НЕРАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Неразъемными называются соединения, разборка которых воз­можна лишь с повреждением соединяемых или соединяющих дета­лей. К ним относятся соединения, осуществляемые запрессовкой развальцовкой, склеиванием, сваркой, пайкой, клепкой и т. п

Заклепочные соединения выполняют, с помощью отдельных за­клепок или заклепочных швов. Швы бывают однорядными и многорядными, сделанными внахлестку и встык (рис. 8). По назначению швы разделяются на прочные, прочноплотные и плотные.

dhdhudhndhnydhdhndh175

Рис. 8. Виды заклепочных швов:

а — однорядный внахлестку, б — двухрядный внахлестку, в — однорядный встык с одной накладкой, г — однорядный встык с двумя накладками

Прочные швы применяют, когда заклепочное соединение долж­но выдержать большие нагрузки. Такими швами соединяют, напри­мер, рамы тракторов и автомобилей. Диаметр заклепок зависит от толщины склепываемых листов и обычно равен d=(1,5-2) 6 где d —толщина одного листа. Расстояние между заклепками (шаг) в однорядном шве t=3d, в двухрядном t =4d. Расстояние от заклеп­ки до края листа или накладки a l,5d. Расстояние между рядами заклепок в многорядных швах t =2 d. Длину заклепок определяют так, чтобы выступающая часть стержня была равна (1,3- 1.6) d — для образования выступающих головок, (0,8-0,9) dдля образова­ния потайных головок. Длина стержня заклепки между головками не должна превышать пяти его диаметров.

Прочноплотные швы применяют, когда заклепочное соединение должно не только выдерживать большие нагрузки, но и обеспечить полную герметичность (например, швы парового котла). Герметич­ность достигается осаживанием кромок соединяемых листов после склепывания тупым зубилом (чеканом).

Плотные швы применяют при изготовлении резервуаров баков и других емкостей, в которых хранятся под небольшим давлением жидкости и газы.

Заклепки изготовляют из стали, меди, латуни и алюминиевых сплавов. Во избежание коррозии заклепки желательно изготовлять из того же материала, что и соединяемые детали. Наиболее распространенные типы заклепок показаны на рис. 9, а формы их головок — на рис. 10. Заклепки с полукруглой и конической головками (рис 10) дают более прочное соединение. Трубчатые или пустотелые заклепки применяют, например, для приклепывания фрикционных накладок к дискам муфт сцепления, тормозным колодкам и т.д.

Диаметр отверстий под заклепки определяют по табл. 31. За­клепки диаметром до 14—20 мм расклепывают в холодном состоянии.

Стальные заклепки больших диаметров перед установкой в отверстия нагревают до 1050—1200 °С, а заканчивают клепку при 450—500 °С.

dhdhudhndhnydhdhndh176

Рис. 9. Типы заклепок:

а, б, в — сплошные, г — трубчатые, д — полутрубчатые

dhdhudhndhnydhdhndh177Рис. 10. Формы головок заклепок:

а — полукруглая, б — кони­ческая, в — потайная, г — полупотайная

Заклепки малых диаметров расклепывают вручную с помощью слесарного молотка, поддержки, натяжки и обжимки. Массу молотка выбирают в зависимости от диаметра стержня заклепки:

Диаметр, мм... 2-3; 3—4; 4—5; 5—8;

Масса, г. . , . . 100—200; 200—350; 350—450; 450—500.

Масса поддержки (опоры) должна быть в 4—5 раз больше массы молотка.

При механизированной клепке используют пневматические молотки (табл. 60), гидравлические стационарные прессы, а также пе­реносные пневматические и гидравлические клепальные прессы (табл. 61). Энергия удара клепального молотка должна составлять 1 Н-м на каждый миллиметр диаметра заклепки. Для заклепок диаметром до 12 мм масса ударника должна быть 100 г на каждый миллиметр диаметра заклепки. При формировании головки заклепки давлением (гидравлическими приспособлениями) на 1 мм2 сечения стержня заклепки необходимо следующее усилие: при горячей клеп­ке—0,6—0,8 кН, при холодной клепке—2—3 кН.

Развальцовку и отбортовку применяют чаще всего для плотного и герметичного соединения деталей. Развальцовку осуществляют с помощью роликовых (рис. 11), шариковых, планетарных и других вальцовок на сверлильных или специальных станках, а также вруч­ную. Скорость вальцевания 15—20 м/мин. Планетарные вальцовки позволяют получить особо плотные соединения.

Трубки малого диаметра развальцовывают на конус или отбортовывают осадкой или обкаткой конусным пуансоном. Усилие осад­ки при развальцовке и отбортовке определяют по эмпирической формуле: P0 = /C50/)icrT(D + rf)/2D, где Р0 — усилие осадки, Н; D и (I — наружный и внутренний диаметры трубки, мм; D\ — диаметр развальцованного конца трубки, мм; S0 — толщина стенки, Мм; о,— предел текучести материала трубки, Н/мм2; К — коэффициент, зависящий от материала трубки и вида деформации: при разваль­цовке медных трубок /(=4,5; стальных — К=5,5; при отбортовке медных трубок /( = 5,7; стальных — /(=7,8.

dhdhudhndhnydhdhndh178 Рис. 11. Схема раз­вальцовки клапанного седла:

/ — вальцовка, 2 — го­ловка блока, 3 — седло клапана

Для получения неподвижного соеди­нения тонкостенной втулки с корпусом часто применяют раскатывание. При этом втулку запрессовывают с неболь­шим натягом, а затем раскатывают ро­ликовым раскатником (головкой). Час­тота вращения раскатки 90—120 мин-1. Так восстанавливают, например, поса­дочные отверстия под подшипники в корпусных деталях методом свертных (разрезных) втулок.

Неразъемные соединения часто вы­полняют с помощью клеев. Условия по­лучения и характеристика клеевых со­единений были приведены ранее (см. табл. 10).

Паянием часто соединяют детали, которые не подвергаются большим на­грузкам: заделка трещин в тонкостен­ных резервуарах и трубках, сборка ра­диаторов, соединение электропроводов

и т. д. В зависимости от требований, предъявляемых к соединению в отношении его прочности, различают твердую и мягкую пайки. В соответствии с этим припои разделяют на мягкие и твердые. Мяг­кие припои имеют небольшую механическую прочность (30—60 МПа) и низкую температуру плавления (200—300 °С). Они применяются в тех случаях, когда соединение работает при небольшой нагрузке, а требуется лишь герметичность или плотность места спая. Твердые припои имеют высокую температуру плавления (более 550 °С) и обеспечивают не только герметичность соединения, но и выдержива­ют сравнительно большие нагрузки (200—500 МПа). В ремонтном производстве наиболее распространены мягкие оловянно-свинцовые припои (ПОС) и твердые медно-цинковые припои (ПМЦ) и латунь (Л), характеристика которых приведена в табл. 62 и 63. Цифры в марке показывают процентное содержание олова в мягком припое и меди в твердом.

Таблица 62. Мягкие припои

Марка

Состав, %, по массе

Температура

плавления, °С

Область применения

(приблизительно)

олово сурьма

свинец

ПОС-90

89—90 До 0,1-5

Осталь­ное

222

Пайка посуды

ПОС-61

60—61 До О,8

»

182

Пайка ответст­венных соедине­ний, не подвер­женных нагреву и не допускающих окисления шва (радиаторы, при­боры, электрообо­рудование и др.)

ПОС-50

49-51 До 0,8

»

209

ПОС-40

39- 40

1,5—2

Осталь­ное

235

Пайка ответст­венных соедине­ний из латуни, жести, электро­проводов

пос-зо

29—30

1,5—2

»

256

Пайка стальных, медных, латунных и оцинкованных деталей

ПОС-18

17—18

2—2,5

»

277

Пайка соедине­ний обычного на­значения из свин­ца, жести, латуни

Примечание. В качестве примесей припои содержат не бо­лее 0,15 % меди, 0,1 % висмута и 0,05 % мышьяка.

Таблица 63. Твердые припои

Марка

Состав, %, по массе

Темпера­тура плавле­ния, С

Область применения (приблизи­тельно)

медь цинк

ПМЦ-36

34—38 Осталь­ное

825

Пайка латуни и бронзы с содержанием меди до 68 %

ПМЦ-48

46—50 »

865

Пайка изделий из медных сплавов с содержанием ме­ди более 68 %, не подверга­ющихся ударным и изги­бающим нагрузкам

ПМЦ-54

52—56 »

880

Пайка изделий из меди, бронзы, стали и чугуна, не подвергающихся ударным и изгибающим нагрузкам

Л-62

60—64 »

905

Пайка изделий из меди,

бронзы, стали и чугуна, подвергающихся ударным и изгибающим нагрузкам

Л-68

66—70 »

938

Примечание. В качестве примесей припои содержат не более 0,5 % свинца и 0,1 % железа.

В качестве флюсов при пайке мягкими припоями используются хлористый цинк (ZnCb), нашатырь (NH4C1) или их смесь, а также канифоль. Канифоль не приводит к коррозии поверхности деталей, однако она малоактивна и требует более тщательной предваритель­ной очистки спаиваемых поверхностей. При пайке твердыми припоя­ми применяют буру (Na2B4O2) и ее смесь с борной кислотой (Н2ВО2), борным ангидридом (В2О3) и др.

Неразъемные соединения с гарантированным натягом

условно делят на продольно-прессовые и поперечно-прессовые. Продольно прессовые соединения собирают запрессовкой охватываемой детали (вала) в охватывающую (втулку, ступицу) в продольном направле­нии с натягом. Сборку поперечно-прессовых соединений выполняют следующими способами: 1) нагреванием охватывающей детали 2) охлаждением охватываемой детали; 3) пластическим деформиро­ванием (например, развальцовкой).

Приближенно усилие запрессовки можно определить по формуле

dhdhudhndhnydhdhndh179

где Рз — усилие запрессовки, Н; D — наружный диаметр охватывае­мой детали (ступицы), мм; d — номинальный диаметр сопряжения, мм; N — натяг, мм; L — длина запрессовки (ступицы), мм; Кр — коэффициент, принимаемый для стали равным 7,5, для чугуна — 4,3.

Усилие распрессовки обычно больше усилия запрессовки на 20—30 %. Мощность прессов выбирают по усилию распрессовки с коэффициентом запаса 1,5—2,0.

Температуру нагрева охватывающей детали при сборке попереч­но-прессовых соединений определют по формуле ta>(NKt)/(^d)1 где in — температура нагрева, °С; N — натяг, мм; а — коэффициент линейного расширения материала нагреваемой детали, мм/(м-град); d — диаметр сопряжения, мм; /С* =1,2-т-1,3 — коэффициент, учиты­вающий охлаждение детали во время ее установки перед запрес­совкой.

Температуру охлаждения охватываемой детали определяют по формуле to*— (w+A)/(ad), где Д — минимальный зазор, необходи­мый для свободного введения детали в отверстие и компенсации расширения детали за счет частичного ее нагревания при установ­ке, мм.

Таблица 64. Значения коэффициента линейного расширения

Материал

Коэффициент, мм/(М'Град)

при нагревании

при охлаж­дении

Сталь углеродистая и низколегиро­ванная

11,0- Ю-6

—8,5- Ю-6

Серый чугун

10,0- Ю-6

— 8,6-10-6

Ковкий чугун

10,0- Ю-6

— 8,0 -Ю-6

Бронза оловянистая

17,0'10-в

—15,0- Ю-6

Латунь

18,0- Ю-6

—16,7- 10~ 6

Алюминиевые сплавы

23,0-10-'

—18, 6- Ю-6

Значение Д зависит от диаметра сопряжения и времени, затрачиваемого на посадку детали. Для диаметров свыше 30 мм времени установки детали до 10 мин Д= (0,5-1,1) 10~3 d.

Значение коэффициента линейного расширения металла при нагревании и охлаждении перед запрессовкой приведены в табл. 64. Детали обычно нагревают в воде, масле, расплавленном свинце,

не допуская окисления сопрягаемых поверхностей. Охлаждают детали в термостате в среде сухого льда (—72 °С), жидкого кислорода(—180 °С), жидкого азота (—190 °С), жидкого воздуха (—193 °С).