Применяют для неразъемного соединения деталей и материалов. Неразъемные соединения: технологический процесс и класификация. Достоинства сварных соединений

Машины, как нам известно, состоят из деталей. Детали бывают по конструкции сложные и простые. Простые детали обычно имеют единую цельную конструкцию, а сложные состоят из разных составных частей, скрепленных между собой. Соединения деталей машин встречаютя: неразъемные и разборные (разъемные). Неразъемными называются соединения, при разборке которых нарушается целостность составных частей изделия. Одним из разновидностей неразъемных соединений – это заклепочные соединения.

Заклепочные соединения. Заклепочным называется соединение деталей с применением заклепок. Заклепка - это крепежная деталь из высокопластичного материала. Она состоит из стержня и закладной головки. Конец стержня расклепывает для образования замыкающей головки. Заклепочные соединения применяются для изделий из листового, полосового или профильного проката при небольших толщинах соединя­емых деталей, для скрепления деталей из разных материалов, несвариваемых или не допускающих нагрева материалов.

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 и двухсрезным.

Заклепки могут быть: с полукруглой, потайной, полупотайной, плоской головкой. Заклепки изготавливают из низкоуглеродистых сталей, цветных пластичных металлов или их сплавов (латунь, алюминиевые сплавы). Диаметр заклепок d зависит от толщины соединяемых деталей δ и равен: d= (1,5... 2,0) δ, а толщина накладок: при одной накладке δ = 1,256, при двух накладках δ= 0,85. В зависимости от диаметра d заклепки и точности сборки диаметр d o отверстия под заклепку принимают d o =d + (0,2..,2,0) мм, а длину L ориентировочно принимают L = l Sd

Расчет заклепочных соединений заключается в расчетах на прочность как основного критерия работоспособности таких конструкций.

Разрушение заклепочного соединения, нагруженного силами, действующими параллельными плоскости контакта, происходит вследствие:

Среза заклепок по сечению за счет касательных напряжений;

Смятия отверстий, соединяемых деталей и заклепок под действие напряжений смятия;

Сварные соединения. Сварным называется неразъемное соединение, выполненное путем установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании, т.е. сваркой.

Существуют две группы видов сварки: плавлением и давлением. Металл соединяемых сваркой деталей называется основным, а металл, предназначенный в дополнение к расплавленному основному, называется присадочным. Сварные соединения бывают следующих основных видов: стыковое , нахлесточное , угловое , тавровое .

Шов стыкового сварного соединения называется стыковым.

Швы нахлесточного и таврового соединений - угловыми.

Сварные швы могут быть непрерывными и прерывистыми, имеющие промежутки между швами. По форме поперечного сечения сварные швы могут быть нормальными , выпуклыми и вогнутыми . Металл шва, наплавленный за один проход, называется валиком. Различают лобовые швы, расположенные перпендикулярно линии действия нагрузки и фланговые швы, расположенные параллельно линии действия нагрузки, комбинированные швы, расположенные перпендикулярно и параллельно линии действия нагрузки и косые швы, расположенные под углом к линии действия нагрузки.

Разъемные соединения . Разъемными называются соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделия. Они могут быть подвижными и неподвижными.

Резьбовые соединения . Резьбовым называют соединение составных частей с применением деталей, имеющих резьбу. Резьба представляет собой чередующиеся выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии.

Основные понятия, относящиеся к резьбе общего назначения, стандартизированы.

Основные геометрические параметры резьбы .

Диаметры резьбы (винта и гайки) - наружный d, D; средний d2, D2; внутренний d 1 , D 1 . Диаметры винта, как охватываемой детали, обозначаются малыми буквами, а диаметры гайки, как охватывающей детали - большими. Номинальные значения одноименных диаметров равны. На поверхности воображаемого цилиндра диаметром di ширины выступов и впадин резьбы одинаковы.

Профиль резьбы - это профиль выступа и канавки резьбы в плоскости ее осевого сечения. Профиль резьбы характеризуется следующими размерами: - высотой исходного треугольника Н, т.е. треугольника, вершины которого образуются точками пересечения продолженных боковых сторон профиля резьбы;

Рабочая высота профиля резьбы равна длине проекции участка перекрытия профилей сопрягаемых наружной и внутренней резьбой на перпендикуляр оси резьбы.

Угол профиля а - угол между смежными боковыми сторонами резьбы осевого сечения.

Шаг резьбы (р) – это расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы;

число заходов (п) - число сбегающих витков на торце винта (болта);

ход резьбы (p h = р-п) - величина относительно осевого перемещения гайки или винта (болта) за один оборот.

Для однозаходных резьб понятия шаг и ход совпадают.

Классификация резьб. Резьбы классифицируются по следующим признакам:

по форме профиля - треугольная, трапецеидальная, упорная, круглая;

по форме поверхности - цилиндрическая, коническая;

по расположению - наружная, внутренняя;

по числу заходов - однозаходная, многозаходная;

по направлению заходов - правая, левая;

по величине шага - с крупным, с мелким;

по назначению - крепежная, крепежно-уплотнительная, ходовая, специальная.

По форме профиля резьбы подразделяются на следующие типы: - метрическая резьба является основной треугольной резьбой. Она характеризуется углом профиля а = 60°, срезом по прямой вершин профиля резьбы гайки и винта (болта).

Метрические резьбы бывают крупным (основная резьба) и мелким шагом;

- трапецеидальная резьба является основной резьбой для передач винт-гайка. Она имеет угол профиля 30°. Трапецеидальная резьба имеет меньшие потери на трение, чем треугольная, удобна в изготовлении;

- упорная резьба используется для винтов с большой односторонней осевой нагрузкой в прессах, нажимных устройствах, грузовых крюках и т.д.

Профиль витков - несимметричный трапецеидальный. Угол наклона рабочей стороны равен 3°, нерабочей - 30°;

- трубная резьба применяется для соединения труб и арматуры трубопроводов и представляет собой мелкую дюймовую резьбу. Она выполнена с закруглениями профиля и без зазоров по выступам и впадинам для лучшего уплотнения.

Кроме рассмотренных резьб также применяются:

- дюймовая резьба, в которой вместо шага задается число ниток на дюйм, а угол профиля резьбы равен 55°;

- коническая резьба обеспечивает герметичность без специальных уплотнений; она применяется для соединения труб, установки пробок, масленок и т.п. Применяются три резьбы с конусностью 1:16 - метрическая с углом профиля 60°; трубная с углом профиля 55° и дюймовая с углом профиля 60°;

- круглая резьба применяется, главным образом, для винтов, подверженных большим динамическим нагрузкам, а также для работы в загрязненной среде. Профиль круглой силовой резьбы состоит из дуг, связанных короткими участками прямой; угол профиля равен 30°.

Крепежные резьбовые соединения и их детали. К крепежным соединениям относятся болты, винты, шпильки, гайки, детали трубопроводов .

Болт - это цилиндрический стержень с резьбой, имеющий головку. Нарезной частью стержня болт ввинчивается в гайку. Стандартное болтовое соединение двух деталей состоит из болта, гайки и шайбы. При монтаже соединения болт от вращения удерживается за головку гаечным ключом, а при вращении гайки другим ключом соединяемые детали сжимаются между гайкой и головкой болта. Для предотвращения повреждения детали вращающейся гайкой устанавливается шайба. Болтовое соеди­нение применяется для соединения деталей небольшой толщины и при наличии места для размещения головки болта, гайки и гаечного ключа.

Винт - это болт, ввинчивающийся в одну из соединяемых деталей, в которой имеется резьбовое отверстие.

В зависимости от размеров и назначения болты и винты имеют головки: шестигранные, цилиндрические с внутренним шестигранником, цилиндрические с прорезью под отвертку, потайные и др.

Шпилька - цилиндрический стержень, имеющий резьбу с обеих сторон. При соединении шпильку. ввертывают в деталь с резьбовым. а на другой ее конец навинчивают гайку.

Шпоночные соединения . Шпоночным называется разъемное соединение составных деталей изделия с применением шпонок. Шпоночное соединение включает в себя шпонку,

Закладываемую в пазы вала и ступицы, которая надевается на вал детали (шкива). Шпоночные соединения могут быть подвижными и неподвижными и служат для предотвращения относительного поворота ступицы и вала при передаче вращательного момента.

Форма и размеры шпонок, как правило, стандартизированы, а их изменение зависит от условий работы соединяемых деталей и диаметров посадочных поверхностей.

Шпоночные соединения подразделяются на напряженные и ненапряженные. Под напряженным шпоночным соединением понимается такое соединение, в котором действуют внутренние силы упругости, вызванные предварительной затяжкой (до приложения внешней нагрузки). Такое соединение обеспечивается стандартными клиновыми и тангенциальными шпонками с уклоном 1:100, обеспечивающими самоторможение. Ненапряженное шпоночноe соединение осуществляется стандартными призматическими и сегментными шпонками. Наибольшее применение нашли неподвижные ненапряженные шпоночные соединения.

Такие шпонки обеспечивают передачу крутящего момента, но не могут воспринимать осевые нагрузки. Сегментные шпоночные соединения более технологичны, удобны при сборочных работах, однако глубокий шпоночный паз значительно ослабляет вал, поэтому такие соединения применяются при передаче небольших вращающих моментов или для фиксации деталей на осях.

Шлицевые соединения . Шлицевым называется разъемное соединение составных частей изделия с применением пазов и выступов. Шлицевое соединение представляет собой многошпоночное соединение, у которого шпонки выполнены заодно с валом. Основными типами шпонок являются: прямобочные (рис. 2, а), эвольвентные (рис. 2, б), треугольные (рис. 2, в), прямозубые и эвольвентные соединения стандартизированы. Наибольшее распространение нашли прямобочные шлицевые соединения.

Рис. 1 Ри c . 2

Их применяют для посадки подвижных и неподвижных зубчатых колес на пилы коробок передач тракторов и автомобилей. Эвольвентные шлецевые соединения более совершенны, но менее распространены из-за их дороговизны и трудоемкости их изготовления. Треугольные шлицевые соединения применяются при тонкостенных ступицах, пустотелых валах, стесненных габаритах деталей и небольших вращающих моментах.

Любые машины, их узлы и агрегаты состоят из множества различных отдельных деталей. Все эти детали определенным образом взаимодействуют между собой, составляя единый целый функционирующий механизм. Взаимодействие это определяет виды соединения деталей. Соединения могут быть как разъемными, так и неразъемными.

Разъемные соединения

Разъемные соединения – это те, при помощи которых возможно, как правило, неоднократно произвести сборку и разборку узлов механизма. Примеры разъемных соединений – это резьбовые, шплинтовые, штифтовые, зубчатые и пр. В свою очередь, они могут быть как подвижными, так и неподвижными.

Разъемные соединения получили широкое применение там, где необходима периодическая замена одной детали на другую в связи с регламентным обслуживанием или ремонтом механизма, смены какого-либо рабочего элемента машины (приспособление, инструмент), для постоянной или временной фиксации детали, периодическим взаимодействием деталей механизмов друг на друга в процессе их работы и т.д. Такие соединения образуются при помощи крепежных резьбовых элементов (болты , резьбовые шпильки , различные гайки , винты ), ходовых винтов (червячных, шнековых), шлицов (зубьев) сопрягаемых деталей, шпонок, штифтов, шплинтов, клиньев, а также комбинацией нескольких таких элементов. Возможно разъемное соединение способом сочленения специальных выступов на скрепляемых деталях.

– самое распространенное из разъемных соединений. Широко применяется оно из-за простоты и легкости монтажа и демонтажа, а также относительно низкой стоимости изготовления крепежных элементов. Резьба представляет собой ряд равномерно расположенных друг от друга выступов постоянного сечения различной формы, образованных на боковой поверхности прямого кругового стержня или конуса. Она бывает метрической (наиболее используемая в крепеже) и дюймовой (применяется в трубных соединениях). Также по различным признакам резьба может классифицироваться как цилиндрическая и коническая, трапецеидальная, круглая, упорная, ходовая, одно- и многозаходная. Могут изготавливаться нестандартные и специальные резьбы.

Рис. Резьбовое соединение.

Соединения при помощи ходовых винтов используется там, где необходимо преобразование вращательного движения в поступательное для перемещения суппортов, кареток, фартуков и других механизмов.

Представляет собой скрепление деталей при помощи шлицов-зубьев, по сути это многошпоночное соединение, где шпонки составляют монолитное целое с деталью, например, валом, и расположены вдоль ее продольной оси. Такие соединения используются в коровках передач, в карданных валах, в узлах, где происходит перемещение вдоль осей валов.

Рис. Зубчатое соединение.

Шпоночное соединение используется для фиксации одной вращающейся ведомой детали на другой – ведущей. Так при помощи шпонки крепится колесо, шкив на валу для передачи крутящего момента. Для белее точной фиксации вместо шпонок используется штифтовое соединение .

Рис. Штифтовое соединение

Применяются в основном для стопорения прорезных и корончатых гаек.

Рис. Шплинтовое соединение

Неразъемные соединения

Неразъемные соединения – это те, разборка которых невозможна без механических воздействий, разрушающих и/или повреждающих сопрягаемые детали. Образовываться такие соединения могут при помощи сварки, пайки, склепки и даже склеивания деталей между собой.

Для неразъемного соединения применяют методы:

• сварки,
• склепки,
• склейки,
• опрессовки,
• развальцовки,
• посадки с натягом,
• сшивания,
• кернения.

Такие соединения имеют место там, где оно работает весь срок службы машины, механизма, агрегата или узла, и требуется неподвижная фиксация деталей относительно друг друга.

Представляет собой соединение, в процессе которого разогреваются детали, изготовленные из различных материалов (сталь, пластмасса, стекло), до состояния частичной или полной пластичности в местах их скрепления.

Рис. Сварка

В отличии от сварки при соединении пайкой детали не прогреваются до пластического или расплавленного состояния, а роль скрепляющего элемента играет расплавленный припой из материалов, имеющих существенно более низкую температуру плавления, чем сопрягаемые элементы.

Рис. Пайка

В клеевых швах вместо припоя используются различные клеевые составы.

Соединения при помощи клепки хорошо выдерживают вибрационные и температурные нагрузки, устойчивы к коррозии. Склепываются также трудносвариваемые материалы и материалы, различные по своему химическому составу. Такое соединение образуется при помощи заклепок с коническими, сферическими или коническо-сферическими головками. Существуют также комбинированные вытяжные заклепки, увеличивающие быстроту монтажа.

Рис. Соединение при помощи клепки

Позволяет армировать изделия, выполняя изолирующие функции от коррозионного воздействия.

Рис. Опрессовка

Кернение и вальцовка осуществляются за счет деформации деталей в месте соединения.

Посадка с натягом производится при определенных терморежимах с определенными допусками изготовленных деталей.

НЕРАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

П л а н л е к ц и и

1. Общие сведения.

2. Сварные соединения.

3. Заклепочные соединения.

4. Клеевые и паяные соединения.

5. Соединение деталей с гарантированным натягом.

1. Общие сведения

Изготовляемые промышленностью машины, станки, приборы и аппараты, как правило, состоят из различных, определенным образом объединенных и взаимно связанных деталей, которые соединяются между собой различными способами. Соединение деталей обеспечивает их определенное взаимное положение в процессе работы. К неразъемным относят соединения деталей с жесткой механической связью, сохраняющейся в течение всего срока их службы. Разборка таких соединений невозможна без разрушений или повреждений самих деталей или связывающих их элементов. К неразъемным соединениям можно отнести соединения деталей сваркой, заклепками, пайкой и натягом.

2. Сварные соединения

Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления неразъемных соединений находит широкое применение. Использование сварных конструкций вместо клепаных дает экономию металла до 15–20 % (более полно используется рабочее сечение, возможно непосредственное соединение). В результате уменьшения массы детали, трудоемкости изготовления, возможности автоматизации производства уменьшается стоимость изготовления детали.

Применение сварных деталей вместо литых обеспечивает экономию металлов до 30 % (чугунных – до 50–60 %), уменьшение припусков на механическую обработку и снижение стоимости изготовления деталей (стоимость проката почти в 2 раза меньше).

Основными недостатками сварных соединений является недостаточная стабильность качества шва (возможны непровары, пережоги), что снижает прочность сварных швов, особенно при переменных нагрузках. Качество шва повышается при использовании автоматической сварки.

Благодаря своим преимуществам сварка вытеснила заклепочные соединения из их традиционных областей применения (корпуса судов, котлы, резервуары, мосты, пространственные металлоконструкции, подъемно-транс- портные машины и др.) и позволила создать принципиально новые конструк-

ции (штампосварные конструкции, заменяющие фасонное литье и клепаные конструкции, и т. д.).

Сварным соединением называется неразъемное соединение, состоящее из двух деталей и соединяющего их сварного шва.

Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений устанавливает ГОСТ 5254–80. По взаимному расположению сварные соединения делятся на стыковые – условное обозначение С, нахлесточные – Н, тавровые – Т и угловые – У.

Первые три вида сварных соединений используют как силовые, четвертый – как вспомогательный и при передаче малых нагрузок.

Находят также применение соединения с накладками, пробочные и прорезные.

Стыковые сварные соединения (рис. 17.1) – типичные сварные соединения, в которых торцы или кромки соединяемых деталей располагаются так, что поверхность одной детали является продолжением поверхности другой детали.

Стыковые соединения без скоса кромок применяют при соединении свариваемых листов толщиной S до 12 мм. Листы толщиной до 4 мм сваривают односторонним швом, толщиной 2–12 мм – двусторонним швом. Стыковые соединения с V-образной разделкой кромок применяют при сварке металла толщиной 3–60 мм. При толщине металла 15–100 мм применяют V-образную разделку шва с криволинейным скосом одной или обеих кромок. Стыковые соединения с Х- и К-образной разделкой кромок применяют при сварке металла толщиной 8–175 мм. Превышение шва l ш над основным металлом допускается не более 1–1,5 мм во избежание повышенной концентрации напряжений. При этом расход электродного металла, а следовательно, и электроэнергии почти вдвое меньше, чем при V-образной разделке кромок.

Соединение встык имеет высокую прочность при статических и динамических нагрузках F . Его рационально применять для соединения листового металла, а также при стыковании уголковых профилей, швеллеров и двутавровых балок.

Нахлесточные сварные соединения (рис. 17.2) широко применяют при изготовлении различных строительных конструкций – колонн, мачт, ферм и др. Один элемент соединения накладывается на другой. Величина перекрытия должна быть не менее удвоенной суммы толщин свариваемых кромок изделия. Листы при сварке заваривают с обеих сторон, чтобы не допустить проникновения влаги в зазор между свариваемыми листами.

Тавровые сварные соединения (рис. 17.3) – это соединения, при кото-

рых торец одного элемента примыкает к поверхности другого элемента свариваемой конструкции под некоторым углом (чаще всего под прямым).

l ш1

l ш2

При малых толщинах свариваемого элемента, а также при ручной сварке подготовка кромок не проводится. Односторонняя подготовка кромок осуществляется при толщине листа S = 4–26 мм, двухсторонняя – при S = 12–60 мм. Для получения прочного шва зазор между свариваемыми элементами составляет 2–3 мм.

Угловые сварные соединения (рис. 17.4) при малых толщинах

(S = 2–8 мм) выполняют ручной сваркой, при средних толщинах (S = 6–14 мм) – полуавтоматической сваркой, при значительных толщинах (S = 10–40 мм) – автоматической и полуавтоматической сваркой.

Сварные швы классифицируют по ряду признаков:

по положению относительно действующей силы: фланговый (рис. 17.5, а ),

лобовой (рис. 17.5, б ), косой (рис. 17.5, в );

по положению в пространстве: нижний (рис. 17.6, а ), горизонтальный

(рис. 17.6, б ), вертикальный (рис. 17.6, в ), потолочный (рис. 17.6, г );

по внешней форме: выпуклый (рис. 17.7, а ), нормальный (рис. 17.7, б ),

вогнутый (рис. 17.7, в ); по протяженности: непрерывистый (рис. 17.8, а ), прерывистый

(рис. 17.8, б ).

Выпуклые швы имеют большее сечение и поэтому называются усиленными . Однако большая выпуклость для швов, работающих при знакопеременных нагрузках, вредна, так как вызывает концентрацию напряжений в местах перехода от шва к поверхности основной детали. Вогнутые ослабленные швы применяют, как правило, в угловых соединениях, в стыковых соединениях они не допускаются. Нормальный шов по сечению соответствует расчетному и принят как основной вид сварного шва.

Прерывистые швы применяют в том случае, если шов неответственный (сварка ограждений, настила и др.) или если по прочностному расчету не требуется сплошной шов. Их применяют в целях экономии материалов, электроэнергии и трудозатрат. Длину провариваемых участков l прерывистого шва принимают 50–150 мм, а промежутки делают примерно вдвое больше. Расстояние от начала предыдущего шва до начала последующего шва называют шагом шва t .

Угловые швы (на рис. 17.2–17.4 выделены тонкими линиями), называемые также валиковыми , – это швы угловых, тавровых и нахлесточных соединений. Условное обозначение шва наносят на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва с лицевой стороны, и под полкой линиивыноски, проведенной от изображения шва с оборотной стороны в соответствии с ГОСТ 2.312–72.

Катет валикового шва K (рис. 17.2), как правило, принимается равным толщине соединяемых деталей (уголки, швеллеры, двутавры), но не менее 3 мм. Максимальная величина катета ограничивается значением 20 мм.

Минимальная длина валиковых швов должна быть не менее 30 мм, так как при меньшей длине резко возрастает влияние непровара в начале и в конце шва. Во фланговых швах по длине шва возникает концентрация напряжений: тем большая, чем длиннее шов. Длину фланговых швов рекомендуется принимать не больше (50–60)K .

Оценка работоспособности сварных швов. Общим условием работо-

способности сварных соединений является равнопрочность сварного шва и соединяемых элементов.

Прочность стыкового сварного шва оценивается по величине нормальных напряжений среды ср , Н/мм2 , при действии растягивающих сил F , Н, и изгибающих моментов M , Н · м:

где l ш – длина шва, мм; S – толщина листа, мм; W ш – момент сопротивления сварного шва, мм3 ; – допускаемое напряжение материала сварного шва, Н/мм2 .

Расчет валиковых швов всех типов унифицирован и проводится условно по касательным напряжениям среза ср в наиболее ослабленном сечении сварного шва по зависимости

где 0,7K – расчетное значение катета шва, мм; – допускаемое напряжение среза материала сварного шва, Н/мм2 .

Допускаемые напряжения для сварного шва выбираются в зависимости от величины допускаемого напряжения для основного материала , путем понижения на величину коэффициента качества шва K ш :

K ш

K ш .

Значение коэффициента качества шва K ш берется по справочным данным в пределах 0,5–1, в зависимости от способа сварки, материала электрода и характера нагружения.

При проектировании сварных соединений определяется расчетная длина сварного шва.

Для стыкового соединения расчетная длина шва сравнивается с шириной соединяемых листов B , и если l > B , то сварной шов следует выполнить косым (рис. 17.5, в ) или усилить накладками с валиковыми швами.

Для валиковых швов при условии l > B длина шва может быть увеличена за счет введения кроме лобового (рис. 17.5, б ) еще и фланговых сварных швов (рис. 17.5, а ), т. е.

l = l л + l ф ,

где l л – длина лобового шва, мм; l ф – длина фланговых швов, мм.

3. Заклепочные соединения

Основным скрепляющим элементом заклепочных соединений является заклепка. Она представляет собой короткий цилиндрический стержень длиной L , диаметром d , на одном конце которого находится головка диаметром D , высотой Н , а для некоторых видов – с углом конуса (рис. 17.9).

Головки заклепок могут иметь сферическую, коническую или коническо-сферическую форму. В зависимости от этого различают головки

полукруглые (рис. 17.9, а ), потайные (рис. 17.9, б ), полупотайные (рис. 17.9, в )

и плоские (рис. 17.9, г ).

Достоинства заклепочных соединений в сравнении со сварными:

1. Стабильность качества соединения. Надежная работа при ударных

2. Надежный и простой визуальный контроль качества.

3. Возможность соединения деталей из несвариваемых или подверженных короблению материалов.

Недостатки заклепочных соединений:

1. Ослабление деталей отверстиями и в связи с этим повышенный расход металла.

2. Менее удобные конструктивные формы и трудность автоматизации процесса склепывания.

Технология выполнения заклепочного соединения схематично представлена на рис. 17.10.

В соединяемых деталях выполняют отверстия сверлением или другим способом. В сквозное отверстие соединяемых деталей вставляют до упора головной стержень заклепки, причем заклепка может быть в горячем или холодном виде. Свободный конец заклепки выходит за пределы детали примерно на l,5d . Его расклепывают ударами или сильным давлением и создают вторую головку.

Диаметр стержней заклепок выбирают по специальным таблицам, ориентировочно он принимается равным толщине соединяемых деталей. Длину стержня заклепки принимают также с учетом толщины соединяемых деталей и припуска. Ориентировочно она составляет 1,5d .

Заклепочные швы бывают однорядными и многорядными. Заклепки обычно располагаются в ряду на одинаковом расстоянии. Расположение заклепок в шве может быть рядовым и шахматным. Соединяемые детали в заклепочных соединениях располагают внахлестку или встык с накладками.

На чертежах указывают все конструктивные размеры швов клепаного соединения. При этом не вычерчивают все заклепки соединения: обычно показывают одну-две из них, а места расположения остальных обозначают пересечением осей (рис. 17.10).

Оценка работоспособности заклепочных соединений. Расчет закле-

почных соединений состоит в определении количества заклепок (расстояний между соседними заклепками и рядами заклепок) и их диаметра.

Работоспособность заклепочных соединений оценивается по величине напряжений среза стержня заклепки и смятия боковой поверхности (рис. 17.11). Заклепки необходимо располагать так, чтобы в них возникали только касательные напряжения среза. В этом случае условие прочности заклепки имеет вид

где F – срезающая сила, Н; d – диаметр заклепки, мм; Z – количество заклепок; I 2 .

Допускаемые напряжения ср и см выбираются в зависимости от материала заклепки: малоуглеродистые стали, дюралюминий, латунь, медь.

Диаметры стержней заклепок, шаг между ними, шаг между рядами выбирают в зависимости от толщины соединяемых деталей.

При проектировании заклепочных соединений по условиям прочности на срез и смятие определяют число заклепок Z , которое округляют до большего целого, а затем формируют расположение заклепок по рядам.

4. Клеевые и паяные соединения

Клеевые соединения применяют для соединения разнородных материалов. Конструкции их подобны паяным и сварным. Нагрузочная способность клеевых соединений зависит от толщины клея (оптимальная толщина – 0,005–0,15 мм). Существует большое разнообразие клеев. Основное применение находят клеи на основе органических полимерных смол.

Наиболее распространены клеевые соединения, работающие на срез. На растяжение клеевой слой работает хуже. Рассчитывают их аналогично сварным соединениям.

Размер длины нахлестки l , мм, можно определить из условия равнопрочности соединяемых деталей и клеевого слоя:

τср bl F τ ср ,

где F – действующее усилие, Н; b и l – длина и ширина нахлестки, мм;

[τ]cр – допускаемое напряжение среза материала шва; для клея БФ-2 [τ]cр = 15–20 МПа, для клея БФ-4 [τ]cр = 25–30 МПа.

Пайка в отличие от сварки осуществляется без расплавления соединяемых деталей: связь между ними обеспечивается силами молекулярного взаимодействия поверхностей детали с присадочным материалом (припоем).

Пайку используют для соединения как разнородных, так и однородных материалов. Процесс пайки легко поддается автоматизации.

При пайке применяют главным образом стыковые и нахлесточные соединения. Расчет прочности паевых соединений аналогичен расчету свар-

Все виды соединений объединены в 2 основных группы: разъёмные и неразъёмные .
Разъёмные – это соединения, которые можно разобрать, не разрушая деталей или скрепляющих их элементов. Это болтовые, шпилечные, трубные, винтовые (резьбовые), шпоночные, штифтовые(нерезьбовые).
Неразъёмные – это соединения, которые нельзя разобрать, не разрушив деталей или скрепляющих их элементов. Это клёпанные, сварные, паяные, клееные, сшивные

По материалам сайта: http://www.electrostal.com.ua/

Неразъемные соединœения получили широкое распространение в машиностроении. К ним относятся соединœения сварные, заклепочные, паяные, клеевые. Сюда относятся также соединœения, полученные оп-рессовкой, заливкой, развальцовкой (или завальцовкой), кернением, сшиванием, посадкой с натягом и др.

Сварные соединœения получают с помощью сварки. Сваркой называют процесс получения неразъемного соединœения твердых предметов, состоящих из металлов, пластмасс или других материалов, путем местного их нагревания до расплавленного или пластического состояния без применения или с применением механических усилий.

Сварным соединœением принято называть совокупность изделий, соединœенных с помощью сварки.

Сварным швом принято называть затвердевший после расплавления материал. Металлический сварной шов отличается по своей структуре от структуры металла свариваемых металлических деталей.

По способу взаимного расположения свариваемых деталей различают соединœения стыковые (рис. 242, а), угловые (рис. 242, б), тавровые (рис. 242, в) и внахлестку (рис. 242, г). Вид соединœения определяет вид сварного шва. Сварные швы подразделяются на: стыковые, угловые (для угловых, тавровых соединœений и соединœений внахлестку), точечные (для соединœений внахлестку, сваркой точками).

По своей протяженности сварные швы бывают: непрерывными по замкнутому контуру (рис. 243, а) и по незамкнутому контуру (рис. 243, б) и прерывистыми (рис. 243, в). Прерывистые швы имеют равные по длинœе проваренные участки с равными промежутками между ними. При двусторонней сварке, в случае если заваренные участки расположены друг против друга, такой шов принято называть цепным (рис. 244, а), если же участки чередуются, то шов принято называть шахматным (рис. 244, б).

Тонколистовые конструкции можно сваривать без предварительной подготовки свариваемых кромок. Форма подготовки кромок зависит от толщины свариваемых деталей, положения шва в пространстве и других данных.

Термины и определœения, относящиеся к сварке, установлены ГОСТ 2.601-68. Самым распространенным видом сварки является электросварка, которая должна быть ручной, полуавтоматической и автоматической.

Способы сварки, типы и конструктивные элементы сварных швов определяются соответствующими стандартами. Условные изображения и обозначение швов сварных соединœений выполняются в соответствии с ГОСТ 2.312-72. Сварные швы изображают сплошными основными линиями, в случае если шов видимый, и штриховыми, в случае если шов невидимый (рис. 245). От изображения шва проводят одностороннюю стрелку с линией-выноской. Условное обозначение сварного шва пишут над полкой линии-выноски, в случае если шов видимый, т. е. показана лицевая сторона шва (рис. 246, а, 6), и под полкой линией-выноской, в случае если шов невидимый, т. е. показана оборотная сторона шва (рис. 246, в, г).

Структура условного обозначения сварного шва приведена на рис. 247, где:

1 - вспомогательные знаки, О - шов по замкнутому контуру, | - монтажный шов;

2 - обозначение стандарта на тип и конструктивные элементы шва;

3 - буквенно-цифровое обозначение шва по этому стандарту;

4 - условное обозначение способа сварки по стандарту на данный шов;

5 - вспомогательный знак А - треугольник и размер катета шва;

6 - размеры в мм прерывистого шва со знаками: / - для цепного шва и Z - для шахматного шва или ] - знак незамкнутого контура сварки;

7 - вспомогательные знаки (Q или со) обработки шва;

8 - обозначение шероховатости механически обработанного шва (см. §94);

9 - указание о контроле шва.

Примеры условного обозначения сварных швов:

ГОСТ 14806-80 = Т5 - РиЗ = 1 6-50 Z 100 - шов выполняется электродуговой сваркой алюминия, соединœение тавровое Т5, сварка ручная в среде защитных газов РиЗ, катет шва 6 мм А6, шов шахматный, длина провариваемого участка 50 мм, шаг - 100 мм (50 Z 100).

ГОСТ 5264-80-С18 - шов выполняется ручной электродуговой сваркой при монтаже 1, шов стыковой (С 18) по незамкнутому контуру.

При наличии на чертеже нескольких одинаковых швов обозначение наносят только одного шва, и в связи с этим шву присваивают порядковый номер с указанием количества этих швов у линии-выноски. Все остальные швы этого типа имеют на полке линии-выноски обозначение порядкового номера шва (рис. 248), в случае если указана лицевая сторона шва, и под полкой линии-выноски, в случае если указана оборотная сторона шва. На рис. 248 обозначение № 1 два угловых шва, выполненные ручной электродуговой сваркой, с лицевой стороны усиление шва нужно снять Q механической обработкой, после чего шероховатость шва должна соответствовать шестому классу (Ra = 2,5 мкм).

Пять швов № 2 выполняются как швы односторонние тавровые Tic катетом 5 мм А5, ручной электродуговой сваркой.

В случае если всœе швы на чертеже выполняются по одному стандарту, то его номер не вводят в обозначение шва, а записывают в технических требованиях на поле чертежа по типу ʼʼСварные швы по ГОСТ...ʼʼ.

В случае если всœе швы на чертеже одинаковы, то условное обозначение швов можно не наносить на изображениях, а сделать одну запись условного обозначения шва технических требований, к примеру: ʼʼСварные швы по ГОСТ 5264-80-У5-А4ʼʼ.

Клепаные соединœения применяются в конструкциях, подверженных действию высокой температуры, коррозии, вибрации, а также в соединœениях из плохо сваривающихся металлов или в соединœениях металлов с неметаллическими частями. Такие соединœения нашли широкое применение в котлах, желœезнодорожных мостах, некоторых авиационных конструкциях и в отраслях легкой промышленности.

В то же время в ряде отраслей промышленности с усовершенствованием технологии сварного производства объём применения заклепочных соединœений постепенно сокращается.

Основным скрепляющим элементом заклепочных соединœений является заклепка. Она представляет собой короткий цилиндрический стержень круглого сечения, на одном конце которого находится головка (рис. 249). Головки заклепок могут иметь сферическую, кониче-

скую или коническо-сферическую форму. Учитывая зависимость отэтого различают головки полукруглые (рис. 249, а), потайные (рис. 249, б), полупотайные (рис. 249, в), плоские (рис. 249, г).

На сборочных чертежах головки заклепок изображают не по их действительным размерам, а по относительным размерам, исходя из диаметра стержня заклепки d.

Технология выполнения заклепочного соединœения следующая. В соединяемых деталях выполняют отверстия сверлением или другим способом. В сквозное отверстие соединяемых деталей вставляют до упора головной стержень заклепки. Причем заклепка должна быть в горячем или холодном виде. Свободный конец заклепки выходит за пределы детали примерно на 1,5d. Его заклепывают ударами или сильным давлением и создают вторую головку (рис. 250).

Диаметр стержней заклепок выбирают по специальным таблицам. Ориентировочно он принимается равным толщинœе соединяемых деталей. Длину стержня заклепки принимают также с учетом толщины соединяемых деталей и припуска. Ориентировочно она составляет 1,5d.

Заклепочные швы бывают однорядными и многорядными. Заклепки обычно располагаются в ряду на одинаковом расстоянии. Расположение заклепок в шве должна быть рядовым и шахматным. Соединяемые детали в заклепочных соединœениях бывают выполнены внахлестку или встык с накладками.

На чертежах указывают всœе конструктивные размеры швов клепаного соединœения. При этом не вычерчивают всœе заклепки соединœения. Обычно показывают одну-две из них, а место расположения остальных обозначают пересечением осœей (рис. 251).

Заклепочные швы имеют свои обозначения, которые наносятся на чертежах. В обозначении указывают диаметр (d) и длину (/) стержня заклепки, группу металла и номер ГОСТ, определяющего форму головки и покрытие.

К примеру, заклепка, имеющая полукруглую головку, длину d=25 мм, диаметр стержня d = 10 мм, изготовленная из металла группы ОО, без покрытия имеет обозначение: Заклепка 10x25 ГОСТ 10299-80.

Соединœения деталей пайкой находят широкое применение в приборостроении, электротехнике. При впайке соединяемые детали нагреваются до температуры, не приводящей к их расплавлению. Зазор между соединяемыми деталями заполняется расплавленным припоем. Припой имеет более низкую температуру плавления, чем соединяемые пайкой материалы. Для пайки используют мягкие припои ПОС - оловянно-свинцовые по ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76 и твердые припои Пер - серебряные по ГОСТ 19738-74.

Припой на видах и разрезах изображают сплошной линией толщиной 2S. Для обозначения пайки используют условный знак (рис. 252, а)- дуга выпуклостью к стрелке, который чертят на линии-выноске, указывающей паяный шов. В случае если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью. Номер швов указывают на линии-выноске (рис. 252, б).

Марка припоя записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделœе ʼʼМатериалыʼʼ (см. § 101).

Клеевые соединœения позволяют соединять разнообразные материалы. Клеевой шов, как и паяный, согласно изображается сплошной линией толщиной 25. На линии-выноске чертят условный знак (рис. 253, а), напоминающий букву К. В случае если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью (рис. 253, б). Марка клея записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделœе ʼʼМатериалыʼʼ.

Опрессовка (армирование) защищает соединяемые элементы от коррозии и химического воздействия вредной среды, выполняет изолирующие функции, позволяет уменьшить массу изделия (рис. 254), экономить материалы.

Вальцовка и кернение осуществляется деформацией соединяемых деталей (рис. 255, а, б). Сшивание нитками, металлическими скобками применяется для соединœения бумажных листов, картона, различных тканей.

ГОСТ 2.313-82 устанавливают условные обозначения и изображения швов неразъемных соединœений, получаемых пайкой, склеиванием, сшиванием.

Соединœение деталей путем посадки с натягом обеспечивается системой допусков и посадок определœенным температурным режимом перед сваркой деталей.

Неразъемные соединения - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Неразъемные соединения" 2017, 2018.