Справочник технолога-машиностроителя 2

Разъемные соединения — допускают разбор­ку без повреждения сопрягаемых и скрепляю­щих деталей. К ним относят резьбовые, кли­новые, штифтовые, шпоночные, шлицевые и профильные соединения, а также соединения посредством упругих элементов (стопорных колец).

Резьбовые соединения весьма распростра­нены в машиностроении, а трудоемкость их относительно велика. Их сборку выполняют, применяя крепежные детали (болты, винты и резьбовые шпильки, рис. 37). При болтовых соединении не требуется нарезание резьбы в соединяемых деталях, что важно, если материал детали не обеспечивает необходимой прочности резьбы. Эти соединения несколько утяжеляют изделие, усложняют его внешние очертания и вызывают необходимость удер­живать болт от проворачивания при завинчи­вании гайки. Винтовые соединения просты по конструкции и удобны для сборки. При частой разборке соединений винты не применяют, так как они могут повредить резьбу в детали. В этом случае их заменяют болтами или шпильками.

Стопорение резьбовых соединений необхо­димо, если они воспринимают переменные и ударные нагрузки или подвержены действию вибраций. Последние уменьшают трение и ухудшают условие самоторможения в резьбе.

Применяют три основных способа стопорения: 1) повышают трение в резьбе путем по­становки контр1айки, пружинной шайбы и использования резьбовых пар с натя­гом в резьбе (рис. 38,а,б); 2) жестко сое­диняют гайку со стержнем болта (шпильки) с помощью шплинтов или соединяют группу винтов проволочной обвязкой (рис. 38,в — д); 3) гайку (головку винта) жестко соединяют с деталью, применяя специальные шайбы, планки, накернивание или точечную сварку (рис. 38, е, ж, з). Резьбовые соединения, расположенные внутри механизмов, стопорят толь­ко вторым и третьим способами. Винты и гай­ки с коническими опорными поверхностями (рис. 39) обладают хорошими стопорящими свойствами из-за больших моментов трения на этих поверхностях.

Расположение крепежных деталей должно быть удобным для применения высокопроиз­водительных и механизированных сборочных инструментов, а расстояния между осями кре­пежных деталей не должны быть малыми, так как это затрудняет использование многошпин­дельных винто- и гайкозавертывающих устройств. Размеры крепежных деталей должны быть по возможности унифицированы. Сле­дует избегать расположения крепежных дета­лей в труднодоступных и неудобных местах.

Для лучшего направления при свинчивании у винтов целесообразно делать центрирующие заточки, а в отверстиях центрирующие выточ­ки (рис. 40). Для той же цели на резьбовых по­верхностях выполняют заходные фаски под углом 45º.

Диаметр выточки в резьбовом отверстии (рис. 41) d₁ = d + Δ, где Δ — диаметральный за­зор между выточкой и резьбовой частью вин­та с наружным диаметром d (принимается в пределах 0,1 — 0,15 мм). Глубину выточки можно определить по формуле l = 2Δd/P, где Р — шаг резьбы.

Наибольший угол перекоса оси винта к оси резьбового отверстия, при котором не проис­ходит заедания резьбы,

β = arctg(0,5P/d).

Сборка резьбовых соединений состоит из нескольких последовательно выполняемых этапов. Сначала на сборочный стенд устанав­ливают и взаимно ориентируют сопрягаемые детали изделия. Затем устанавливают кре­пежные резьбовые детали, осуществляя их на­живление, завинчивание и затяжку с заданным осевым усилием или моментом, У ответ­ственных соединений далее осуществляется контроль затяжки и стопорение резьбовых деталей.

Сборка деталей винтами наиболее простая. В единичном и мелкосерийном производстве наживление винтов выполняется вручную, а последующее завинчивание и затяж­ку — гаечными или торцовыми ключами и от­вертками. В крупносерийном и массовом про­изводстве эти этапы сборки выполняются средствами механизации и автоматизации (одно- и миогошпиндельными переносными гайковертами и специальными винтозавертывающими стационарными станками с подачей винтов из бункерных устройств).

Более сложна сборка болтовых соединений. Она включает вставку болтов и придержива­ние их от проворачивания, надевание шайб, наживление, навертывание и затяжку гаек с ис­пользованием тех же средств производства, как и в предыдущем случае.

При сборке соединений с резьбовыми шпильками процесс еще более усложняется. Сначала в одну из деталей ввертывают с натя­гом резьбовые шпильки, затем на них наде­вают сопряженную деталь, на выступающие концы шпилек надевают шайбы, навинчивают и затягивают гайки. Натяг при ввертывании шпилек обеспечивают следующими способа­ми: натяг по резьбе (наиболее распространен), плотная посадка на сбег резьбы шпильки, упор буртом шпильки в плоскость разъема де­талей, упор в дно резьбового отверстия, по­садка резьбы шпильки на клею, завинчивание шпильки в гладкое отверстие (только для алюминиевых и магниевых сплавов), затяжка шпильки со спиральной проволочной встав­кой.

Для завинчивания шпилек используют спе­циальные патроны, захватывающие шпильки за гладкую или резьбовую часть, и применяют ручные или механизированные инструменты (шпильковерты). Постановку шпилек прове­ряют на перпендикулярность положения их оси к плоскости разъема при помощи угольни­ка, а также на величину момента затяжки (проверяют динамометрическим ключом).

Резьбовые шпильки не следует располагать близко к точным отверстиям и плоскостям, так как при их затяжке происходит выпучива­ние стенок детали и возникают погрешности формы точных поверхностей (например, зерка­ла цилиндров двигателя).

Затяжку крепежных деталей в групповом соединении осуществляют постепенно. На рис. 42 цифрами показана рекомендуемая последо­вательность предварительной и окончательной затяжки крепежа для устранения деформации сопрягаемых деталей.

Требуемая затяжка ответственных резь­бовых соединений обеспечивается: ограниче­нием крутящего момента; поворотом гайки на определенный, заранее установленный угол; затяжкой с замером удлинения стержня шпильки или болта.

Для ограничения крутящего момента при ручной затяжке применяют предельные и динамометрические ключи. При использова­нии механизированных инструментов (элек­трических или пневматических гайковертов) заданный момент затяжки обеспечивают муф­тами тарирования, реле тока, самоостановкой (с торможением) двигателя в конце затяжки и другими способами. В особых случаях эта затяжка дополняется затяжкой динамометри­ческими ключами. Данные методы затяжки не гарантируют точность выдерживания осевой силы затяжки, так как даже при постоянном моменте на осевую силу влияют постоянство коэффициента трения в резьбе и на торце, неточность изготовления резьбы и опорных тор­цов и другие факторы.

Более точно величину предварительной за­тяжки обеспечивают дополнительным поворо­том гайки на определенный угол. Гайку внача­ле затягивают обычным ключом, чтобы соз­дать плотность в стыках. Затем ее ослабляют и вновь завертывают до соприкосновения тор­ца с опорной плоскостью. После этого гайку с помощью накладного градуированного ди­ска поворачивают на определенный угол φ. Его величину в зависимости от требуемой силы затяжки определяют по формуле

где l — длина болта или шпильки между опорными плоскостями; Р — шаг резьбы; Е_б Е_д - модули упругости материала болта и скрепляемых деталей; F_б, F_д — площади по­перечных сечений болта и скрепляемых дета­лей; Р_зат — сила затяжки.

Под величиной F_д понимают ту часть пло­щади поперечного сечения деталей, которая участвует в деформации от затяжки болта. Обычно полагают, что деформация от гайки и головки болта распространяется в глубь де­талей по конусам с углом 30°. Приравнивая объем этих конусов к объему цилиндра, находят

где  [здесь D — диаметр опорной поверхности гайки (болта)]; d_отв — диаметр отверстия под болт; h₁ и h₂ — толщины соединяемых деталей.

Наиболее точно силу затяжки определяют по измеренному удлинению болта λ по фор­муле

Величину λ измеряют специальным микромет­ром. Данный метод применяют при сборке ответственных резьбовых соединений (турбо­строение, двигателестроение, тяжелое машино­строение). При большом диаметре болтов и резьбовых шпилек (более 50 мм) затяжку ча­сто производят после предварительного наг­рева их стержня до определенной температуры пропусканием через сквозное осевое отверстие струи нагретого воздуха или пара. После остывания в стержне болта возникает необхо­димая сила затяжки Р_зат. Температура нагрева

где а — коэффициент линейного расширения материала болта; t₁ - температура окружаю­щей среды, °С; t — температура нагрева, ºС.

Равномерность затяжки резьбовых соеди­нений зависит от метода затяжки и от каче­ства изготовления крепежных (резьбовых) де­талей. В табл. 22 приведены данные по относительной неравномерности затяжки у резьбовых соединений различными метода­ми.

Производительность сборки резьбовых со­единений зависит от типа сборочных инстру­ментов. Время завертывания крепежных дета­лей обычным гаечным ключом сокращается в 2—3 раза при использовании трещоточных ключей, в 3 — 5 раз при использовании тор­цовых коловоротных ключей и в 10—15 раз при применении механизированных инстру­ментов (гайковертов). Многошпиндельные гай­коверты дополнительно сокращают время в К раз, где К — число шпинделей гайковерта. Автоматические винтозавертывающие станки обеспечивают завертывание до 1000—1500 винтов в час.

Повышение производительности труда сборщиков и облегчение условий их работы достигается применением технологической ос­настки. К ней относят стационарные или пово­ротные приспособления для закрепления ба­зовых деталей собираемых изделий, устрой­ства для упругой подвески механизированных сборочных инструментов (пружины, пру­жинные балансиры), шарнирно-телескопические устройства для восприятия реактивных моментов от гайковертов, монорельсовые устройства для перемещения упругих подвесок сборочных механизированных инструментов в горизонтальном направлении при больших габаритах собираемых изделий.

Средства автоматизации применяют при узловой и общей сборке небольших изделий в массовом и серийном производстве, исполь­зуя одно- и многопозииионное (карусельное) полуавтоматическое оборудование и автома­тические линии. Перспективно также примене­ние робототехнических комплексов в гибких автоматизированных производствах.

При контроле резьбовых соединений про­веряют наличие и правильность положения поставленных деталей, момент затяжки у от­ветственных изделий, герметичность соедине­ний, последовательность затяжки крепежных деталей (в процессе сборки) и выявляют другие дефекты сборки. Перед автоматической сборкой резьбовые элементы подвергают 100%-ному контролю.

Клиновые (конические) соединения обеспе­чивают сборку деталей с полной выборкой по­перечного зазора. Они надежны в работе, хорошо центрируют сопрягаемые детали, но не обеспечивают их точного положения в про­дольном направлении. К сопряженным поверх­ностям конуса (клина) предъявляют повышенные требования по точности обработки (проверка по краске, «на качку», а также по глубине посадки охватывающего конуса на валу).

Для разборки соединения в его конструк­ции предусматривают резьбовые отверстия для отжимных винтов или уступы для лап съемника.

Сборку выполняют вручную затяжкой кре­пежных деталей (гайки или винтов) ударами мягкого молотка или усилием пресса. Усилие регламентируют техническими условиями на сборку. При передаче больших крутящих моментов в соединении предусматривают шпонки.

Штифтовые соединения применяют для точ­ной фиксации сопрягаемых деталей между со­бой и собранных узлов с базовой деталью из­делия (рис. 43, а). План обработки в первом случае: раздельная предварительная обработ­ка обеих деталей (обеих половинок разъемно­го корпуса), чистовая обработка плоскости разъема этих деталей, сверление отверстий под крепежные детали, сборка обеих деталей в одно целое, сверление и развертывание от­верстий под контрольные штифты, постановка штифтов, окончательная обработка собранного корпуса. При его повторной сборке обеспе­чивается точное взаимное положение обрабо­танных поверхностей. План обработки во втором случае: предварительное крепление узла на базовой детали (станине) изделия, точ­ная выверка положения узла на станине, свер­ление и развертывание отверстий под кон­трольные штифты, постановка контрольных штифтов, обеспечивающих точную фиксацию узла и станины. Штифты выполняют цилин­дрическими или коническими; их ставят с не­большим натягом. Отверстия под штифты сверлят по разметке или по кондуктору (на­кладному или стационарному).

В часто разбираемых соединениях штифты целесообразно делать полыми, свертной кон­струкции. При наличии открытого шва они обладают пружинными свойствами, что обес­печивает компенсацию износа по наружной поверхности. В отдельных случаях штифты ис­пользуют не только для точной фиксации сопряженных деталей, но и для передачи сдвигающих сил перпендикулярно их оси (рис. 43,б).

Шпоночные соединения используют в изде­лиях мелкосерийного и единичного производ­ства. Конструктивные недостатки (ослабление валов шпоночным пазом, малая несущая спо­собность) ограничивают их применение в малонагруженных конструкциях. Наиболее распространены призматические и сегментные шпонки; клиновые шпонки применяют редко, так как при сборке ступица смещается на валу в радиальном направлении. Сегментные шпон­ки меньше перекашиваются в пазу, чем приз­матические, однако они больше ослабляют вал и преимущественно их ставят по его концам.

Сборку шпоночных соединений произво­дят, устанавливая сперва плотно шпонку в па­зу, используя медный молоток, пресс или спе­циальное приспособление. Длинные (направ­ляющие) шпонки крепят в пазу винтами.

В массовом производстве сборку ведут по принципу взаимозаменяемости; в серийном допускается подбор и пригонка шпонок по ширине паза После посадки шпонки на вал насаживают с зазором или натягом ступицу сопряженной детали. Последняя предохраняет­ся от осевого смещения гайкой, винтом, раз­резным пружинным кольцом или другими способами в зависимости от конструкции со­бираемого узла.

Рабочее место сборщика оснащается сбо­рочными и контрольными приспособлениями, ручными или приводными прессами. При большой массе собираемых изделий сбороч­ное место должно быть оборудовано подъемно-транспортными устройствами.

Для разборки соединений в их конструкции предусматривают резьбовые отверстия для от­жимных винтов, возможность применения съемников, выколоток и упругих элементов.

В процессе сборки соединений проверяют плотность посадки шпонок в пазах вала, па­раллельность расположения шпонок оси вала, плавность перемещения ступицы по валу (для скользящих соединений), выявляют окружной зазор (качку) в соединении; соединения с кли­новыми шпонками проверяют также на ра­диальное и осевое биения ступицы. Дефектные соединения могут быть подвергнуты (если до­пускается по ТУ) переборке.

Шлицевые соединения. По форме профиля шлицев применяют три типа соединений: прямобочные, эвольвентные и треугольные. Прямобочные соединения выполняют центрирова­нием по боковым граням шлицев, по наруж­ному или внутреннему диаметру вала. По стандарту предусматриваются три серии сое­динений (легкая, средняя и тяжелая) с числом шлицев 6 — 20. Лучшая соосность вала и сту­пицы обеспечивается центрированием по на­ружному или внутреннему диаметру. Центри­рование по боковым граням применяют при тяжелых условиях работы, так как оно дает более равномерное распределение нагрузки по шлицам.

При невысокой твердости материала втул­ки (НВ < 350) центрирование производят по наружному диаметру. В этом случае поверхно­сти центрирования втулки калибруют протяж­кой, а центрирующие поверхности вала шли­фуют. При большей твердости материала втулки применяют центрирование по внутрен­нему диаметру. Центрирующие поверхности втулки и вала при этом шлифуют.

Эвольвентные шлицевые соединения цент­рируют по боковым граням или (реже) по на­ружному диаметру вала. Как прямобочные, так и эвольвентные шлицевые поверхности применяют в подвижных и неподвижных сое­динениях. Элементы подвижного шлицевого соединения обычно подвергают термической обработке.

Соединения с треугольными шлицами при­меняют как неподвижные при тонкостенных втулках. Они обеспечивают передачу значи­тельных моментов и при большом числе шли­цев (до 75) позволяют регулировать положе­ние втулки на валу в окружном направлении.

Сборку шлицевых соединений производят методом полной взаимозаменяемости и мето­дом подбора (при повышенных требованиях). Сборке предшествует тщательная очистка со­прягаемых деталей, их контроль и внешний осмотр на предмет выявления дефектов по­верхности (забоины, вмятины и др.). При сбор­ке подвижных соединений втулка должна плавно, без качки и заедания перемещаться по валу (от руки). Зазоры в радиальном и окруж­ном направлениях не должны превышать ве­личин, указанных в ТУ на данное соединение. Сборку неподвижных соединений выполняют на прессе. Контроль на биение осуществляют индикатором в центровых бабках или на призмах.

Профильные соединения имеют преимуще­ства по сравнению со шпоночными и шлицевыми — они обеспечивают хорошее центри­рование деталей, не имеют острых углов и резких переходов сечения, в результате чего нет концентрации напряжений и опасности образования трещин при термической обра­ботке. Технология обработки поверхностей со­пряжения вала (копирное обтачивание и шли­фование) и втулки (протягивание) не вызывает затруднений. Профильные соединения обычно выполняют с овальным контуром поперечного сечения (рис. 44). Их сборка производится с за­зором (подвижные соединения) по принципу взаимозаменяемости. При неточном изготовлении сопряженных деталей возможна качка втулки на валу.

Соединения с гарантированным зазором вы­полняют вручную при массе деталей до 10 кг. При большей массе используют подъемные устройства. Перед сборкой .производят очист­ку (протирку) и смазывание (в узлах трения) поверхностей сопряжения. Для облегчения сборки и устранения перекосов часто предусматривают направляющие фаски и пояски на сопряженных поверхностях. Используют также специальные приспособления и вспомога­тельные оправки (фальшвалики). При малых допусках на зазор сопрягаемые детали сорти­руют на размерные группы или подбирают на месте в процессе сборки.

Соединения с упругими элементами выпол­няют с использованием разрезных стопор­ных колец [наружных (рис. 45, а) и внутрен­них, рис. 45, б] и других элементов. Стопорные кольца фиксируют детали от осевого переме­щения и воспринимают значительные осевые нагрузки. Их изготовляют из стали 65Г и под­вергают термической обработке. Размеры ко­лец стандартизованы. Перед постановкой на место кольца разжимают или сжимают, ис­пользуя специальные щипцы или приспособле­ния. Стопорные кольца уменьшают габариты сопряжений, упрощают их конструкцию и обработку сопрягаемых поверхностей.

Сборка неразъемных соединений. К не­разъемным соединениям относят соединения, выполняемые с гарантированным натягом, развальцовкой и отбортовкой, клепкой, свар­кой, пайкой и склеиванием.

Соединения с гарантированным натягом осу­ществляют ударами ручника (запрессовка штифтов, заглушек, небольших втулок), на прессах или путем теплового воздействия на сопрягаемые детали. Способность соединений передавать нагрузки зависит от натяга. На его величину оказывает влияние шероховатость посадочных поверхностей. При большой высо­те микронеровностей часть их при запрессовке сминается, и фактически получаемый натяг уменьшается. Поэтому параметр шероховато­сти посадочных поверхностей назначают в пределах Ra ≤ 1,25 мкм.

Качество соединений с гарантированным натягом контролируют по величине усилия за­прессовки. При сборке ответственных соедине­ний снимают диаграмму усилия запрессовки, которая является паспортом этого соединения. Для проверки качества соединений может быть применен ультразвуковой метод контроля.

Сборка с тепловым воздействием повышает прочность соединения в 1,5 раза, так как в этом случае сглаживания микронеровностей не происходит. Поверхности сопряжения мож­но обрабатывать менее тщательно. Тепловые посадки целесообразно применять при боль­ших диаметрах и незначительной длине сопря­жения (бандажи колес подвижного состава, зубчатые венцы), когда при посадке под прес­сом из-за неточного направления могут воз­никнуть перекосы, а также при тонкостенных охватывающих деталях.

Сборку с тепловым воздействием проводят с общим и местным нагревом охватывающей детали. Первый применяют для деталей не­больших и средних размеров. Нагрев осущест­вляют в масляных или водяных ваннах, индук­ционными устройствами или газовым пламе­нем. Для крупногабаритных деталей приме­няют местный нагрев примыкающего к поса­дочному отверстию материала (газовым пла­менем или электронагревателями).

Нагрев крупногабаритных деталей затруд­нен; в этих случаях применяют охлаждение ох­ватываемых деталей. Сборка с охлаждением не изменяет исходную структуру и физико-ме­ханические свойства металла. Время охлажде­ния охватываемых деталей (особенно тонко­стенных) меньше времени нагрева охватывающих. Охлаждение осуществляют в жидком азоте (температура—195,8 °С) или в ванне дена­турированный спирт - сухой лед (температура — 78,5 °С). При автоматической сборке детали пропускают через конвейерную холодильную установку.

При запрессовке и сборке с тепловым воз­действием применяют специальные приспо­собления для правильной установки сопря­гаемых деталей, а на их поверхностях предус­матривают направляющие фаски или цилин­дрические поиски. Для предупреждения задиров поверхностей и уменьшения сил запрес­совки применяют минеральную смазку или дисульфид молибдена. При сборке сопряже­ний, работающих при повышенных температу­рах, шейку вала покрывают специальной смаз­кой, содержащей графит. В случае разборки соединений с гарантированным натягом при­меняют съемники; в конструкциях деталей для облегчения демонтажа предусматривают со­ответствующие элементы. Усилие запрес­совки, Н

Р = fπdLp

где f - коэффициент трения на контактной по­верхности (зависит от параметров шерохова­тости поверхности, смазочного материала, ве­личины давления и других факторов); прибли­женно при сборке стальных и чугунных деталей f = 0,08 ÷ 0,1; d — номинальный диа­метр сопряжения, мм; L — длина сопрягаемых поверхностей, мм; р - давление на поверхно­сти контакта, МПа;

где δ - натяг в сопряжении, мкм; С₁ и С₂ — коэффициенты;

здесь Е₁ и Е₂, μ₁ и μ₂ — модули упругости и коэффициенты Пуассона материалов вала и втулки; d₁ — диаметр отверстия пустотелого вала; d₂ — диаметр напрессовываемой детали (втулки). Для сплошного вала d₁ = 0 и С₁ = 1-μ.

По усилию запрессовки выбирают мощ­ность прессующего устройства с учетом коэф­фициента запаса, величину которого рекомен­дуется брать равной 1,5. Усилие запрессовки может быть уменьшено на 20—30% при нало­жении осевых вибраций (импульсов) от встраиваемого в прессующее устройство специального вибратора.

При запрессовке происходит увеличение диаметра охватывающей детали (Δd₂) и умень­шение внутреннего диаметра охватываемой (Δd₁). Эти изменения следует учитывать, если указанные размеры ограничены узкими допу­сками:

При сборке с тепловым воздействием необ­ходимо знать температуру и время нагрева или охлаждения сопрягаемых деталей. Увели­чение или уменьшение диаметра (в мкм) поса­дочной поверхности определяют по формуле Δd = δ + i, где δ — наибольший натяг для дан­ного соединения; i — гарантированный зазор, обеспечивающий свободную посадку при сборке (рекомендуется брать равным мини­мальному зазору посадки H7/g6).

Температуру Т_в нагрева охватывающей де­тали или температуру охлаждения охватывае­мой, которая должна быть в начале выполне­ния соединения, определяют из условия

При переносе детали из нагревательного (охлаждающего) устройства на сборочную по­зицию неизбежно ее охлаждение (нагрев). Зная время t переноса детали, можно найти темпе­ратуру Т_A, которую должна иметь деталь в момент ее выгрузки из нагревательного устройства:

где Т — температура окружающего воздуха, °С. Показатель k зависит от размеров и кон­фигурации детали, ее материала и метода на­грева. Его следует определять эксперимен­тально.

Если Т_A и Т_B заданы, то

Соединения, выполняемые развальцовкой и отбортовкой. Развальцовка и отбортовка ос­нованы на пластическом деформировании одной из сопрягаемых деталей, поэтому свойства материала имеют большое значение для получения качественного соединения. Разваль­цовкой и отбортовкой получают плотные и гер­метичные соединения, передающие осевую на­грузку и крутящий момент.

Развальцовку выполняют вручную на свер­лильных и специальных станках, используя специальный инструмент. При развальцовке цилиндрических поверхностей применяют вальцовки с радиальной подачей роликов (рис. 46); скорость развальцовывания 15-20 м/мин.

Отбортовку выполняют вальцовками (рис. 47), штампами и обжимками. Качество соеди­нений проверяют гидравлическими испытания­ми на герметичность и плотность, приложе­нием внешней нагрузки для выявления переда­ваемой осевой силы и момента, а также внешним осмотром. Качество соединения зависит от подготовки сопрягаемых поверхно­стей, которые должны быть чисто и точно обработаны. Параметр шероховатости сопрягаемых поверхностей должен быть Rz ≤ 10 мкм, а точность — не ниже 11-го квалитета. Качество соединения проверяют в процессе сборки по моменту и осевой силе, что удобно при автоматическом выполнении соединения, а также по пути перемещения разжимающего конуса инструмента. Применяют также ме­тоды импульсного воздействия высоких энер­гий при вальцевании, что повышает произво­дительность и качество соединений. К таким методам относят использование ударной вол­ны при взрыве проволочки, соединенной с ис­точником электрической энергии.

Сварка. В зависимости от технических тре­бований, предъявляемых к сварным узлам, различают следующие схемы технологических процессов:

заготовка элементов узла с их окончатель­ной механической обработкой — сборка уз­ла — сварка — правка узла;

заготовка элементов узла с частичной (предварительной) механической обработ­кой - сборка узла - сварка - термическая об­работка (при необходимости) — окончательная механическая обработка;

заготовка элементов узла - сборка уз­ла — сварка — механическая обработка.

В последней схеме механическая обработка может выполняться также на первом этапе в виде подготовки кромок под сварку.

Сборочные работы перед сваркой преду­сматривают правильное положение соеди­няемых деталей и их временное скрепление. Правильность соединения обеспечивают вы­веркой или установкой деталей в приспособле­ния.

Технологические особенности сварки обес­печивают возможность ведения этого процесса на поточных линиях механической обработки и сборки.

Пайка. Для получения прочных и герме­тичных соединений, особенно в производстве изделий из листового металла (оцинкованного и декапированного железа, жести, латуни и т. п.), применяют пайку.

Различают пайку твердыми и мягкими припоями. Твердые припои имеют температу­ру плавления выше 550ºС и предел прочности до 500 МПа. У мягких припоев температура плавления ниже 400ºС и предел прочности ~50-70 МПа. Припои стандартизованы.

Припои наносят в расплавленном состоя­нии паяльником или в виде колец, фольговых прокладок, дроби, паст в смеси с флюсом; рас­плавление припоя происходит при нагреве вместе с деталями.

Автоматическую пайку выполняют в сле­дующем порядке: точная установка соеди­няемых деталей специальными приспособле­ниями, нанесение припоя и флюса, нагрев узла до температуры плавления припоя индук­ционным методом, ТВЧ, газовым пламенем, пропусканием через конвейерное нагреватель­ное устройство или окунанием в распла­вленный флюс. Последние два способа удобны при большом числе одновременно выпол­няемых мест пайки. Качественные стали паяют также в защитной атмосфере (или в вакууме) при нагреве ТВЧ.

Комплексную автоматизацию пайки наибо­лее просто осуществляют при использовании припоя и флюса в виде пасты. Пайку ведут на карусельной установке; на первой позиции устанавливают детали, подаваемые из бунке­ров; на второй — выдают пасту в зону пайки; на третьей — нагревают узел ТВЧ или га­зовым пламенем; на четвертой - охлаждают узел (при необходимости) и на пятой — авто­матически удаляют собранный узел.

Поверхности соединяемых деталей тща­тельно обезжиривают и очищают от окислов и посторонних частиц. Для повышения проч­ности соединения необходимо обеспечивать большую поверхность прилегания. Приме­няют соединения внахлестку или в ус. Поверх­ность контакта увеличивают образованием выточек или применением соединительных де­талей (рис. 48).

С увеличением зазора в стыке прочность соединения снижается. При пайке стали твердыми припоями рекомендуется зазор в пределах 0,03 — 0,05 мм, мягкими припоями за­зор — 0,05 — 0,2 мм. При пайке медных сплавов зазор принимают в пределах 0,08-0,35 мм.

Для обеспечения указанных зазоров необ­ходимы точная механическая обработка сопрягаемых поверхностей и учет тепловых де­формаций деталей при их нагреве.

Механическую очистку выполняют сталь­ной щеткой или абразивным полотном, обез­жиривание — горячими щелочными раствора­ми или органическими растворителями. Окислы удаляют травлением в кислотах с по­следующей промывкой и сушкой.

Элементы собранного узла перед пайкой скрепляют в специальных приспособлениях. Если в одном узле применяют последователь­ную пайку нескольких деталей, то используют припои с последовательно понижающейся температурой плавления.

Для удаления с поверхностей соединяемых деталей пленок, окислов и лучшего смачива­ния их используют флюсы (табл. 23) в виде по­рошков или паст. Флюсы насыпают или на­мазывают на места пайки. Остаток флюса после пайки удаляют промывкой горячей во­дой или пескоструйной обработкой, так как он способствует коррозии соединений (особенно при пайке алюминия).

Пайку узлов выполняют с местным или об­щим нагревом. Методы пайки приведены в табл. 24.

Выполнение клепаных соединений. Горячую клепку применяют для заклепок диаметром более 14 мм, холодную клепку при наличии мощного клепального оборудования и доста­точной пластичности металла — для заклепок диаметром до 25 мм.

Замыкающую головку получают ударной клепкой и клепкой давлением. Клепка давле­нием в качественном отношении лучше, чем ударная клепка: она бесшумна и вызывает меньшую утомляемость рабочего. Ударная клепка более универсальна, ее применяют для соединения деталей любых габаритов.

Склепыванию предшествует предваритель­ная обработка отверстий пробивкой или свер­лением и сжатие соединяемых деталей; для выравнивания смещенных отверстий их со­вместно обрабатывают.

Для фиксации склепываемых деталей при­меняют центрирующие вставки или штифты. При клепке на прессах используют также уста­новочные приспособления.

При горячей клепке каждую заклепку вы­держивают под давлением рабочего инструмента для предупреждения ее вытяжки. Поста­новку заклепок для уменьшения смещения отверстий и выпучивания соединяемых листов следует вести вразброс.

Замыкающая головка при ударной клепке формируется двумя способами (рис. 49). При обычном способе закладную головку заводят в углубление поддержки, и замыкающая го­ловка образуется под ударами молотка; тре­буемая форма головке придается обжимкой. При обратном способе, применяемом для склепывания в труднодоступных местах, уда­ры наносят по закладной головке. Замыкаю­щая головка образуется от соприкосновения с поддержкой.

Заклепки из сталей Ст2 и Ст3 нагревают до 1050-1100ºС в угольных, газовых и электрических печах. Производительность печей - около 300 заклепок в час. Удобен электрокон­тактный способ нагрева (производительность до 100 заклепок на одно нагревательное гнез­до), однако при нем затруднен равномерный нагрев по всей длине заклепки

Замыкающую головку трубчатых заклепок выполняют развальцовыванием или осадкой на прессах.

Механизацию клепальных работ осущест­вляют применением клепальных молотков, подвесных скоб и клепальных машин в виде прессов, полуавтоматов и автоматов.

При работе на прессах заклепки вставляют вручную щипцами или специальными вилка­ми; на полуавтоматах — с помощью подающе­го устройства из бункеров. В автоматах про­бивка отверстий, вставка заклепок и обжатие замыкающих головок выполняются автомати­чески. Промышленность выпускает автоматы для холодной клепки заклепками диаметром до 4 мм, время на расклепывание одной за­клепки 0,5 с.

При работе на прессах на одну заклепку требуется 3 с.

Усилие горячей клепки на прессах должно быть не менее 100F, а при холодной клепке 250F, где F — площадь поперечного сечения заклепки, мм².

Усилие, Н, холодной клепки

Р = kd^1,75σ_в^0,75

где k — коэффициент формы замыкающей го­ловки заклепки (для сферических головок k = 28,6; для потайных k = 26,2; для плоских k = 15,2; для трубчатых k = 4,33); d — диаметр тела заклепки, мм, σ_в — предел прочности ма­териала заклепки при растяжении, МПа.

При клепке резервуаров и сосудов, рабо­тающих под давлением, для обеспечения гер­метичности производят чеканку листов и голо­вок заклепок. Эту операцию выполняют при толщине листов более 4 мм.

При ударной клепке применяют жесткие или регулируемые поддержки. Качество клеп­ки контролируют внешним осмотром соедине­ний и простукиванием заклепок. Внешним ос­мотром выявляют дефекты замыкающих го­ловок, выпучивание или подсечку листов. Простукиванием определяют слабо затянутые заклепки. Маломерные, плохо оформленные и сбитые на сторону головки обнаруживают шаблонами. Плохое прилегание головок про­веряют щупами. Дефектные заклепки высвер­ливают, а вместо них ставят новые.

Герметичность соединения проверяют воз­душной или гидравлической пробой. Узлы, не имеющие замкнутого пространства, прове­ряют методом вакуума (рис. 50). Неплотность соединения обнаруживают по воздушным пузырькам после смачивания поверхности мы­льной водой. При гидропробе неплотности обнаруживают падением давления по манометру или по выступлению капелек влаги на наруж­ной поверхности. Величину пробного давления указывают в технических условиях

Склеивание применяют для сопряжений по цилиндрическим поверхностям (посадка вту­лок в корпусные детали, постановка заглушек и пр.), а также для соединения по плоскостям (узлы из листового материала внахлестку, встык с одной или двумя накладками). Клеевые соединения хорошо работают на сдвиг (прочность 4000 МПа), хуже на отрыв и отдир. Они обеспечивают герметичность стыка. При температуре выше 100 °С их про­чность резко снижается.

Величина зазора рекомендуется в пределах 0,05-0,15 мм. При зазоре 0,5 мм прочность снижается в 1,5-2 раза. С увеличением длины нахлестки прочность соединения растет, асимптотически приближаясь к определенному пределу. Применяют клеи на основе фенольных смол (типа БФ), эпоксидных смол, каучуков, полиуретановые и специальные клеи (карбинольные, шеллаки, силиконовые и др).

Технология выполнения клеевых соедине­ний предусматривает подготовку поверхности деталей, приготовление и нанесение клея, сборку деталей с приложением прижимных сил в зависимости от марки клея и последую­щую выдержку узла для отверждения клея.

Параметр шероховатости сопрягаемых по­верхностей Ra = 1,25 ÷ 5,0 мкм. Поверхности очищают и обезжиривают, применяя органи­ческие растворители (ацетон, трихлорэтилен и др.), 2 — 3%-ный водный раствор каустиче­ской соды, нагретый до 60—70ºС, или нагрев деталей в газовом пламени. Клей в зависимо­сти от его консистенции наносят кистью, пуль­веризатором, шпателем, роликами или шприцами. Сборку деталей проводят в приспосо­блениях с прижатием их рычажными система­ми, пружинами или пневматическими устрой­ствами. Давление при прижатии 20—30 МПа. Температура нагрева при сушке и продол­жительность выдержки зависят от марки клея. Так, для клея на основе эпоксидной смолы ЭД-5 температура должна достигать 150—160°С и время выдержки 1,5 ч. Нагрев осуществляют в шкафах с электрическими или газовыми нагревателями. При работе с клеями необходима осторожность, так как их компо­ненты токсичны.