Паяные соединения

Пайка — технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем материал (материалы) соединяемых деталей.

Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с тем-пературой 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 по-верхности и равномерности нагрева элементов. Для удаления оксидной плёнки и защиты от влияния атмосферы при-меняют флюсы.

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

Основные критерии: прочность, жесткость, износостойкость, теплостойкость, виброустойчивость, надежность и пр.

Прочность — основной критерий работоспособности деталей, ею гарантируется длительная и надежная работа машины. Расчет деталей машин на прочность производят по формулам сопротивления материалов. В предварительных и проектных расчетах наиболее распространенным методом оценки прочности деталей является сравнение расчетных напряжений s и t с допускаемыми [s] и [t]:

Жесткость — способность деталей машин сопротивляться изменению формы под действием нагрузок. Во многих случаях окончательные размеры деталей принимают по условиям жесткости. Различают собственную жесткость детали, обусловленную деформациями всего материала детали, и контактную, которая связана с деформациями только поверхностных слоев в местах контакта.

Оценка жесткости производится сопоставлением расчетных деформаций (прогибов, углов поворота сечений, углов закручивания и пр.) с допускаемыми. Для большинства деталей (валов, штоков, грузовых и ходовых винтов, станин и т. д.) основное значение имеет собственная жесткость. В этом случае проверочный расчет жесткости конструкции выполняют по формулам сопротивления материалов. Расчет на контактную жесткость деталей машин с начальным контактом в точке (шариковые подшипники) или по линии (роликовые подшипники, зубчатые и фрикционные передачи) производят по формулам контактных напряжений и деформаций. Эти расчеты в деталях машин не рассматриваются.

Износостойкость — это способность материала оказывать сопротивление стиранию. В результате износа изменяются размеры деталей, увеличиваются зазоры, возникают дополнительные динамические нагрузки. Большой износ может привести даже к поломке детали. Износ деталей снижается с повышением твердости и понижением шероховатости трущихся поверхностей. Для повышения износостойкости деталей применяют смазку, термическую и химико-термическую обработку рабочих поверхностей, для изготовления деталей применяют антифрикционные материалы и т. п.

Расчет деталей на износ заключается в определении для трущихся поверхностей соответствующих допускаемых давлений.

Теплостойкость. При нагреве стальных деталей до температуры 300—400° С, а деталей из цветных сплавов и пластмасс — до температуры 100—150° С значительно снижаются механические свойства их и возникает явление ползучести. При чрезмерном нагреве значительно ухудшаются свойства смазочных масел, увеличивается износ, изменяются зазоры, появляются дополнительные динамические нагрузки. Для определения влияния нагрева машины на ее работу выполняют тепловые расчеты.

Виброустойчивость — это способность конструкции работать в заданном диапазоне режимов без недопустимых колебаний. Вибрация чаще всего появляется в результате недостаточной жесткости деталей машин, неуравновешенности вращающихся масс, повышения рабочих скоростей и т. д. Вибрация вызывает дополнительные переменные напряжения, создает шум, ухудшает качество работы машины, а в случае резонанса может вызвать усталостные разрушения деталей и машины.

Надежность (общая) — свойство изделий выполнять в течение заданного времени или заданной наработки свои функции, сохраняя в заданных пределах эксплуатационные показатели. Надежность изделия обусловливается долговечностью, безотказностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью их. Надежность деталей машин в значительной степени зависит от запасов по основным критериям работоспособности и определяется качеством их изготовления.

Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособность до определенного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта.

Основным критерием работоспособности клепанных соединений является прочность, причем при расчетах предполагается, что напряжения в сечениях распределены равномерно.

Основным критерием работоспособности сварных соединений является прочность, причем предполагается, что напряжения в опасных сечениях распределены равномерно.

Основным критерием работоспособности крепежных резьбовых соединений является прочность.

Основными критериями работоспособности ненапряженных шпоночных соединений являются прочность шпонки на срез и прочность соединения на смятие.Расчеты на срез и смятие основаны на предположении, что соответствующие напряжения распределены по сечениям равномерно.

Итак, критерием работоспособности зубчатых передач является износостойкость активных поверхностей зубьев и их изгибная прочность.

Основными критериями работоспособности червячных передач являются износостойкость активных поверхностей и изгибная прочность зубьев червячного колеса.

Основными критериями работоспособности подшипников качения являются износостойкость рабочих поверхностей и долговечность подшипника, а также сопротивление пластическим деформациям.