Файл: Быстрова, В. И. Проектирование механизмов и приборов для целлюлозно-бумажных производств учебное пособие.pdf

заменяется неподвижным электродом соответствующей конфи­ гурации.

Х о л о д н а я с в а р к а . Применяется для соединения алюми­ ниевых монтажных проводов, медных и алюминиевых шин, для изготовления алюминиевых экранов, корпусов электрических кон­ денсаторов и др. В месте соприкосновения деталей под действием специальных пуансонов создаются высокие удельные давления, достаточные для того, чтобы разрушить кристаллическую решетку металла. После снятия давления кристаллическая решетка восста­ навливается и создает высокопрочный шов.

С в а р к а у л ь т р а з в у к о м . Ультразвуковая сварка приме­ няется для соединения деталей как из металла, так и из пластмасс. Она позволяет соединять детали большой толщины и сложной конфигурации, когда применение других методов сварки невоз­

Рис. 27. К расчету сварных швов.

электроэнергии незначительны, снижаются требования к чистоте свариваемых поверхностей. Все это относится к неоспоримым преимуществам ультразвуковой сварки перед другими видами. Физические процессы, протекающие при ультразвуковой сварке металлов и пластмасс, связаны с активизацией атомов на границе двух сред, с повышением уровня энергии, в результате чего и про­ исходит соединение.

П р о в е р к а на п р о ч н о с т ь с в а р н ы х с о е д и н е н и й . Прямой стыковой шов (рис. 27, а) рассчитывается на растяжение (сжатие) по формуле

где Р — растягивающее (сжимающее) усилие; Ь — длина шва; h — толщина более тонкой из свариваемых деталей; [а]р — допускае­ мое напряжение сварного шва при растяжении (сжатии).

Если сварной шов, помимо силы Р, испытывает действие момен­ та М (рис. 27, б), расчет ведется по формуле

52

Прямой лобовой шов (рис. 27, в ) проверяется по напряжениям среза

где [а]Ср — допускаемое напряжение на срез сварного шва.

Соединение пайкой

В отличие от сварки соединение деталей пайкой происходит при нагреве последних до температуры плавления припоя (связующего металла или сплава), которая должна быть ниже температуры плавления материалов деталей. Соприкасающиеся поверхности перед пайкой должны быть очищены от грязи, жира и окисной пленки. Для снятия окисной пленки, образующейся на металле,, а также для лучшей смачиваемости металла припоем применяют специальные химические вещества, называемые флюсами. Разли­ чают флюсы защитные и химически активные. Защитные флюсы (бескислотные) только предохраняют предварительно очищенную от окислов деталь во время пайки. Сами они не вызывают окисле­ ния материалов, поэтому после пайки не требуется удаления их остатков. К защитным флюсам относится канифоль. Защитные флюсы применяются в электромонтажных работах. Химически активные флюсы (бура, хлористый цинк) сами очищают поверх­ ность от окислов, но после пайки вызывают коррозию, поэтому их удаление необходимо. Помимо указанных, применяются флюсы, сочетающие свойства защитных н химически активных (флюс ЛТИ120, глицериновая паста). С помощью таких флюсов пайке подвергаются детали из разнообразных металлов и сплавов без предварительной зачистки.

В зависимости от температуры плавления все припои разделя­ ются на легкоплавкие (с температурой плавления до 400° С) и тугоплавкие (с температурой плавления выше 400° С).

К мягким (легкоплавким) припоям относятся: оловянно-свин­ цовые, висмутовые, кадмиевые. Достоинства мягких припоев за­ ключаются в низкой температуре плавления, хорошей электропро­ водности, высокой плотности соединения. Однако места пайки не стойки против коррозии, обладают невысокой механической проч­ ностью. Для увеличения механической прочности детали перед пайкой соединяют внахлест различными способами, а для защиты от коррозии покрывают лаком или краской.

Высокую механическую прочность соединения обеспечивает пайка твердыми припоями, температура плавления которых выше 400° С. К твердым припоям относятся: серебряные, медно-цинковые, медно-фосфористые, чистая медь, латуни Л62 и Л 6 8 . Припои мед­ но-цинковые и медно-фосфористые применяются для соединения деталей, несущих лишь статическую нагрузку, когда требуется повышенная жидкотекучесть припоя — при «тонкой» пайке. Удар­

53

ная нагрузка и вибрация этими припоями не выдерживается вследствии их хрупкости. Прочное соединение стальных деталей созда­ стся с помощью латунных припоев и чистой меди. Серебряные припои (особенно ПСр45) применяются в наиболее ответственных соединениях. Они отличаются хорошей жидкотекучестью, вязкостью, устойчивостью против коррозии, стойкостью к ударам и вибрациям. Пайка твердымиприпоями позволяет соединять детали встык, покрывать места соединения лаком с высокой температурой сушки

(до 100° С).

Твердые припои могут быть изготовлены в виде прутков, тонких листов и гранул. Если позволяет метод нагрева детали при паянии и характер соединения, применяются кольца или прокладка из ма­ териала припоя. Это обеспечивает более равномерное распределе­ ние припоя и более экономичное использование его. Размеры про­ волоки в зависимости от площади соединения берутся обычно от 0,4 до 1,5 мм, фольга делается толщиной 0,05—0,1 мм. Для пайки алюминия, которая обычно затруднена из-за прочной окисной плен­ ки, применяют алюминиево-цинковые сплавы. Пайка производится специальными ультразвуковыми паяльниками. Жало паяльника выполняется из магнитострикционного материала (никеля, пермал­ лоя). Ультразвуковые колебания легко разрушают окисную пленку.

Соединение склеиванием и замазкой

Двумя предыдущими способами невозможно соединить детали металлические с неметаллическими. В этом случае применяют клеи

изамазки. Склеивание широко применяется для соединения дета­ лей из пластмасс, бумаги, металла, дерева, картона, стекла, ткани

ит. д. Смоляные клеи (например, марок ПУ2, БФ2, БФ4 и т. д.) представляют собой растворы фенольно-формальдегидных смол. При температуре 6—160°С они полимеризуются, т. е. пере­ ходят в нерастворимое состояние. Эти клеи обеспечивают высокую прочность соединения, устойчивость против воздействия влаги, температуры, бензина, масел, стойкость при вибрации. Благодаря всем перечисленным свойствам, смоляные клеи широко применяют

ся в приборостроении для соединения почти всех материалов. Полиметакриловый клей марок Л1, Л2 применяется для склеи­

вания деталей из органического стекла. Кроме того, для склеива­ ния оргстекла применяется уксусная кислота.- Бальзам используется для склеивания оптических деталей (линз, призм и т. п.). Феноль­ ные и бакелитовые клеи применяются для склеивания бумаги, де­ рева, тканей, пластмасс и т. д.

Для придания корпусам приборов надлежащей герметичности, плотности соединения металла со стеклом без сжатия, а также для крепления мелкой арматуры применяются замазки. Они делятся на две группы: замазки, твердеющие вследствии физических воз­ действий, вызванных изменением температуры (сургуч, канифоль), и замазки, твердеющие вследствие внутренних химических изме­ нений (гипс, бакелит, цемент, магнезитовые замазки). Замазки

-54

должны обладать малой усыхаемостью, хорошей прилипаемостыо- к поверхностям соединения деталей. Тепловой коэффициент рас­ ширения замазки не должен сильно отличаться от теплового коэф фициента расширения соединяемых деталей. Замазки не должны быть химически активными по отношению к соединяемым деталям, а также гигроскопичными.

Соединение заформовкой

При этом виде соединения одна деталь погружается в материал другой, находящийся в жидком или тестообразном состоянии в специальной пресс-форме. После застывания материала, происхо­ дит прочное неразъемное соединение деталей, Заформовка приме­ няется для уменьшения стоимости изготовления, а также для электрической и 'тепловой изоляции деталей (зажимы, рукоятки и т. д.). В приборостроении применяют заформовку в пластмассу или металл и заформовку металлических деталей в стекло. .

Рис. 28. Соединение деталей заформовкой.

Для прочностисоединения при заформовке в пластмассу или металл (алюминиевые, цинковые сплавы и т. п.) цилиндрические детали снабжаются буртиками или канавками (рис. 28, а ). В штам­ пованных деталях часть материала высекают и отгибают концы (рис. 28,6), для большего проникновения пластмассы предусматри­ вают отверстия (рис. 28, в). Для наиболее равномерного распре­ деления напряжений в пластмассе заформовка большого количества мелких деталей должна производиться симметрично.

Заформовка металлических деталей в стекло широко применя­ ется в химическом приборостроении. Здесь основным требованием к соединению является герметичность. Необходимая герметичность обеспечивается только при выполнении следующих условий: по­ верхность детали должна быть хорошо смачиваема расплавленным

при указанных условиях произойдет растрескивание стекла. Для обеспечения хорошей смачиваемости расплавленным стеклом ме­

55•

талл должен иметь плотный поверхностный слой. Стальные детали, окисный слой которых является рыхлым и непрочным, покрыва­ ются предварительно медью, у которой окисная пленка твердая и плотная.'

Соединение запрессовкой

При запрессовке соединение получается созданием натяга в со­ единяемых деталях. Удобнее всего соединять детали, имеющие

варительно изготавливая детали по скользящей посадке более

Соединение расклепыванием

Этот вид соединения выполняется с помощью вспомогательных деталей — заклепок или специальных выступов — цапф, имеющих­ ся на одной из соединяемых деталей и выполняющих роль заклеп­ ки. Заклепки применяют сплошные и пустотелые с различными конфигурациями головок. Материалом для заклепок служит мяг­ кая сталь, медь, алюминий, латунь. Пустотелые заклепки исполь­ зуют для соединения деталей из изоляционных материалов (фиб­ ры, текстолита, гетинакса, кожи). В этом случае замыкающую го­ ловку создают без ударов, благодаря чему материал деталей пре­ дохраняется от повреждения. Цапфы применяются для крепления стоек, зубчатых колес, контактов, экранов и т. д. Примеры соеди­

дится к проверке прочности на разрыв материала деталей и на срез

■56