Сборка неподвижных неразъемных соединений

В конструкциях машин неподвижные неразъемные соединения имеют широкое применение. Разборка этих соединений обычно связана с нарушением состояния сопрягаемых поверхностей, а нередко с порчей одной или нескольких деталей СЕ.

Конструктивных разновидностей неподвижных неразъемных соединений чрезвычайно много. Условно их разделяют на три группы:

- соединения с силовым замыканием; относительная неподвижность деталей в которых обеспечивается механическими силами, возникающими в результате пластических деформаций;

-соединения с геометрическим замыканием, осуществляемым благодаря форме сопрягаемых деталей,

- соединения, в основе которых лежат молекулярные силы: сцепления или адгезии.

Рассмотрим процессы сборки наиболее распространенных в машиностроении соединений- соединения с гарантированным натягом, сварные, паяные, склеиваемые и заклепочные.

соединения с гарантированным натягом

Такие соединения осуществляются одним из следующих способов: нагреванием охватывающей детали перед сборкой, охлаждением охватываемой детали, путем пластической деформации (например развальцовки), приданием упругости охватываемой детали.

охватываемая деталь под действием прикладываемых вдоль оси сил запрессовывается в охватывающую с натягом, в результате чего возникают силы трения обеспечивающие относительную неподвижность деталей.

1. Соединения собираемые с использованием тепловых методов

Сборку с нагревом охватывающей детали осуществляют чаще всего в тех случаях, когда в соединении предусмотрены конструкций значительные натяги. Создаются натяги, средняя величина которых примерно в 2 раза больше натягов при обычных посадках. Так как микронеровности сопрягаемых поверхностей не сглаживаются, как при холодной запрессовке, а как бы сцепляются друг с другом. Кроме того, упрощается и удешевляется сборочное оборудование, ибо отпадает надобность в тяжелых прессах.

Охватывающую деталь нагревают в газовых или электрических печах, после ее установки на место, ее охлаждают потоком воздуха или в масляной ванне.

Способ сборки с охлаждением охватываемой детали имеет ряд преимуществ. Нагрев деталей сложной формы может явиться причиной возникновения температурных напряжений, местных деформаций, снижения твердости и окисления поверхностей деталей. Сборка с применением глубокого холода не имеет таких недостатков. Для охлаждения требуется меньше времени, чем для нагрева. Охлаждение до –75 °С производят при помощи твердой углекислоты (сухого льда), либо холодильных машин до –100°С.

При охлаждении детали помещаются в специальные теплоизолированные камеры, стенки которых охлаждаются жидкими хладоносителями.

2. Соединения, собираемые путем пластической деформации деталей

Пластическую деформацию используют при сборке соединений, натяг в которых создается радиальным расширением охватываемой или сжатием охватывающей детали. Распространенными видами являются вальцевание, раздача, бортование осадка, формирование, обжатие.

Основное назначение соединений, получаемых таким способом, - обеспечить неподвижность и герметичность от проникновения газов или жидкостей.

3. Сборка продольно-прессовых соединений

Соединения такого вида сравнительно широко распространены в конструкциях машин. Процесс сборки состоит в том, что к одной из двух деталей, охватываемой или охватывающей, прикладывается осевая сила, надвигающая детали друг на друга.

Охватываемая деталь имеет наружной диаметр больший, чем диаметр отверстия охватывающей детали,

4. Сварка

Сварные соединения в конструкциях машин получают все большее распространение.

Распространенными в промышленности способами сварки являются: контактная-точечная и шовная; дуговая-полуавтоматическая и автоматическая под слоем флюса, в среде защитных газов; электрошлаковая; ультразвуковая. В ряде производств используются новые виды сварки: электронным лучом; плазменная-квантовая; диффузионная. Для сварки деталей из пластических масс используют тепловые виды сварки и сварку нагревом ТВЧ.

Основными элементами сборочно-сварочного процесса являются подготовка поверхностей под сварку, сборка и установка СЕ, закрепление, пуск, подвод сварочной головки, подача электрода, сварка, отвод головки, выключение, снятие сваренной СЕ, контроль.

Пайка

Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения двух или нескольких деталей с применением присадочного металла – припоя путем их нагрева в собранном виде до температуры плавления припоя. Расплавленный припой затекает в специально создаваемые зазоры между соединяемыми деталями, и протекает процесс, взаимного растворения металла деталей и припоя в результате чего образуется сплав, более прочный, чем припой.

В зависимости от температуры плавления припоя различат пайку мягкими и твердыми припоями. Мягкие (обычно оловянисто-свинцовые) припои имеют температуру плавления ниже 400°С обладают небольшим пределом прочности, твердые (медные, медно-цинковые) припои – 400–1200°С. Припой закладывают в месте спая в виде фольговых прокладок, проволочных контуров, лент, дроби, паст вместе с флюсом, а так же наносят в расплавленном виде.

Кроме припоя, при пайке применяют флюсы, назначение которых сводится к защите места спая от окисления при нагреве СЕ, обеспечению лучшей смачиваемости места спая расплавленным металлом и растворению металлических окислов.

Пайку точных соединений производят без флюсов в защитной атмосфере или в вакууме.

Процесс пайки включает подготовку сопрягаемых поверхностей деталей под пайку, сборку, нанесение флюса и припоя, нагрев места спая, промывку и зачистку шва.

В зависимости от способа нагрева пайку подразделяют на: газовую, погружением (в металлические или соляные ванны), электрическую (дуговая, индукционная, контактная), в печах, ультразвуковую.

В единичном и мелкосерийном производствах распространены способы пайки с местным нагревом посредством паяльника или газовой горелки; в крупносерийном и массовом производствах СЕ при пайке нагревают в ваннах и газовых печах, а также широко применяют электронагрев. Особенно широко используют индукционный нагрев ТВЧ.

Детали для пайки должны быть тщательно подготовлены. Места под спай необходимо осмотреть и при наличии коррозии зачистить, а затем промыть и обезжирить.

Паянные соединения контролируют по параметрам режимов пайки, внешним осмотром, проверкой на прочность или герметичность, а так же методами дефекто и рентгеноскопии.

Склеивание

В процессе склеивания между сопрягаемыми поверхностями вводится слой специального вещества, способного при определенном физическом состоянии, благодаря проявлению сил адгезии, неподвижно склеивать эти детали. Одним из важных преимуществ склеивания является возможность получения соединений из разнородных металлов и неметаллических материалов. Кроме того, в процессе склеивания можно в значительной мере избежать внутренних напряжений и деформации детали, т.к. технология не требует повышенных температур.

Существенными недостатками клеевых соединений являются их сравнительно низкая термостойкость, склонность к старению, необходимость в ряде случаев нагревания соединения при склеивании.

Существует большое разнообразие марок клеев. Они делятся на две группы: конструкционные, или жесткие и неконструкционные или эластичные. Первые отверждаются нагревом, или введением в состав специального отвердителя. Их применяют когда требуется высокая прочность. Неконструкционные клеи, основанные на эластомерах, менее прочны но более дешевы.

Кроме того, клеи подразделяют на жидкие, пастообразные, пленочные и порошковые.

В процессе склеивания деталей выполняют следующие работы:подготавливают поверхности (очистка путем травления, дробеструйной или пескоструйной обработкой, обезжириванием.), готовят клей, наносят на поверхности, поверхности выдерживают(для удаления растворителей) и высушивают, соединяют склеиваемые детали и создают условия для отвердения (выдержка под давлением и нагревом), зачищают соединение и контролируют сборку (осмотром, простукиванием или посредством контрольных приборов – ультразвуковыми методами).

Для нанесения клеев используют кисть, шпатель, ролик, покрытый фетром, специальные шприцы, особые механизированные установки.

Требуемые давления создают посредством пневматических и гидравлических прессов, автоклавов, струбцин или специальных приспособлений. При необходимости горячего отвердевания одновременно с прессованием производят подогрев в термостатах, конвейерных печах или с применением электронагрева.

Сборка заклепочных соединений

Заклепочные соединения в конструкциях машин вытесняются сварными, клеевыми и резьбовыми соединениями. Заклепки используют в тех массовых СЕ, где сопрягаются плохо свариваемые друг с другом материалы и стоимость крепления заклепками меньше стоимости резьбовых деталей.

Наиболее распространены заклепки со сплошным стержнем (а), трубчатые (б) и полутрубчатые (в), материал заклепок – сталь, медь, латунь и алюминиевые сплавы.

Клепку осуществляют на прессах, с помощью специализированных приспособлений или посредством механизированного инструмента. Ручную клепку предусматривать в ТП не следует.

Для уменьшения при клепке смещения отверстия в соединяемых деталях целесообразно заклепки ставить не последовательно, а в разброс. В случае использования подвижных пресс-скоб операция клепки включает 4 основных этапа: базирование подсобранной СЕ, опускания скобы и включение кнопки пуска, формирование головки заклепки, отход штока и подъем скобы.

Многие заклепочные соединения, работающие в условиях повышенных или пониженных давлений, должны быть герметичными. Поэтому при клепке применяют специальные уплотнительные материалы – герметики в виде клееобразной жидкости, пасты или пленки. Герметики накладывают либо на поверхность сопряжения, либо на внешнюю поверхность заклепочного шва.

Контроль обычно осуществляется осмотром или простукиванием заклепок; плотные соединения проверяют гидравлическим испытанием. Ответственные заклепочные соединения следует контролировать методами рентгеноскопии.