Виды соединения. разъемные и неразъемные соединения. Неразъемные соединения деталей В данном типе неразъемное соединение

>>Черчение:Чертежи разъемных и неразъемных соединений деталей

Рассмотрим некоторые виды разъемных соединений, используемые в сборочных единицах, и познакомимся с их изображением на чертежах.

Резьбовые соединения и их на чертежах.

Соединение деталей, осуществляемое с помощью болта, гайки и шайбы.Чертеж болтового соединения принято вычерчивать упрощенно, так, как это показано на рис. 210.

Рассмотрим последовательность выполнения чертежа болтового соединения:
1. Вначале изображают соединяемые детали.
2. Изображают болт.
3. Изображают шайбу.
4. Изображают гайку.

В учебных целях принято вычерчивать болтовое соединение по относительным размерам. Относительные размеры элементов болтового соединения определены и соотнесены с наружным диаметром резьбы . Они приведены на рис. 210.

Рассмотрим пример определения относительных размеров для болтового соединения, осуществляемого болтом, имеющим размеры M10 (d=10 мм):

диаметр окружности, описанной вокруг шести¬угольника D=2d(2xl0=20 мм);
высота головки болта h=0,7d(0,7x10=7 мм);
длина резьбовой части lo=2d+6(2xl0+6=26);
высота гайки H=0,8d(0,8x10=8 мм);
диаметр отверстия под болт d=l,ld(1,1x10= 11 мм);
диаметр шайбы Dm=2,2d (2,2x10=22 мм);
высота шайбы S=0,15с1(0,15х10=1,5 мм).

Соединение деталей, осуществляемое с помощью винта, ввинчиваемого в одну из соединяемых деталей, либо винта, шайбы и гайки.

Рассмотрим последовательность (рис. 211) выполнения чертежа винтового соединения:
1. Вначале изображают соединяемые детали. Одна из них имеет резьбовое отверстие, в которое ввинчивается резьбовой конец винта. На разрезе резьбовое отверстие показывается частично закрытым резьбовым концом стержня винта. Другая соединяемая деталь показывается с зазором, существующим между цилиндрическим отверстием верхней соединяемой детали и винтом.
2. Затем изображают винт.

Шпилечное соединение - соединение деталей, осуществляемое с помощью шпильки, один конец которой вворачивается в одну из соединяемых деталей, а на другой надевается присоединяемая деталь, шайба и затягивается гайка.

Чертеж шпилечного соединения выполняют
1. Изображают деталь с резьбовым отверстием.
2. Изображают шпильку.
3. Вычерчивают изображение второй соединяемой детали.
4. Изображают шайбу.
5. Изображают гайку.

При выполнении чертежей болтового, винтового, шпилечного соединений используются следующие упрощения:

не изображают фаски на шестигранных и квадратных головках болтов, винтов и гаек, а также на его стержне;
допускается не показывать зазор между стержнем болта, винта, шпильки и отверстием в соединяемых деталях;
при построении чертежа болтового, винтового,шпилечного соединений на изображениях гайки и шайбы линии невидимого контура не проводят;
болты, гайки, винты, шпильки и шайбы на чертежах болтового, винтового и шпилечного соединений показывают нерассеченными, если секущая плоскость направлена вдоль их оси;
при вычерчивании гайки и головки болта, винта сторону шестиугольника берут равной наружному диаметру резьбы. Поэтому на главном изображении вертикальные линии, ограничивающие среднюю грань гайки и головки болта, совпадают с линиями, очерчивающими стержень болта.

Нерезьбовые разъемные соединения

Шпоночное соединение - соединение деталей, осуществляемое посредством шпонки, которая устанавливается в шпоночном пазу вала и входит в шпоночную канавку присоединяемой детали.

Этот вид соединения является наиболее распространенным среди разъемных нерезьбовых соединений. С помощью этого вида соединения осуществляется соединение вала с посаженной на него деталью (шкивом, зубчатым колесом, маховиком, втулкой и т.д.).

Шпоночные пазы (канавки) прорезают в соответствии с формой шпонки, посредством которой осуществляется соединение. Форма и размеры шпонок стандартизованы. По форме шпонки различаются на призматические (со скругленными и нескругленными торцами), сегментные и клиновые (рис. 213). Размеры шпонок, шпоночных канавок на валу и соединяемой детали выбирают в зависимости от диаметра вала, входящего в соединение (см. таблицу 14).

Сборочный чертеж шпоночного соединения (рис. 214, в), содержащий фронтальный разрез и сечение по А-А, выполняют в следующей последовательности:
1.Изображают вал, выявляя форму шпоночной канавки (рис. 214, а).
2.Изображают шпонку, помещенную в шпоночную канавку на двух изображениях (рис. 214, б).
3.Изображают втулку, показывая зазор (небольшой промежуток) между верхней плоскостью шпонки и дном канавки во втулке (рис. 214, в).

4. Наносят обозначение сечения.

Обратите внимание на то, что на фронтальном разрезе шпоночного соединения шпонка и вал показаны нерассеченными. Как вам известно, эта условность принята для непустотелых деталей, попадающих в секущую плоскость , которая проходит вдоль них.

Все рассмотренные виды соединений имеют так называемые сопрягаемые поверхности. К сопрягаемым поверхностям относятся поверхности , которые взаимодействуют с поверхностями других деталей. Например, в шпоночном соединении сопрягаемыми поверхностями будут являться боковые поверхности шпонки и шпоночных канавок вала и втулки. Это означает, что они должны быть согласованы по размерам, поскольку находятся во взаимодействии.

Штифтовое соединение - соединение деталей, осуществляемое посредством плотной посадки штифта в соединяемые детали.

Штифтовые соединения предназначены для точной фиксации взаимного положения деталей , а также в качестве крепежных деталей при действии небольших нагрузок (рис. 215).

Форма штифтов, с помощью которых осуществляется соединение, бывает цилиндрической и конической. Штифт запрессовывается в отверстия , одновременно просверленные в соединяемых деталях (рис. 215).

Изображение штифтового соединения (рис. 216) выполняется в следующей последовательности:
1. Строится фронтальный разрез, на котором изображаются соединяемые детали.

2. Показывается изображение штифта.

На сборочном чертеже штифтового соединения используются некоторые ранее изученные вами условности, применяемые при изображении других видов соединений .

Вопросы и задания
1. Приведите примеры разъемных соединений.
2. В каких случаях используют резьбовые соединения?
3. Какие условности используются при выполнении чертежей разъемных соединений?
4. Какие виды соединений изображены на чертежах (рис. 217).

5. Выполните чертеж одного из разъемных соединений, используя наглядные изображения деталей, входящих в них (рис. 218).
6. Какие поверхности называются сопрягаемыми? »

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

Сварные соединения получают с помощью сварки. Сваркой называют процесс получения неразъемного соединения 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 соединением называется совокупность изделий, соединенных с помощью сварки.

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

По способу взаимного расположения свариваемых деталей различают соединения стыковые С (рис. 279, а), угловые У (рис. 279, б), тавровые Т (рис. 279, в) и внахлестку Н (рис. 279, г). Вид соединения определяет вид сварного шва. Сварные швы подразделяются на: стыковые, угловые (для угловых, тавровых соединений и соединений внахлестку), точечные (для соединений внахлестку, сваркой точками).

По своей протяженности сварные швы могут быть: непрерывными по замкнутому контуру (рис. 280, а) и по незамкнутому контуру (рис. 280, б) и прерывистыми (рис. 280, в).

Прерывистые швы имеют равные по длине проваренные участки с равными промежутками между ними. При двусторонней сварке, если заваренные участки расположены друг против друга, такой шов называется цепным (рис. 281, а), если же участки чередуются, то шов называется шахматным (рис. 281, 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 определения, относящиеся к сварке, установлены ГОСТ 2.601-68. Самым распространенным видом сварки является электросварка, которая может быть ручной, полуавтоматической и автоматической.

Способы сварки, типы и конструктивные элементы сварных швов определяются соответствующими стандартами. Условные изображения и обозначение швов сварных соединений выполняются в соответствии с ГОСТ 2.312-72. Сварные швы изображают сплошными основными линиями, если шов видимый, и штриховыми, если шов невидимый (рис. 282).

От изображения шва проводят одностороннюю стрелку с линией-выноской. Условное обозначение сварного шва пишут над полкой линии-выноски, если шов видимый, т. е. показана лицевая сторона шва (рис. 283 а, б), и под полкой линией-выноской, если шов невидимый, т.е. показана оборотная сторона шва (рис. 283, в).

Структура условного обозначения сварного шва приведена на рис. 284, где:

1 - вспомогательные знаки, - 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 - треугольник и размер катета шва;

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

7 - вспомогательные знаки ( или ) обработки шва;

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

9 - указание о контроле шва.

Примеры условного обозначения сварных швов: ГОСТ 14806-80 - Т5 - РиЗ - ⊿6 - 50 Z 100 - шов выполняется электродуговой сваркой алюминия, соединение тавровое Т5, сварка ручная в среде защитных газов РиЗ, катет шва 6 мм ⊿6, шов шахматный, длина провариваемого участка 50 мм, Шаг - 10О мм (50 Z 100);

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

При наличии на чертеже нескольких одинаковых швов обозначение наносят только одного шва, и поэтому 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. 285), если указана лицевая сторона шва, и под полкой линии-выноски, если указана оборотная сторона шва. На рис. 285 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 Т1 с катетом 5 мм А5, ручной электродуговой сваркой.

Если все 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 "Сварные швы по ГОСТ <...>".

Если все швы на чертеже одинаковы, то условное обозначение швов можно не наносить на изображениях, а сделать одну запись условного обозначения шва технических требований, например: "Сварные швы по ГОСТ 5264-80-У5-Д4".

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

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

Основным скрепляющим элементом заклепочных соединений является заклепка. Она представляет собой короткий цилиндрический стержень круглого сечения, на одном конце которого находится головка (рис. 286). Головки заклепок могут иметь сферическую, коническую или коническо-сферическую форму. В зависимости от этого различают головки полукруглые (см. рис. 286, о), потайные (см. рис. 286, б), полупотайные (см. рис. 286, в), плоские (см. рис. 286, г).

На сборочных чертежах головки заклепок изображают не по их действительным размерам, а по относительным размерам, в зависимости от диаметра стержня заклепки d.

Технология выполнения заклепочного соединения следующая. 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 1,5d. Его заклепывают ударами или сильным давлением и создают вторую головку (рис. 287).

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 могут быть 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 могут быть выполнены 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 место расположения остальных обозначают пересечением осей (рис. 288).

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

Например, заклепка, имеющая полукруглую головку, длину d = 25 мм, диаметр стержня d = 10 мм, изготовленная из металла группы 00, без покрытия имеет обозначение: Заклепка 10 х 25 ГОСТ 10299-80.

Соединения 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. 289, а) - дуга выпуклостью к стрелке, который чертят на линии-выноске, указывающей паяный шов. Если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью. Номер швов указывают на линии-выноске (рис. 289, б). Марка припоя записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделе «Материалы» (см. § 101).

Клеевые соединения позволяют соединять разнообразные материалы. Клеевой шов, как и паяный, согласно изображается сплошной линией толщиной 2S. На линии-выноске чертят условный знак, напоминающий букву К (рис. 290, а). Если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью (рис. 290, б). Марка клея записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделе "Материалы".

Опрессовка (армирование) защищает соединяемые элементы от коррозии и химического воздействия вредной среды, выполняет изолирующие функции, позволяет уменьшить массу изделия (рис. 291), экономить материалы.

Вальцовка и кернение осуществляется деформацией соединяемых деталей (рис. 292, а, б). Сшивание нитками, металлическими скобками применяется для соединения бумажных листов, картона, различных тканей.

ГОСТ 2.313-82 устанавливает условные обозначения и изображения швов неразъемных соединений, получаемых пайкой, склеиванием, сшиванием. Соединение деталей путем посадки с натягом обеспечивается системой допусков и посадок определенным температурным режимом перед сваркой деталей.

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

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

Разъемные соединения

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

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

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

Неразъемные соединения

Они бывают:

сварные;
заклепочные;
паяные;
клеевые.

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

Сварка

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

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

Источниками нагрева элементов могут быть:

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

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

Участок, прихваченный подобным способом, называется сварным швом.

Получение неразъемных соединений таким образом может быть следующих видов:

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

Шов также подразделяется на:

стыковой;
нахлесточный;
угловой;
тавровый.

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

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

Преимущества:

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

Недостатки:

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

Пайка

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

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

Припои

В зависимости от компонента они делятся на:

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

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

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

Заклепочные

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

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

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

Плюсы

Преимущества данного соединения:

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

Минусы

Среди них можно отметить следующие моменты:

Большой расход металла на произведенную работу.
Увеличение веса конструкции.
Высокая трудоемкость.
Технологичность процесса невысокая.

Клеевые

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

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

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

Преимущества клеевого способа:

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

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

Неразъемное соединение полиэтилен-сталь

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

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

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

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

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

Итак, мы рассмотрели основные их преимущества и недостатки.

Неразъемные соединения

При изготовлении машины некоторые ее детали или узлы соединяют между собой с помощью неразъемных или разъемных соединений.

Неразъемными называют соединения, которые невозможно разобрать без разрушения или повреждения деталей. К ним относят заклепочные, сварные, паяные, клееные соединения, заморфовкой и прессовые.

Разъемными называют соединения, которые можно разбирать и вновь собирать без повреждения деталей.

Сварные соединения

Сварные соединения - наиболее распространенный тип неразъемных соединений. Они образуются путем местного нагрева деталей в зоне их соединения. Применяют раз-

личные виды сварки. Наибольшее распространение получили электрические, основными из которых являются дуговая и контактная сварка.

При дуговой сварке металл в зоне соединения доводится до расплавления. Соединение образуется после отвердения металла.

При контактной сварке металл в зоне соединения доводится не до жидкого, а только до пластичного состояния. Соединение образуется путем сдавливания деталей. Контактную сварку применяют в серийном и массовом производстве для нахлесточных соединений тонкого листового металла (точечная, шовная сварка) или для стыковых соединений круглого и полосового металла (стыковая сварка).

Сварка – это процесс получения неразъемного соединения путем создания связей между ионами, атомами и молекулами.

Участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации металла сварочной ванны, называется сварным швом.

На рисунке 1 показаны различные виды сварных соединений: а ) стыковое, б ) тавровое, в ) угловое, г ) нахлёсточное, д ) электрозаклёпочное.

Рисунок 1 – Способы сварных соединений

Известно около 70 способов сварки. В соответствии с традиционной классификацией они делятся на две большие группы: сварка плавлением и сварка давлением.

При сварке плавлением металл нагревается в зоне сварки до жидкого состояния. К этому виду относятся дуговая, плазменная, лазерная, электрошлаковая, электронно-лучевая, ионно-лучевая, индукционная, газовая, термитная, литейная и др.

Для сварки давлением обязательным условием является наличие внешних сжимающих усилий. Это контактная, диффузионная, термокомпрессорная, дугопрессовая, шлакопрессовая, газопрессовая, трением, взрывом, холодная, магнито-импульсная и другие способы сварки.

В зависимости от вида источника энергии различают термический , термомеханический и механический классы сварки.

Достоинства сварных соединений.

1. Невысокая стоимость соединения вследствие малой трудоемкости сварки и простоты конструкции сварного шва.

2. Сравнительно небольшая масса конструкции.

3. Герметичность и плотность соединения.

4. Возможность автоматизации процесса сварки.

5. Возможность сварки толстых профилей.

Недостатки.

1. Невысокое качество сварного шва. Применение автоматической сварки в значительной мере устраняет этот недостаток.

2. Трудность контроля качества сварного шва.

3. Коробление деталей из-за неравномерности нагрева в процессе сварки.

4. Невысокая прочность при переменных режимах нагружения. Сварной шов является сильным концентратором напряжений.

Заклепочные соединения

Заклепка – стержень круглого поперечного сечения с головками по кнцам, одна из которых, называемая закладной , выполняется в процессе клепки. Для облегчения постановки заклепки диаметр отверстия соединяемых частей выполняют несколько большим диаметра стрежня непоставленной заклепки, в результате клепки стержень заклепки осаживается и плотно заполняет отверстие. Заклепки применяют для соединения листов, полос, прокатных профилей и т. д. Из-за большой трудоемкости применяются только в особо ответственных узлах.

Заклёпочные соединения делятся на:

прочные (рассчитанные только на восприятие и передачу силовых нагрузок),

плотные (герметичные) (обеспечивают герметичность конструкций в резервуарах с невысоким давлением),

прочноплотные (восприятие силовых нагрузок и герметичность соединения).

По конструкции заклёпочные соединения делятся на однорядные и многорядные с цепным или шахматным расположением заклёпок, а в зависимости от количества плоскостей среза - одно- и многосрезные.

По характеру воздействия нагрузки на заклёпочное соединение - швы с поперечной нагрузкой, перпендикулярной оси заклёпок, и продольной, параллельной оси заклёпок.

Заклёпочные соединения по конструкции близки к паянным, сварным и клеевым соединениям. Наиболее распространены соединения внахлёстку (внакрой) и встык со стыковыми планками (рисунок 2).

Рисунок 2 – Двухрядное заклёпочное соединение внахлёстку (внакрой)

Герметичность соединения обеспечивается нанесением различных герметиков на поверхность стыка или подкладыванием под стык различных пластичных материалов. Заклёпки герметичных соединений имеют усиленные головки.

В зависимости от требований к поверхности, заклёпки могут иметь полукруглую головку, потайную, полупотайную или плоскую (в процессе клёпки для создания внутренних усилий сжатия, которые снижают возможность усталости материала).

Заклёпки изготовляют для разных способов установки. Для односторонней клепки существует множество видов заклёпок, в том числе отрывные и взрывные. Обычная клёпка может выполняться, когда наковаленка-поддержка находится с лицевой стороны и, когда наковаленка находится с тыльной стороны. Последний способ стал наиболее распространенным, поскольку требует меньшей массы наковаленки-поддержки.

Клеевые соединения

Клеевые соединения применяют в тех же конструкциях, что и сварные соединения, но преимущественно тонкостенных, выполненных из листового материала. Клеевые соединения применяют даже в ответственных машинах и сооружениях, например в самолетах и мостах. В отличие от сварки склеиванием соединяют детали не только из однородных, но и разнородных материалов, например металлическую деталь с пластмассовой. Наиболее распространенные виды клеевых соединений: нахлесточные, стыковые и с накладками.

Процесс склеивания:

превращение клеящего вещества в состояние, пригодное для нанесения на поверхности склеиваемых материалов (расплавление, растворение, смешивание и т.д.);

подготовка поверхностей склеивания (придание шероховатости, обезжиривание и т.д.);

нанесение клеящего вещества и сборка соединения;

превращение клеящего вещества в клеевой слой, соединяющий материалы при соответствующей температуре, давлении и времени выдержки.

Достоинства клеевых соединений:

снижение требований к точности сопрягаемых деталей, быстро и экономично осуществляется сборка деталей;

клеевой слой является хорошим тепло-, звуко- и электроизолятором; нет ослабления соединяемых деталей;

клеевые соединения способны скреплять детали, изготовленные из абсолютно разных по физико-химическим свойствам материалов;

клеящие материалы заполняют микрозазоры, что позволяет получить герметичные соединения;

пленка клея улучшает распределение нагрузки и препятствует возникновению контактной коррозии.

Недостатки клеевых соединений:

малая прочность при отрывающих нагрузках с неравномерным ее распределением;

нестабильность физико-химических свойств во времени;

ухудшение механических характеристик при понижении и повышении температур, при воздействии биосреды, химических реагентов и других факторах;

необходимость тщательной подготовки поверхностей под склеивание.

Классификация клеев по типу склеивания:

высыхающие клеи (силикатный клей, казеин, столярный клей, клей ПВА, крахмальный клейстер, наирит, 88-Н …);

невысыхающие адгезивы (например, на основе канифоли), клеи-расплавы;

связки на основе полимеризующихся композиций - неорганические, например алюмофосфатные связки (АФС) и органические, полимеризующиеся композиции (циакрин, эпоксидная смола).

Клей БФ, например, относится одновременно и к категории высыхающих, и полимеризующихся композиций.

Пайка

Пайка – технологический процесс соединения металлических деталей посредством присадочного материала(металла или сплавав), называемого припоем , основанный на диффузионном взаимодействии материалов соединяемых деталей и припоя с образованием химических соединений и твердых растворов и сцеплении паяного шва с металлом деталей. По конструкции паяные соединения подобны сварным и клеевым. Примерами применения паяных соединений в машиностроении могут служить радиаторы автомобилей и тракторов, тонкостенные трубопроводы. В отличие от сварки пайка позволяет соединять детали, изготовленные не только из однородных, но и из неоднородных металлов, например стальную деталь с алюминиевой. Кроме того, паять можно и детали с тонкостенными элементами, где применение сварки недопустимо из-за опасности прожога (рисунок 3).

Рисунок 3 – Паяные соединения

Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение.

Прочность соединения во многом зависит от зазора между соединяемыми деталями (от 0,03 до 2 мм), чистоты поверхности и равномерности нагрева элементов. Для удаления оксидной плёнки и защиты от влияния атмосферы применяют флюсы.

Паяные соединения подобны сварным; отличие пайки от сварки – отсутствие расплавления или высокотемпературного нагрева соединяемых деталей, так как припои имеют более низкую температуру плавления, чем материалы соединяемых деталей.

Достоинства паяных соединений:

возможность соединять детали не только из однородных, но и разнородных материалов;

повышенная технологичность, так как возможно осуществлять спайку в скрытых или малодоступных местах конструкции, изготовлять сложные узлы за один прием, паять не по контуру, а одновременно по всей поверхности соединения;

подбирая соответствующие припои, можно выбрать температуру пайки так, чтобы при нагреве под пайку у предварительно термообработанных материалов сохранялись механические свойства в изделии;

возможность распайки соединения.

Недостатки паяных соединений:

сравнительно низкая прочность паяного соединения на сдвиг и очень низкая на отрыв;

высокая трудоемкость изготовления деталей методами высокотемпературной спайки.

Заморфовка

Так называют процесс соединения деталей , при котором одну из них вводят в специальную пресс-форму с расплавленным или находящимся в пластическом состоянии материалом другой детали. После застывания материала детали прочно соединяются. Широко распространена заформовка деталей из стали, бронзы, латуни и других материалов в пластмассу, стекло, металл и керамику. Заформовку применяют для уменьшения стоимости обработки деталей, для их электрической, тепловой и химической изоляции, а также для экономии дефицитных материалов увеличением прочности лишь отдельных участков детали.

Запрессовка

Из соединений деталей, выполненных с натягом, наиболее распространены цилиндрические, когда одна деталь охватывает другую по цилиндрической поверхности. Примеры: соединение бандажа с центром колеса и центра колеса с осью железнодорожного вагона. Необходимый натяг осуществляется изготовлением соединяемых деталей с требуемой разностью их посадочных размеров. Неподвижность деталей обеспечивается силами трения.