиэтилена производится горячим воздухом с присадочным прутком. Разработаны методы сварки пластмасс нагревательным элементом, токами высокой частоты, ультразвуком.

Клееным называется неразъемное соединение составных частей изделия с применением клея. Действие клеев основано на образовании межмолекулярных связей между клеевой пленкой и поверхностями склеенных материалов.

Достоинства клееных конструкций заключаются в возможности соединения практически всех конструкционных материалов в любых сочетаниях, любой толщины и конфигурации, причем обеспечивается герметичность и коррозионная стойкость соединений. В отличие от сварных, клееные соединения почти не создают концентрации напряжений, не вызывают коробления деталей и надежно работают при вибрационных нагрузках. По сравнению с другими клееные соединения дешевле, а клееные конструкции обычно легче других при прочих равных условиях.

Недостатки клееных соединений: сравнительно невысокая прочность, в особенности при неравномерном отрыве, относительно невысокая долговечность некоторых клеев («старение»), низкая теплостойкость, необходимость соблюдения специальных мер по технике безопасности (установка приточно-вытяжной вентиляции); для большинства соединений требуется нагрев, сжатие и длительная выдержка соединяемых деталей.

Клееные соединения применяют для соединения металлических, неметаллических и разнородных материалов, причем в настоящее время имеется тенденция к расширению применения этих соединений. Так, например, клееные соединения применяют в таких ответственных конструкциях, как летательные аппараты и мосты.

Клеи делят на конструкционные (для прочностных соединений) и неконструкционные (для ненагруженных соединений).

По природе основного компонента различают неорганические, органические и элементоорганические клеи. К неорганическим клеям относят жидкие стекла, применяемые для склеивания целлюлозных материалов.

Существует большое разнообразие конструкционных клеев, отличающихся физико-механическими свойствами и технологией их применения. Наибольшее применение в машиностроении и приборостроении имеют органические клеи на основе синтетических полимеров, например универсальные клеи БФ, технические условия на которые стандартизованы, и эпоксидные клеи с наполнителем и без наполнителя. При необходимости повышенной теплостойкости (до 1000°С) применяют элементоорганические клеи, обладающие сравнительно меньшей эластичностью. Клеи не являются проводниками, поэтому при необходимости обеспечить электропроводность в них добавляют порошкообразное серебро.

Для склеивания деталей требуется механическая и химическая подготовка их поверхностей. Механическую подготовку и пригонку металлических деталей производят на металлорежущих станках или вручную напильником, сложные поверхности подвергают пескоструйной обработке; пластмассовые детали обрабатывают резанием или зачищают наждачной шкуркой. Химическая подготовка заключается в очищении и обезжиривании склеиваемых поверхностей ацетоном, спиртом, бензином или бензолом.

Клей наносят на поверхность кистью или пульверизатором. Прочность клееного соединения в значительной степени зависит от толщины клеевого слоя, которая в основном определяется вязкостью клея и давлением при склеивании. Рекомендуются толщины клеевого слоя для различных клеев в пределах 0,05–0,25 мм; при толщине клеевого шва 0,5 мм и более прочность соединения значительно снижается. Наибольшее влияние на прочность клееного соединения оказывает температура эксплуатационного режима, которая для большинства конструкционных клеев рекомендуется в пределах от минус 60°С до плюс 80°С.

В прочностных клееных конструкциях наиболее распространены стыковые и нахлесточные соединения, примеры которых приведены на рис. 55: а – стыковое с накладкой; б – косостыковое; в – стыковое; г – стыковое соединение труб одинакового диаметра; д – нахлесточное; е – нахлесточное шпунтовое; ж – косостыковое соединение труб одного диаметра; з – нахлесточное (телескопическое) соединение труб разного диаметра.

Расчетные формулы на сдвиг и отрыв для клееных соединений имеют вид

t=F/A к ≤ [t], s p =F/A к ≤ [t],

где F – действующая сила; А к – площадь склеивания. Допускаемое напряжение на сдвиг [t]=t в /[s ], а на отрыв =s в /[s ], где для распространенных клеев предел прочности при сдвиге t в ≤ 60 МПа,

предел прочности при растяжении s в ≤ 50 МПа, а допускаемый коэффициент запаса прочности [s ]=1,2...1,5.

Прочность клееного соединения зависит от площади склеивания. Наиболее прочными являются соединения, работающие на сдвиг или равномерный отрыв, когда напряжения по всей площади склеивания можно полагать распределенными равномерно. При работе на отдирание (неравномерный отрыв) прочность соединения не определяется площадью склеивания, так как оно будет разрушаться последовательными участками; в таких случаях применяют комбинированные соединения – клееклепаные или клеесварные.

Паяные соединения. Пайкой называется процесс образования неразъемного соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления и применения легкоплавкого присадочного материала – припоя. В температуре нагрева состоит принципиальное отличие пайки от сварки. Соединение, образованное пайкой, называется паяным.

Процессы пайки сравнительно легко поддаются механизации и автоматизации. Во многих случаях применение пайки приводит к значительному повышению производительности труда, снижению массы и стоимости конструкций. По прочности паяные соединения уступают сварным.

В отличие от сварки пайка позволяет соединять детали из разнородных материалов, например, черных и цветных металлов и сплавов, стекла, керамики, графита. Кроме того, паять можно и детали с тонкостенными элементами, где применение сварки недопустимо из-за опасности прожога тонких стенок при сварке. Применение пайки в машиностроении возрастает в связи с широким внедрением новых конструкционных материалов, в том числе высокопрочных легированных сталей, многие из которых плохо свариваются. Примерами применения пайки в машиностроении могут служить радиаторы автомобилей и тракторов, лопатки турбин, топливные и масляные трубопроводы и др. Пайка является одним из основных видов соединения в приборостроении, в том числе в радиоэлектронике.

По признаку взаимного расположения и формы паяемых элементов типы паяных соединений подобны сварным и клееным и носят те же названия, а именно: нахлесточное, стыковое, косостыковое, тавровое, телескопическое, комбинированное. Если паяемые элементы соединены по линии или в точке, то соединение называется соприкасающимся.

Многообразные способы пайки можно подразделить на два основных вида (в скобках даны термины ИСО):

– низкотемпературная пайка (мягкая пайка), происходящая при температуре, не превышающей 723 К (450°С),

– высокотемпературная пайка (твердая пайка), происходящая при температуре, превышающей 723 К.

В первом случае применяют припои ПОС (мягкие), во втором – припои ПМЦ и серебряно-медные (твердые). В качестве припоев применяют как чистые металлы, так и сплавы.

Для уменьшения вредного влияния окисления поверхностей при пайке применяют флюсы (на основе буры, хлористого цинка, канифоли); паяют в среде нейтральных газов (аргона) или в вакууме.

Нагрев припоя и деталей при пайке осуществляют паяльником, газовой горелкой, токами высокой частоты, в термических печах, погружением в ванну с расплавленным припоем и пр. При пайке токами высокой частоты или в термической печи припой укладывают в процессе сборки деталей в месте шва в виде проволочных контуров, фольговых прокладок, лент, мелкой дроби или паст в смеси с флюсом.

Перед пайкой паяемые поверхности деталей обезжиривают и очищают от окислов. После подготовки соединяемых деталей к пайке и последующей сборки их обычно подогревают до температуры плавления припоя и в зазоры между ними вводят расплавленный припой.

Паяные швы из мягких припоев малопрочны, поэтому их применяют для соединений ненагруженных, малонагруженных, не подверженных действию ударных нагрузок и вибрацией. Из-за низкой температуры плавления не рекомендуется применять их для соединений, работающих при температуре выше 100°С. Мягкие припои широко применяют в приборостроении. Твердые припои применяют для соединений, несущих нагрузки. При статических нагрузках применяют припои на медной основе, а для соединений, воспринимающих ударные и вибрационные нагрузки, – припои на серебряной основе.

Расчет на прочность паяных соединений осуществляют по формулам для однотипных сварных и клееных соединений. Допускаемое напряжение на срез можно принимать для паяных швов из оловянно-свинцовых припоев =20..30 МПа, из медно-цинковых припоев =175...230 МПа. Для паяных швов из серебряно-медных припоев предел прочности при растяжении в полтора-два раза больше, чем при срезе и равен 400...600 МПа.

Прессовым называется соединение составных частей изделий с гарантированным натягом вследствие того, что размер охватываемой детали больше соответствующего размера охватывающей детали.

Прессовые соединения передают рабочие нагрузки за счет сил трения покоя между сопряженными поверхностями. Преимущественное распространение имеют прессовые соединения по цилиндрическим поверхностям. Следует отметить, что прессовые соединения занимают промежуточное положение между неразъемными и разъемными соединениями, так как допускают нечастую разборку без нарушения целостности составных частей изделия.

Нагрузочная способность прессовых соединений определяется преимущественно натягом, который назначают в соответствии с посадками. Однако возможны случаи, когда посадка не может быть реализована в конструкции по условию прочности детали.

Достоинства прессовых соединений: простота и технологичность конструкций за счет отсутствия соединительных деталей, обеспечение хорошего центрирования соединяемых деталей, возможность применения при очень больших осевых нагрузках и крутящих моментах, высокая надежность при ударных нагрузках.

Основные недостатки прессовых соединений: сложность демонтажа и возможность ослабления натяга после разборки, ограниченность нагрузочной способности при вибрационных нагрузках за счет фреттинг-коррозии (разрушение сопряженных поверхностей при очень малых колебательных относительных перемещениях), рассеивание величины натяга и нагрузочной способности соединения за счет допусков на изготовление деталей.

Характерными примерами применения прессовых соединений являются колесные центры и бандажи железнодорожного подвижного состава, центры и венцы зубчатых и червячных колес (рис. 56, а ), крепление на валу вращающихся колец подшипников качения (рис. 56, б ).

Прессовые соединения могут быть получены тремя способами: продольной сборкой путем запрессовки осевой силой (рис. 57);

следствие, снижение нагрузочной способности соединения в 1,5–2 раза.

В результате сборки прессового соединения за счет натяга на сопрягаемых поверхностях возникают контактные давления p (рис. 57), которые полагаем равномерно распределенными по поверхности контакта. Если на конструкцию действует осевая сила F и крутящий момент Т , то на сопрягаемых поверхностях возникнут силы трения, которые должны исключить относительное смещение деталей соединения. Пользуясь принципом независимости действия сил, можно написать условия равновесия:

F≤ pdlpf, T ≤ pdlpfd/2,

где f – коэффициент сцепления; для стальных и чугунных деталей f =0,08...0,1 при запрессовке; f =0,12...0,14 при сборке с нагревом или охлаждением; при гидропрессовании f =0,12; если одна из деталей латунная или бронзовая, то f =0,05.

Из вышеуказанных условий равновесия определим минимально необходимые значения контактного давления

p min =F/(pdlf), р min =2T/(pd 2 lf).

Если осевая сила F и крутящий момент Т действуют одновременно, то расчет ведут по равнодействующей R осевой и окружной силы

F t =2T/d, т.е. ,

p min =R /(pdlf ).

Для технической практики особо важна прессовая посадка толстостенной втулки (ступицы) на сплошной вал. В этом случае предельный наибольший натяг N пред можно определить из условия прочности втулки по выводимой в сопротивлении материалов формуле

N пред =d/E,

где – допускаемое напряжение для втулки; Е – модуль упругости первого рода; d – диаметр контактной поверхности.

Неразъемные соединения

К атегория:

Производство радиоаппаратуры

Неразъемные соединения

Точечная электросварка. Этот вид электрической сварки нашел наибольшее распространение в радиопромышленности и применяется для соединения внахлестку листового черного и цветного металла.

Точечную сварку выполняют на специальных сварочных аппаратах. Типовая схема точечной сварки показана на рис. 1. Детали зажимают между двумя электродами, а затем включают ток. В месте прохождения тока соприкасающиеся точки нагреваются. Нагрев продолжается до тех пор, пока центральная часть сварочной точки (ее ядро) не расплавится.

Мощность сварочного аппарата должна соответствовать толщине свариваемого металла, так как от этого зависит прочность и качество свариваемых изделий.

Качество сварки проверяют главным образом наружным осмотром, при необходимости применяют рентгеновский контроль и механические испытания.

Точечная сварка находит широкое применение при изготовлении шасси, кожухов, экранов и целого ряда других узлов радиоаппаратуры.

Электродуговая сварка. Электродуговая сварка в радиотехнической промышленности используется для получения соединений при изготовлении каркасных изделий и характеризуется быстротой процесса и дешевизной. При сварке материал деталей расплавляется под действием тепла вольтовой дуги, образуемой сварочной машиной постоянного или переменного тока. Более экономичными и удобными в эксплуатации являются машины переменного тока, поэтому они получили широкое распространение.

Рис. 1. Типовая схема точечной сварки: 1 - электроды; 2 - сварочный трансформатор; 3- свариваемые детали

Рис. 14. Схема образования шва при дуговой сварке: 1 -длина дуги; 2 -глубина провара; 3- основной металл; 4-непровар; 5 - наплавленный металл; 6 - кратер; 7 - электрод

Схема образования шва при дуговой сварке показана на рис. 14. Детали 3 включают в электрическую сеть сварочной установки, электрод, изготовленный из мягкой стальной проволоки диаметром 2-12 мм, образует противоположный полюс. Под действием вольтовой дуги в основном металле образуется кратер, который заполняется плавящимся металлом электрода.

Вольтова дуга - это электрический разряд, возникающий в газообразной среде между электродом и деталями. Температура вольтовой дуги в момент сварки свыше 6000 °С. Металл переносится с электрода на деталь отдельными каплями. Во время переноса капли сварочная цепь на мгновенье замыкается накоротко, и при недостаточной тренировке ведущего сварку возникает либо разрыв дуги, либо ее замыкание.

Для повышения устойчивости дуги, предохранения капли от действия кислорода и азота при прохождении воздушной среды, а также сокращения расхода электрической энергии металлические электроды покрывают обмазкой, которая расплавляется в процессе сварки и образует газовую завесу и шлак.

Весьма распространена меловая обмазка, в состав которой входят: мел (70-80%), жидкое стекло (20-30%) и вода. Электрод окунают в жидкую меловую обмазку и сушат его при 45-50° С. Нормальная толщина покрытия тонкообмазанных электродов 0,15- 0,25 мм.

Аргонодуговая сварка. Этот вид сварки представляет собой дуговую сварку в атмосфере газа аргона; присутствие аргона

Рис. 3. Схема установки для аргонодуговой сварки корпусов сопротивлений: 1 - баллон с аргоном; 2 - редуктор с манометрами; 3 - редуктор; 4 - горелка; 5 -свариваемые детали; 6 - приспособление для закрепления и вращения свариваемых деталей; 7-вольтметр; 8 - амперметр; 9 - реостат; 10-балластный реостат

в зоне сварки способствует улучшению качества сварочного шва, так как устраняется вредное действие окружающего воздуха на свариваемые детали.

На рис. 15 показана схема установки для аргонодуговой сварки корпусов сопротивлений.

Технологический процесс включает следующие операции:
— подготовку деталей;
— сборку;
— сварку;
— контроль качества сварки.

При подготовке к сварке детали очищают шлифовальной шкуркой и травлением от масла, окалины и другие загрязнений.

Сборку ведут в специальном приспособлении, при этом следят, чтобы детали плотно прилегали по всему периметру приспособления. Свариваемые кромки деталей должны выступать из зажима на 1-1,5 мм.

Сварку начинают, включив электродвигатель механизма вращения; в зону сварки подается аргон, вольфрамовый электрод горелки через графитовую палочку замыкается со свариваемыми деталями и тем самым возбуждается дуга.

Качественно сваренный шов имеет ровную блестящую поверхность без пор, трещин и раковин. При испытании шва на герметичность в индикаторе течи не должны выделяться пузырьки воздуха.

Сваркой получают соединения и швы, некоторые из которых показаны на рис. 4.

Качество сварного соединения определяют следующие факторы: сила тока, состав присадочного материала и обмазки электродов, чистота материала в местах сварки, размеры шва, а также техника проведения сварки.

Большое значение для получения прочного сварного соединения имеет правильный выбор силы тока. Силу тока, а также диаметр электрода устанавливают в зависимости от толщины свариваемого металла, размеров изделия, положения и формы шва. При повышенной силе тока, а также неравномерной подаче присадочного материала образуются прожоги и подрезы, которые ослабляют соединение, понижают механическую прочность швов; при недостаточной силе тока вследствие плохого нагрева образуются не-провары.

Чтобы металлические конструкции, например каркасы радиоаппаратуры, при сварке не коробились, сварку ведут крестообразно, по диагоналям. Швы после сварки зачищают.

Контроль сварных соединений осуществляют наружным осмотром, при котором выявляют внешние дефекты: прожоги, непровары, наружные трещины, шлаковые включения и пр.

При повышенных требованиях к качеству сварных соединений для контроля применяют рентгеновские установки, с помощью которых определяют качество сварки и структуру металла шва. Прочность сварного соединения определяют механическим испытанием образцов.

Лазерная сварка. Для получения отверстий, удаления небольшого количества металла, локализованной термической обработки и точечной сварки применяют мощные пучки фотонов, создаваемые оптическими квантованными генераторами (ОКГ ), или лазерами.

Рабочим телом ОКГ является рубиновый кристалл, в котором происходит возбуждение активных атомов, приводящее к генерации монохроматического пучка света. Излучаемая световая энергия оптической системой концентрируется на обрабатываемой детали, закрепленной на специальном столе. Луч лазера может быть сфокусирован в точку диаметром 100 мкм.

Рис. 4. Примеры сварных соединений: а -сварка встык; б - сварка внахлестку; в - угловые швы; г - Т-образные швы; д - точечные швы

Сварочные аппараты с лазерами широко используют для соединения точечной сваркой различных материалов. Выбирая необходимые значения энергии и длительности импульса луча, можно производить сварку металлов с различными температурами плавления, например алюминия с вольфрамом, тантала с медью. Лазерную сварку применяют для приваривания выводных концов к тонкопленочным схемам и полупроводниковым приборам. Вследствие малой длительности процесса сварки не повреждаются теплочувствительные полупроводниковые приборы и не растрескивается подложка. Луч лазера может быть использован также для удаления небольших объемов металла испарением, например при точной подгонке металло-пленочных сопротивлений высокого класса точности.

Клепка. Клепку, как метод получения неразъемных соединений, широко применяют в производстве радиоаппаратуры.

Клепаное соединение состоит из листов или фасонных профилей, соединенных заклепками.

На рис. 5 показана заклепка - металлический стержень с одной (закладной) головкой; вторая (замыкающая) головка образуется в процессе клепки. Заклепки изготовляют из мягкой стали Ст. 2, Ст. 3, Ст. 10, Ст. 15, красной меди Ml и М2 и алюминия А1 и А2. Размеры заклепок стандартизованы.

На рис. 6 показаны формы закладных головок. В радиопромышленности чаще всего применяют заклепки, имеющие полукруглую, потайную или полупотайную головки. Применяются также пустотелые заклепки, так называемые пистоны, имеющие вид трубки с развальцованной одной стороной. Пистоны используют главным образом для склепывания деталей из изоляционных материалов, а также, если необходимо соединить пластмассу или-керамику с металлом. Пистоны изготовляют из алюминия, латуни, стали и красной меди.

Процессу клепки предшествует тщательная подготовка: соединяемые листы или детали осматривают и взаимно подгоняют, 66 правят, обрезают по заданным размерам и обрабатывают кромки. После этого сверлят отверстия под заклепки.

Рис. 5. Заклепка

Рис. 6. Формы закладных головок заклепок: а -полукруглая; б - полупотайная; в - коническая; г - коническая с подголовком; д- потайная

Заклепку вставляют в отверстие и прижимают склепываемые детали друг к другу и к головке заклепок; под закладную головку подставляют поддержку, а на стержень надевают натяжку (рис. 7) и сильно затягивают заклепку ударами молотка по головке натяжки.

Процесс клепки заключается в том, что ударами

молотка по стержню заклепки, поддерживаемой с противоположной стороны специальной поддержкой, образуют замыкающую головку заклепки (рис. 8).

Поддержка является как бы наковальней при расклепывании стержня для образования замыкающей головки заклепки, она должна иметь специальную лунку по форме закладной головки. Вес поддержки должен быть примерно в 4-5 раз больше веса молотка.

Чтобы замыкающей головке придать правильную форму, при клепке применяют обжимки (рис. 21), которые устанавливают на выступающую часть стержня заклепки. Удары молотком наносят непосредственно по обжимке. Для образования замыкающей головки удары можно наносить также и по закладной головке.

Клепка бывает открытой и внутренней (закрытой). Открытую клепку производят в тех местах, где нет препятствий для образования замыкающей головки такой же формы и размера, как и закладная головка; когда нельзя обеспечивать поддержку закладной головки (при клепке труб), применяют внутреннюю (закрытую) клепку (рис. 22). В этом случае заклепку закладывают в отверстие с внешней стороны, посадку делают ударами молотка по обжимке, а внутрь трубы вводят эксцентрическую поддержку, на которой образуется замыкающая головка.

Клепку можно производить вручную (слесарным молотком и обжимкой), а также механизированным способом, используя пневматический молоток.

Заклепочные швы могут быть однорядными, двухрядными или трехрядными в зависимости от количества рядов заклепок.

Рис. 7. Натяжка

Рис. 8. Образование замыкающей головки заклепки: 1 -закладная головка; 2 и 4 - соединяемые детали; 3 - головка, получающаяся при расклепке выступающей части стержня

Рис. 9. Обжимка для клепки

Контроль качества клепки производится наружным осмотром - обращают внимание на правильность формы головок и плотность их прилегания к листам. В ответственных изделиях, например у параболических отражателей, контроль ведут специальными шаблонами и щупами. Полноту замыкающей головки и шаг между заклепками проверяют шаблонами; щупом проверяют отсутствие зазоров между склепанными листами.

Рис. 10. Закрытая клепка

Бракованные заклепки срубают зубилом, а стержень выбивают бородком. При этом способе от ударов часто портится отверстие

в листе, поэтому лучше заклепки высверливать: головку бракованной заклепки кернят и просверливают ее до второй головки; сверло берут несколько меньшего диаметра, чем диаметр стержня заклепки; остатки заклепки осторожно удаляют зубилом и бородком. Перед повторной клепкой отверстие обрабатывают разверткой.

Развальцовка, Этот метод соединения выполняют пустотелыми заклепками с помощью развальцовки. Развальцовку зажимают в шпинделе сверлильного станка и после включения станка (от 1500 до 6000 об/мин) подают ее вручную до упора, опуская шпиндель.

Развальцовка раскатывает край пустотелой заклепки вокруг отверстия, образуя буртик, который обеспечивает прочное крепление деталей. Движение развальцовки ограничивают специальным упором, чтобы избежать разрушения деталей. Хорошие результаты дает применение упругой подставки, воспринимающей давление, создаваемое развальцовкой.

Рис. 11. Виды заклепочных швов: а - однорядный; б - двухрядный

Развальцовка широко применяется для соединения металлических деталей с тонкими изоляционными волокнистыми материалами (рис. 26), а также с деталями из керамики, пресс-порошков и листовых термопластических материалов. Этим способом также соединяют детали различного назначения: оси роторов подстроечных конденсаторов, стяжки, применяемые для соединения конструктивных элементов корпусов, и элементы расшивочных панелей.

Рис. 12. Развальцовка

Рис. 13. Упругая подставка для развальцовки

Рис. 14. Соединение металлической детали с изоляционным материалом, полученное развальцовкой

Запрессовка. Это соединение обеспечивает необходимый натяг при условии, что диаметр охватывающей детали меньше диаметра охватываемой детали. Сборка деталей производится в специальных приспособлениях, где под действием осевого усилия происходит насаживание одной детали на другую. Для мелких деталей это усилие создают ударом молотка, а для больших - при помощи прессов различных конструкций.

Величина усилия запрессовки зависит от разности диаметров сопрягаемых деталей, формы и чистоты соприкасающихся поверхностей. Особое внимание при запрессовке обращают на правильное расположение, деталей, для чего применяют различные приспособления.

Склеивание. Применяемые в радиоэлектронной промышленности клеи разделяют по типу связующих материалов на термореактивные, термопластичные, эластомеры и клеи животного происхождения.

К группе термореактивных относятся клеи БФ-2, БФ-4, БФ-6, полиуретановый ПУ-2, эпоксидные горячего и холодного отвердения, теплостойкие ВС-10Т и ВС-350, ВИАМ Б-3, К-17. К группе термопластичных клеев - полиметакриловый, полистироловый, пер хлорвиниловый, АК-20, карбинольный, полиамидный МПФ -1. Группа эластомеров включает клеи № 88-Н, ЛH, КТ-15. Клей животного происхождения - казеиновый.

Выбирают клей с учетом режимов работы изделия и отдельных его деталей, при этом учитывают загрязненность окружающей среды промышленными и другими газами, температурные условия и относительную влажность.

Основные операции при склеивании - подготовка поверхности, нанесение клея, соединение склеиваемых поверхностей, сушка.

Подготовку поверхности изделий производят механической (гидропескоструйной очисткой, шлифованием, зачисткой наждачной шкуркой) или химической обработкой (травлением, обезжириванием и др.).

Между склеиваемыми поверхностями не должно быть зазоров; при обнаружении зазоров детали необходимо дополнительно обработать (отшлифовать). На поверхностях деталей, подлежащих склеиванию, не должно быть посторонних включений, жировых пятен, они должны быть чистыми и сухими. Те места, которые подвергались механической обработке, опиливают и зачищают. Металлические поверхности не должны иметь зазубрин, заусенцев и острых кромок.

Рассмотрим основные клеи и технологические процессы склеивания.

Клеи БФ-2 и БФ-4 - спиртовые растворы фенолформаль-дегидной смолы с поливинилбутиралем.

После подготовки поверхности с помощью кисти или пульверизатора наносят клей - грунт, а затем изделие сушат сначала на воздухе 30-40 мин, а потом в термостате не менее 1 ч при температуре 100-120 °С. После сушки детали охлаждают до комнатной температуры и наносят второй слой клея. Перед тем как соединить поверхности, их выдерживают 2-3 мин на воздухе, а затем соединяют, стягивают струбцинами и выдерживают под давлением 1- 3 кГ/см2 при 140-160° С в течение 1-2 ч.

Клей БФ-6 - спиртовой раствор синтетической смолы. Клей наносят двумя слоями на предварительно увлажненную ткань и поочередно сушат каждый слой. Утюгом, нагретым до температуры 100-120 °С, через увлажненную ткань производят склеивание, причем утюг поднимают на 2-3 сек через каждые 10-15 сек и снова прижимают к ткани, так действуют, пока ткань полностью не высохнет.

Клей полиурета новый ПУ-2 - продукт полимерных органических соединений. Клей приготовляют непосредственно перед употреблением и хранят в специальных сосудах, поддерживая температуру 18-20 °С.

Клей наносят на поверхность деталей кистью из щетины и выдерживают в течение 15-20 мин, а затем поверхности соединяют, стягивают струбцинами с удельным давлением 2-3 кГ/см2 и помещают в термостат, где медленно поднимают температуру до 105±5°G и выдерживают при этой температуре 3-4 ч. После окончания сушки выключают подогрев, и детали охлаждают до комнатной температуры, а затем снимают струбцины.

Клей эпоксидный горячего отвердения- смесь эпоксидной смолы ЭД-5 или ЭД-6, отвердителя, пластификатора и наполнителя (пылевидного кварца, окиси алюминия). Клей приготовляют непосредственно перед употреблением.

После подготовки склеиваемые поверхности нагревают до температуры 50-70 °С, а затем на них кистью или шпателем наносят тонкий слой клея; поверхности соединяют и стягивают струбцинами или другими приспособлениями с удельным давлением 0,5- Г,0 кГ/см2. Для отвердения клея изделие помещают в сушильный шкаф и выдерживают по одному из следующих режимов: при температуре 100-120 °С в течение 8-10 ч или при температуре 150 - 160 °С в течение 6-7 ч, после чего сушильный шкаф охлаждают вместе с деталями до температуры 20-25 °С.

Клей эпоксидный холодного отвердения - смесь эпоксидной смолы ЭД-5 или ЭД-6 и отвердителя (поли-этиленполимера или гексаметилендиамина). Наполнителем служит пылевидный кварц, окись алюминия и др. Клей приготовляют непосредственно перед употреблением.

После нанесения кистью или шпателем тонкого слоя клея поверхности соединяют и стягивают струбцинами или другими приспособлениями с удельным давлением 0,5-0,7 кГ1см2.

Клей теплостойкий ВС-10Т - смесь сложных высокомолекулярных органических веществ.

На подготовленные к склеиванию поверхности наносят ровным слоем клей и после его подсушки на воздухе в течение 1 ч при температуре 18-20 °С наносят второй слой и снова подсушивают. Детали скрепляют, стягивают струбцинами с удельным давлением 0,5-5,0 кПсм2 и помещают в сушильный шкаф с температурой 180±5 °С на 2 ч. Охлаждают детали в сушильном шкафу до температуры 18-20 °С.

Клей теплостойкий ВС-350 - раствор синтетических продуктов в органических растворителях.

После нанесения на поверхности деталей двух слоев клея4 их сушат при температуре 15-30° С не менее 1 ч. Удельное давление при склеивании деталей 0,5-5,0 кГ/см2. Склеенные детали сушат при температуре 200±5° С в течение 1 ч. После окончания сушки сушильный шкаф охлаждают до температуры 60-80° С, а затем вынимают детали.

Клей фенолформальдегидный ВИАМ Б-3 - продукт поликонденсации смолы ВИАМ -Б.

Клей наносят пульверизатором или кистью из щетины и через 5-10 мин поверхности соединяют. Не разрешается притирать склеиваемые поверхности. Спустя 10-15 мин после соединения поверхности детали помещают под пресс и выдерживают не менее 18 ч.

Не снимая давления, склеиваемые изделия выдерживают в сушильном шкафу с температурой 40-50 °С в течение 60-80 мин. Удельное давление при склеивании 0,5-3 кГ/см2.

Клей карбамидный К-17 - смесь мочевиноформаль-дегидной смолы, наполнителя (древесной муки) и отвердителя (водного раствора щавелевой кислоты).

Поверхности деталей после нанесения клея немедленно соединяют; вначале их около 20 мин выдерживают без давления, а затем помещают под пресс или стягивают струбцинами с удельным давлением 3-5 кГ/см2 и выдерживают под давлением около 6 ч при 15° С.

Склеиваемые поверхности обезжиривают в бензине или спирте. Клей наносят кистью или пульверизатором (в случае большой площади склеиваемой поверхности) и выдерживают на воздухе 1 - 1,5 мин, после чего поверхности соединяют, выдавливая пузырьки воздуха. Излишки клея удаляют салфеткой, смоченной в бензине. Детали помещают под давление не позже чем через 10 мин после склеивания. Удельное давление для органического стекла толщиной 1,5-3 мм должно составлять 0,5-1,5 кГ1см2, а толщиной выше 3 мм - 2 кГ/см2. Опрессовку склеенных образцов производят обязательно через прокладки из плотной бумаги, поверх которых накладывают прокладки из резины толщиной 2-4 мм. Выдерживают детали под давлением не менее 4 ч, а после снятия давления - не менее 18 ч при температуре 18-23 °С.

Клей полистироловый - раствор полистирола в бензине. Концентрацию клея выбирают в зависимости от его назначения.

На поверхности, подготовленные к склеиванию, наносят кисточкой ровный тонкий слой клея и подсушивают его при 18-23 °С. Склеиваемые поверхности соединяют и выдерживают при температуре 18-20 °С в течение 10-19 ч. Для ускорения процесса склеивания детали помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре 50-60° С в течение 3-4 ч. Удельное давление при склеивании 1,5-3,0 кПсм2.

Клей перхлорвиниловый - раствор сухой пер-хлорвиниловой смолы в органических растворителях (ацетоне, толуоле) с добавлением пластификатора.

На поверхности деталей, подготовленные к склеиванию, наносят кисточкой клей и выдерживают их при 18-23 °С в течение 2-3 мин. После этого склеиваемые поверхности прижимают друг к другу и помещают под давление 0,1-0,5 кГ1см2 на 10-15 мин. Затем давление снимают и оставляют детали при температуре 18- 22° С на 24 ч.

Клей нитроцеллюлозный АК-20 - густой прозрачный коллоидный раствор нитроклетчатки в смеси с пластифика-торами и смолами в летучих растворителях.

На поверхности, приготовленные к склеиванию, наносят равномерный тонкий слой клея и выдерживают их на воздухе в течение 20-30 мин для полного высыхания. Затем наносят второй слой клея и дают ему подсохнуть при температуре 18-23 °С в течение 3-4 мин. Поверхности соединяют, кожу или другой приклеиваемый материал прокатывают валиком, а если это невозможно, приглаживают салфеткой для удаления пузырей и складок.

Склеиваемые поверхности выдерживают под давлением 0,5 -4 кГ/см2 в течение 0,5-1,0 ч, а без давления - 18-24 ч.

Клей карбинольный - продукт полимеризации ви-нилацетилена с кетоном, переходящий в затвердевшее состояние при нормальной температуре или подогреве в присутствии катализатора (перекиси бензоила).

На поверхности, подготовленные к склеиванию, кистью из щетины ровным слоем наносят клей и выдерживают на воздухе, если применен ацетон (для растворения перекиси бензоила), 30- 40 мин, без ацетона - 15-20 мин. Затем поверхности соединяют, стягивают струбцинами и выдерживают под давлением не менее 2 кПсм2 при температуре 18-23° С.

Клей полиамидный МПФ -1 - спиртовой раствор ме-тилополиамидной смолы и бакелитового лака.

На склеиваемые поверхности наносят первый слой клея, выдерживают на воздухе в течение 30 мин при температуре 18- 23° С, а затем в сушильном шкафу в течение 15 мин при температуре 50-60° С. После охлаждения наносят второй слой клея и выдерживают 30 мин на воздухе, 15 мин^ в сушильном шкафу при температуре 50-60 °С и 15 мин при температуре 80-90 °С.

После охлаждения деталей склеиваемые поверхности соединяют, стягивают струбцинами, помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре 150° С не более 1 ч, а затем их охлаждают в шкафу до 50-60 °С и снимают давление.

Клей № 88-Н - раствор резиновой смеси № 31 и бутилфе-нолформальдегидной смолы в смеси этилацетата с бензином в соотношении 2:1. Клей выпускается в готовом виде, хранят его в герметически закрытой таре.

Поверхности, подготовленные к склеиванию, покрывают кистью тонким равномерным слоем клея и выдерживают на воздухе при 18-20 °С в течение 6-8 мин. Затем наносят второй слой клея и снова выдерживают на воздухе в течение 3-4 мин. Склеиваемые поверхности соединяют и стягивают струбцинами; резину или другой склеиваемый материал приглаживают салфеткой (не ворсистой) для удаления складок и пузырей.

Детали выдерживают под давлением 1-2 кГ/см2 в течение 48 ч при температуре 18-20 °С. В случае приклеивания резины или другой мягкой поверхности к жесткому материалу рекомендуется прокатать соединение валиком весом 500-900 г.

Клей J1H-смесь растворов лейконата и найоита в дихлорэтане.

На поверхность детали из металла, пластмассы, дерева или дру-г0го материала, кроме резины, подготовленную к склеиванию, в качестве подслоя наносят кистью ровный слой клея № 88-Н и сушат при температуре 18-20 °С в течение 4-8 ч. Затем поверхность с предварительно нанесенным подслоем клея № 88-Н и поверхность резины покрывают слоем клея J1H и снова сушат при температуре 18-23 °С в течение 6 ч.

После этого поверхности резины и металла или другого материала покрывают вторым слоем клея JIH и подсушивают при температуре 18-23 °С в течение 15-30 мин. Соединяют склеиваемые поверхности, тщательно прокатывают их роликом и в зависимости от их конфигурации и прочности материалов стягивают струбцинами или помещают под пресс с давлением 0,2-5,5 кГ/см2. Сушку производят при температуре 18-23° С в течение 24 ч. Механическую обработку склеенных материалов выполняют не ранее чем через 3 суток после снятия давления.

Клей кремнийорганический КТ-15 - раствор кремнийорганической смолы в толуоле с отвердителем.

На поверхность металла, подготовленную к склеиванию, наносят равномерный тонкий слой клея и высушивают его при 18- 23 °С в течение 2,0-2,5 ч. После этого на металл снова наносят слой клея и подсушивают его при температуре 18-23 °С в течение 15-30 мин. Затем резину накладывают на металл и прокатывают роликом. Склеенные изделия помещают в сушильный шкаф, повышают температуру до 200 °С в течение 2-3 ч и выдерживают при 200 °С в течение 1 ч. Охлаждают детали в сушильном шкафу, затем вынимают их и оставляют под давлением 2-3 кГ1см2 на 24 ч.

Клей казеиновый - смесь казеина, гашеной извести, минеральных солей (фтористого натрия, соды, медного купороса и др.) и керосина. Употребляется в виде коллоидного водного раствора.

Порошок разводят в воде комнатной температуры в соотношении от 1: 1,7 до 1: 2,3 в зависимости от требуемой начальной вязкости. Порошок клея размешивают в воде в течение 1 ч.

Поверхности деревянных деталей, подготовленные к склеиванию, покрывают равномерным слоем клея и выдерживают на воздухе в течение 2-5 мин. Затем их соединяют, выдерживают при прямолинейной склейке без гнутья 2-5 ч или с одновременным гнутьем 8-12 ч. Через 24 ч после выдержки под прессом детали можно подвергнуть дальнейшей обработке.

Неразъемными соединениями называются такие соединения, которые невозможно разобрать без нарушения элементов соединяемых деталей. К этому виду соединений относятся соединения деталей заклепками, завальцовкой и развальцовкой, склейкой, сваркой и с гарантированным натягом.

Соединение деталей заклепками осуществляется путем *установки заклепки в заранее просверленное отверстие соединяемых деталей и расклепывания (формообразования) замыкающей головки заклепки инструментом.

Для клепки деталей применяют заклепки, которые представляют собой стержни 3 (рис. 7) с закладными головками 4. Заклепки бывают сплошными и пустотелыми, а также с полукруглой и конической (потайной) заклад-ными головками.

Процесс клепки основан на пластичности металла заклепок, поэтому их изготовляют из деформируемых металлов и сплавов: малоуглеродистой стали, мягкой латуни и дюралюминия.

При клепке деталей применяют следующий инструмент: подставки (поддержки) с зажимными устройствами, об-жимки, струбцинки (натяжки), слесар-ные молотки и т. д.

Подставки 6, которые поддержи-вают склепываемые детали 5 снизу, должны быть тяжелее собираемых де-талей и слесарного молотка. Ударная часть обжимки 2, которой формируют замыкающую головку 1 заклепок, должна соответствовать типу головки выбранной заклепки.

Струбцинками (натяжками) стяги-вают соединяемые детали для получения выступающего конца заклепки, деталей заметами расчетной величины.

Рис.7.

Длина выступающей части (конца) заклепки отно-сительно плоскости заклепываемых деталей должна быть такой величины, чтобы ее хватило для образования замыкающей головки заклейки.

Для получения полукруглой головки (для средних диаметров заклепок) длина выступающей части заклепок должна составлять 1,5d, а для потайной головки 0,7-- 0,8d, где d -- диаметр стержня заклепки.

Технологический процесс соединения заклепкой ве-дется в следующей последовательности: фиксация и крепление склепываемых деталей 5 по чертежу;

Установка заклёпки в отверстие склепываемых деталей и установка узла закладной головкой 4 заклёпки на рабочей части поддержки 6, закреплённой в зажимном устройстве 7;

Расклёпывание и оформление замыкающей головки заклёпки обжимкой 2 при помощи молотка;

Контроль качества соединения путём внешнего осмотра и опробования.

Соединение деталей заклёпками применяют в тех случаях, когда невозможно применить сварку или пайку, например соединение ламелей с планками фотозатворов, соединение тормозного кольца с диском фрикционных муфт, а также соединение деталей, изготовленных из кожи, фибры и других разнородных материалов.

В процессе сборки оптико-механических приборов и их составных частей выполняются операции по склеиванию оптических деталей с механическими и ещё чаще - приклеивание прокладок, изготовленных из различных неметаллических материалов, к оптическим и металлическим деталям. Например, при сборке прицельных окуляров, чтобы предохранить сетку от поворота, осуществляют цементирование сетки в оправе глетоглицериновым клеем-цементом (раствор свинцового глета в обезвоженном глицерине). При этом необходимо иметь в виду, что клеящая способность клея-цемента сохраняется всего 15-20 мин. Склеенная сборочная единица должна быть выдержана при температуре 18-30° в течение 3-4 часов.

Кроме того, при сборке оптических узлов применяют клеи ОК-50 и ОК-46 для соединения деталей оптики с металлическими деталями (например, при сборке призм и линз видоискателей некоторых дальномерных фотоаппаратов и киносъёмочных камер).

Для приклеивания прокладок, изготовленных из бумаги, картона, фибры, пробки и других материалов, к оптическим деталям (призмам, зеркалам, выравнивающим стёклам и др.) широко применяют нитроклей АК-20 и шеллачный клей (раствор шеллака - природной смолы некоторых тропических растений - в этиловом техническом спирте).

При соединении деталей из теплоизоляционных материалов (пенопласта, фторопласта, текстолита), лакоткани, кожи, эбонита, фибра и других материалов с металлическими деталями и деревом применяют клеи БФ-4 и ПУ-2.

Для склеивания деталей из резины и прорезиненных материалов с металлическими и деревянными при сборке приборов применяют клей марки 88Н или термопреновый клей.

Соединение деталей клеем выполняют путём нанесения жидкого клея на склеиваемые поверхности деталей с последующей выдержкой и при необходимости сушкой в термошкафах при определённой температуре в течение некоторого времени. Поверхности склеиваемых деталей должны быть тщательно обезжирены ацетоном или петролейным эфиром. Соединение деталей клеями повышает герметичность собираемых узлов, не поддаётся коррозии и устойчиво против вибраций. К недостаткам клеевых соединений следует отнести длительность выдержки собранных узлов для окончания процесса отвердения клея.

Соединение деталей с гарантированным натягом осуществляют путём запрессовки охватываемой детали в отверстие охватывающей детали с натягом.

Величину натяга, равную разности между диаметрами D и d сопрягаемых деталей (рис.8.), выбирают с учётом условий, при которых работает данное соединение в изделии.

В процессе запрессовки происходит деформация сопрягаемых деталей, т.е. увеличение размера (диаметра) охватывающей и уменьшение размера охватываемой детали.

Степень деформации зависит от величины натяга: чем больше натяг, тем больше степень деформации деталей. При значительных деформациях могут образоваться трещины и произойти разрушение сопрягаемых деталей. Следовательно, величина натяга должна быть рассчитана с учётом прочности материала охватывающей детали.

Процесс запрессовки может быть выполнен следующими способами: ручным при помощи ручного молотка или пресса; при помощи машинного пресса; путем запрессовки с нагревом охватывающей детали (при этом материал, расширяясь, увеличивает посадочное отверстие детали, что способствует легкой запрессовке; путем запрессовки с охлаждением охватываемой детали (при этом проис-ходит сжатие материала с уменьшением наружного диаметра данной детали, которая войдет в отверстие сопрягаемой детали без особого усилия).

Технологический процесс соединения деталей с гаран-тированным натягом (рис.8.) включает подготовку по-верхностей сопрягаемых деталей, связанную с выполне-нием фасок для захода охватываемой детали 2 в отвер-стие охватывающей детали 3, установку и ориентацию одной детали относительно другой в приспособлении 4 стола 5 пресса, запрессовку прессом 1 охватываемой де-тали с применением смазочных веществ и контроль полу-ченного соединения. Этот вид соединения применяют для сборки деталей вращения типа осей, валов колец и др.

Соединение деталей развальцовкой осуществляют путем раскатки кромки одной детали и плотного прижатия этой кромки к поверхности другой детали. На рис.9. показан процесс соединения, выполняемого этим способом. Здесь зубчатое колесо 3 насаживается на посадочный диаметр оси 2, которая закреплена в зажимном устройстве 1.

Рис.8.

Рис.9. Соединение деталей с натягом.

Коническая оправа 5 под действием силы Р давит и раскатывает кромку 4 до плотного прижатия и закре-пления зубчатого колеса 3.

Соединение развальцовкой применяют для сборки осей с зубчатыми колесами и других деталей, работающих с незначительными нагрузками, так к ж при этом соеди-нении возможно проворачивание деталей относительно друг друга.

Крепление деталей завальцовкой является самым рас-пространенным способом соединения механических дета-лей с оптическими деталями круглой формы. Это соеди-нение осуществляется путем плотной закатки края метал-лической оправы на фаску по всей окружности оптической детали. При этом не допускается закатка оправы на полированную поверхность стекла.

Все посадочные места оправы под оптические детали выполняются в механических цехах, и оправы поступают на сборку после отделки их в отделочном цехе.

Рис.10.

Рис.11. Завальцовка оптических деталей вручную.

При сборке таких узлов необходимо подготовить оправы под завальцовку. Эта подготовка заключается в проточке наружного края оправы (рис. 10.) по действи-тельному размеру края линзы и ее фаски.

Оптические детали завальцовывают на токарно-арматурных станках вручную или с помощью специальных приспособлений.

Металлическую оправу 1 устанавливают в цанговый (зажимной или разжимной) патрон или резьбовую оправу станка и сообщают ей вращение. При завальцовке вручную применяют специальный инструмент - полировальник (или воронило) 3, которым закатывают кромку оправы на фаску оптической детали 2. Полиро-вальник опирают на подручник станка.

При массовом производстве оптико-механических при-боров детали завальцовывают так называемыми ролико-выми головками, которые могут быть установлены в ко-ническое отверстие задней бабки токарно-арматурного станка пли шпинделя специального станка. Кромка оправы закатывается тремя вращающимися вокруг своих осей роликами 2, закрепленными па головке /, которая, в свою очередь, обкатывается вокруг детали (рис. 11.). Оправа 3 с оптической деталью закрепляется в специаль-ном приспособлении 4, которое прижимается к роликам пружинным механизмом, обеспечивающим постоянное усилие прижима при завальцовке деталей. При подготовке оправы к завальцовке отделка ее наружной кромки нарушается и она становится блестящей, поэтому ее после завальцовки тут же, на станке при помощи кисточки покрывают черной нитроэмалью.

Неразъемные соединения – это соединения, разборка которых невозможна без повреждения самих деталей. К неразъемным соединениям относят заклепочные, сварные, клееные и паяные соединения. Кроме того в эту группу относят соединения, полученные запрессовкой, заливкой, развальцовкой, кернением, сшиванием и др.

Вальцовка и кернение осуществляются деформацией соединяемых деталей (рис. 75). Сшивание нитками, металлическими скобками применяется для соединения бумажных листов, картона и различных тканей.

Рис. 75 Соединение деталей развальцовкой (а) и кернением (б).

Сварные соединения

Сварные соединения получают с помощью сварки.

Сварка – процесс получения неразъемного соединения твердых предметов путем местного их нагревания до расплавленного или пластического состояния без применения или с применением механических усилий.

После затвердевания расплавленный металл образует сварной шов. Сварные швы разделяют на несколько видов (рис. 76):

1. стыковые (детали соединяют торцами), обозначают буквой С.

3. тавровые (свариваемые детали образуют форму буквы Т), обозначают буквой Т.

4. внахлестку (кромки свариваемых деталей набегают друг на друга внахлестку), обозначают буквой Н.

Рис. 76 – Сварные швы:

а – стыковой, б – внахлестку, в – тавровый, г - угловой

Швы сварных соединений независимо от способа сварки изображают условно: видимые швы – сплошной основной линией (рис. 77 а ), невидимые швы – штриховой (рис. 77 б ). Видимую одиночную сварную точку изображают условно знаком «+» (рис. 77 в ).

а б в

Рис. 77 Изображение сварных швов:

Условное обозначение сварного шва (по ГОСТ 2.312-72) состоит из следующих элементов (рис. 77):

1. Вспомогательные знаки: – монтажный шов, ¡ – шов по замкнутой линии, – шов по незамкнутой линии.

2. Номер стандарта на типы и конструктивные элементы сварного шва.

3. Буквенно-цифровое обозначение шва по стандарту.

4. Условное обозначение способа сварки (допускается не приводить).

5. Знак « » и размер катета шва в мм.

6. Для прерывистого шва – размер провариваемого участка, для цепного шва знак «–» или знак « Z» для шахматного шва и размер шага.

7. Вспомогательные знаки по дополнительной обработке шва:
¡ – усиление шва снять, ÈÈ – наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к металлу.

Если сварные швы, указанные на чертеже, выполняются по одному стандарту, обозначение стандарта записывают в технических требованиях чертежа.

Клеевые соединения

Склеивание – соединение разных материалов различными видами клея.

Клеевой шов на чертеже изображают линией толщиной 2S (рис. 78). На линии-выноске чертят условный знак, напоминающий букву «К». Если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью. Марка клея записывается в технических требованиях или в спецификации в разделе «Материалы».

Рис. 78 Изображение и обозначение клеевых соединений:

Паяные соединения

Паяные соединения широко применяются в приборостроении и электротехнике.

Пайка – процесс соединения материалов, находящихся в твердом состоянии, посредством расплавленного присадочного материала, называемого припоем .

Паяные соединения на чертеже изображают линией толщиной 2S (рис. 79). Для обозначения пайки на линии-выноске, заканчивающейся стрелкой, используют условный знак – дуга, выпуклостью к стрелке.

а б в

Рис. 79 Паяные соединения:

а – тавровые; б – угловые; в – нахлесточные

Новосибирский Монтажный Техникум

По технической механике

Тема: Неразъемные соединения деталей машин

Выполнил: Лоцманов С. С.

Проверил: Харитонова О.Е.

2006
Неразъёмные соединения деталей машин

Неразъёмное соединение - соединение с жёсткой механической связью деталей в каком-либо узле машины или конструкции, сохраняющееся в течение всего срока службы. При неразъемном соединении, разборка обычно невозможна без разрушения или повреждения поверхностей деталей.

Основные виды неразъемных соединений:

Заклёпочные,

Сварные,

Клеевые,

Комбинированные

Чаще всего не применяют какое-либо отдельное соединение, а в зависимости от нагрузок и области применения, комбинируют их виды.

Применение того или иного вида неразъемного соединения, обусловлено

требованиями изготовления, сборки, эксплуатации машин, а так же
экономическими соображениями.

Заклепочные соединения

Стандартные вытяжные заклепки

Позволяют осуществить неразъемное соединение с доступом только с одной стороны. Они производятся различной длины и диаметров, бывают с куполообразным (стандартным), увеличенным и потайным бортиком, могут быть из алюминия, стали, нержавейки, меди, в зависимости от вида применения. Для некоторых применений имеют специальную конструкцию: закрытые, многозажимные, лепестковые, рифленые, контактные и самоперфорирующие.

Усиленные вытяжные заклепки

Позволяют осуществить неразъемное соединение с доступом только с одной стороны. Усиленные заклёпки изготавливают из алюминия, стали, нержавейки, в зависимости от вида применения. При установке создают надежное соединение, сравнимое по структуре с соединением полнотелой заклепкой. Обладают высокой сопротивляемостью к нагрузкам на растяжение и сдвиг. Они подходят для закрепления предметов подверженных вибрации. Главный сектор применения: корпусоа автомобилей, металлические

контейнера, электрошкафы и др.

Штифты с обжимным кольцом

Это система быстрой установки для сборки частей испытывающих высокие механические нагрузки или подвеграющиеся высокой вибрации. Состоят из штифта и обжимающего кольца, штифт имеет насечки для жёсткой фиксации обжимного кольца. При установке требуется доступ с обратной стороны. Выпускаются различных длин и диаметров, в зависимости от толщины пакета и нагрузок. Материал: сталь, алюминий и нержавейка.

Заклепочные гайки и болты

Являются эффективным решением для получения наружной или внутренней резьбы на тонкостенной детали, в том числе и цилиндрической. Они устанавливаются в предварительно подготовленное (пробитое или просверленное) отверстие с одной стороны, обжимаются вытягиванием штока инструмента с формированием с обратной стороны замыкающего бортика. Материал: сталь, нержавейки, алюминия и бронзы.

Достоинства заклепочных соединений:

1. Высокая прочность и надежность соединения

2. Простота контроля качества соединения

3. Возможность соединения деталей из любых материалов

4. Неизменность физико-химических свойств материалов соединяемых деталей

5. Высокая работоспособность при ударных и повторно-переменных нагрузках

6. При разборке скрепляемых деталей (разрушении заклепок), соединяемые детали
обычно почти не повреждаются и могут быть использованы повторно

Недостатки заклепочных соединений:

1. Неполное использование материала соединяемых деталей в результате их
ослабления заклепочными отверстиями

2. Сложность технологического процесса изготовления клепанных конструкций

3. Трудность соединения деталей сложной конструкции

4. Соединение деталей встык требует применения специальных накладок

5. Заклепки и соединяемые детали должны быть однородными, с одинаковым
температурным коэффициентом линейного расширения

Сварные соединения

СВАРКА - процесс получения неразъемного соединения деталей машин,

конструкций и сооружений при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или при совместном действии того и другого в результате установления межатомных связей в месте их соединения. Сварке подвергают детали из металлов, керамических материалов, пластмасс, стекла и др.

Существуют способы сварки, при которых материал:

Расплавляется (дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая,
плазменная, лазерная, газовая и др.),

Нагревается и пластически деформируется (контактная, высокочастотная,
газопрессовая и пр.)

Деформируется без нагрева (холодная, взрывом и др.); способ
диффузионного соединения в вакууме.

Различают также сварки:

по виду используемого источника энергии:

дуговая, газовая, электронно-лучевая и др.

по способу защиты материала:

под флюсом, в защитных газах, вакууме и др.;

по степени механизации:

ручная, полуавтоматическая и автоматическая.

Выбор того или иного способа сварки зависит от физико-химических свойств свариваемых материалов, условий ее проведения, толщины соединяемых деталей и конструкции соединений.

Достоинства сварных соединений:

1. Экономия материала (Сварные конструкции в среднем легче клепанных на 20-25%)

2. Плотность и непроницаемость соединений

3. Возможность соединения деталей любых криволинейных профилей произвольной
толщины

4. Трудоемкость сварного соединения значительно меньше заклепочного

5. Бесшумность технологического процесса сварки и возможность ее автоматизации

1. Сложность проверки качества шва (только визуально)

2. Возможность нарушения физико-химических свойств соединяемых деталей в зоне
сварки

3. Наличие внутренних "напряжений" в зоне сварки, что снижает прочность соединения

Клеевые соединения

Клеевое соединение - неразъёмное соединение деталей машин или строительных конструкций, осуществляемое с помощью клея. Клеевое соединение позволяет скреплять различные, в том числе и разнородные материалы, обеспечивая равномерное распределение напряжений.

Клеевое соединение используют при изготовлении изделий из

стали, алюминия, латуни, текстолита, стекла, фанеры, древесины,

ткани, пластмассы, резины и др. материалов, которые можно соединять

в различных сочетаниях.

Чаще всего с помощью клея выполняют соединения, работающие на сдвиг или равномерный отрыв. Такие соединения для стальных изделий обеспечивают предел прочности на сдвиг 20-35 Мн/м2 (200-350 кг/см2), а в ряде случаев значительно выше.

Прочность клеёного шва пластмасс обычно превышает прочность самого материала. Недостатками клеевых соединений являются их меньшая долговечность, по сравнению со сварными и заклёпочными соединениями (особенно при резких колебаниях температуры), и низкая прочность на односторонний неравномерный отрыв. В этих случаях хорошие результаты даёт применение комбинированных соединений - клеезаклёпочных и клеесварных.

Достоинства клеевых соединений:

1. Коррозионная и бензомаслостойкость

2. Уменьшение массы конструкции по сравнению с другими видами неразъемных
соединений

3. Невысокая концентрация напряжений в месте соединения

4. Возможность соединения практически любых конструкционных материалов

5. Возможность соединения деталей практически любой толщины

6. Герметичность и достаточная надежность соединения

7. Высокая усталостная прочность

8. Значительно меньшие, чем при сварке и клепке, трудовые затраты на единицу
продукции

Недостатки сварных соединений:

1. "Старение", т.е. снижение прочности соединения с течением времени (некоторые клеи
обладают устойчивостью против старения)

2. Низкая теплостойкость

3. Невысокое сопротивление растяжению и сдвигу, особенно в случае неравномерного
отрыва

4. Необходимость тщательной зачистки и пригонки склеиваемых поверхностей