Сборка температурным деформированием

Позволяет произвести сборку наименьшими усилиями (свободное соединение) и минимальными повреждениями. Это достигается нагревом отверстия (но ниже температуры структурных изменений) или охлаждением вала (сухой лёд −79°C, жидкий азот −198,6°C), либо использованием обоих методов одновременно. При сильном нагреве охватывающей детали при сборке может возникнуть «спекание», при котором соединение окажется неразборным.

Сборка стеклянного импеллера на стеклянный вал в стеклянном химическом реакторе (стекло в виде стеклоэмалевого покрытия на металл) с помощью охлаждения вала жидким азотом. Азот подаётся по каналу внутри вала.

Значения натягов NMIN и А^тах выбранной посадки подсчитывают с учетом рассеивания размеров отверстия и вала по формулам:

Отверстия TD=ES-EI (1)

Вала Td= es-ei (2)

где ES и EI — верхнее и нижнее отклонения размера отверстия; es и ei — верхнее и нижнее отклонения размера вала;

среднее отклонения размеров:

Отверстия Em=0,5(ES+EI) (3)

Вала em=0,5(es+ei) (4)

средний натяг посадки

Nm=em-Em (5)

При сборке соединения запрессовкой сила запрессовки

Fn=Пdlpтmaxfп (6)

где рт max= (Nmax —w) PmM ~~ давление от наибольшего натяга Wmax выбранной посадки; /п — коэффициент трения при запрессовке.

Материал деталей соединения fn

Сталь — сталь 0,20

Сталь — чугун 0,14

Сталь — бронза, латунь 0,10

Чугун — бронза, латунь 0,08

При сборке соединения с использованием температурного деформирования определяют: 1)температуру нагрева охватывающей детали

2)Температуру охлаждения охватываемой детали

Достоинства и недостатки

Достоинства соединений: достаточно простая технология получения соединения; хорошее центрирование соединяемых деталей; способность воспринимать значительные динамические нагрузки, удары, колебания.

возможность соединения деталей любых форм;

герметичность и плотность соединения;

бесшумность технологического процесса натяга;

Недостатки: большое рассеяние прочности соединения среди одной партии в связи с разбросом действительных размеров сопрягаемых поверхностей деталей в пределах их полей допусков и значений коэффициента трения; снижение усталостной прочности валов в зоне посадки вследствие концентрации напряжений; трудности неразрушающего контроля прочности соединения; сложность сборки и разборки при больших натягах и размерах соединяемых деталей; возможность повреждения посадочных поверхностей при разборке.

Возникновение остаточных напряжений в свариваемых элементах;

коробление деталей из-за неравномерного нагрева в процессе сварки;

зависимость качества шва от исполнителя и трудность контроля; применение автоматической сварки устраняет этот недостаток.

Склонность к образованию трещин в местах перехода от шва к цельному металлу вследствие термических напряжений, возникающих при остывании

Применение

Сборка с нагревом наиболее часто рекомендуется для соединений, у которых конструкцией предусмотрены значительные натяги, а также для соединений, охватывающая деталь которых выполнена из материала с высоким коэффициентом линейного расширения, а сами соединения подвергаются воздействию повышенных температур. Если такие соединения собрать без нагрева, то в процессе эксплуатации их прочность значительно снизится. В зависимости от величины натяга и конструкций деталей нагрев можно проводить в кипящей воде, горячем масле (+120 °С), в нагревательных печах, с помощью газовых горелок, электрических и индукционных нагревателей. Если температура должна быть выдержана в узком диапазоне, то нагрев целесообразно вести в жидкостной среде, например в минеральном масле. Обычно это делают в специальных ваннах, которые нагревают в электрических или индукционных печах. Для нагрева крупных деталей кольцевой формы (зубчатые колеса, муфты; шкивы) часто используется нагрев индукционными токами. . Нагрев охватывающей детали должен быть равен суммарной величине максимального натяга с увеличением его на 1/3 (для обеспечения-необходимого теплового зазора, обеспечивающего свободную сборку), Например, необходимо определить температуру нагрева охватывающей детали (материал сталь 45) при термической сборке соединения 0 100 Г/лб, По ГОСТ 25347—82 = 73 мкм. После увеличения его на 1/3 (25 мкм) необходимое для сборки увеличение охватывающей детали при нагреве должна быть не меньше мк>1, т. е. температура нагрева по данным табл. должна быть не менее 125 °С. Нагрев деталей сложной' формы может быть причиной возникновения температурных напряжений, местных деформаций, снижения твердости и окисления поверхностей деталей. При сборке с применением глубокого холода этих недостатков можно избежать. Для охлаждения деталей в качестве, хладагентов используется, как правило, жидкий азот или твердая углекислота (сухой лед). На практике применяются два способа охлаждения деталей — без контактирования с непосредственным контактированием с хладагентом. Второй способ более простой, установки для охлаждения несложны, а скорость охлаждения деталей значительно выше, чем при бесконтактном охлаждении. Для охлаждения деталей малых и средних размеров в массовом производстве (в двигателе-, тракторо- и станкостроении) в последнее время все шире используется жидкий азот. Диаметр внутренней рабочей части камеры, в которой находится сжиженный азот, должен быть 4, па 75-100 мм больше диаметра охлаждаемой детали. После погружения изделий жидкий азот начинает бурно кипеть вследствие интенсивного газообразования. Особенно сильное кипение азота наблюдается в конце охлаждения, что объясняется повышением теплопроводности металлов при очень низких температурах. После выравнивания температур, т.е. охлаждения изделий до Температуры азота, интенсивность газообразования резко падает. Это обстоятельство может быть использовано для контроля конечной температуры охлаждения изделий. Перед охлаждением поверхности деталей следует тщательно очистить от грязи, масла.Время, необходимое для охлаждения деталей, зависим от материала, из которого изготовлены эти детали . В тех случаях, когда необходимо собрать детали с особенно большим натягом или нет возможности достаточно глубоко охладить деталь, рекомендуется применять комбинированный метод запрессовки, заключающийся в охлаждении охватываемой детали и сравнительно небольшом нагреве охватывающей.

Посадки H/p; P/h - «легкопрессовые». Имеют минимальный гарантированный натяг. Обладают высокой степенью центрирования. Применяются, как правило, с дополнительным креплением.

• Посадка H7/p6 применяется для сопряжения тяжело нагруженных зубчатых колес, втулок, установочных колец с валами, для установки тонкостенных втулок и колец в корпуса.

• Посадки H/r; H/s; H/t и R/h; S/h; T/h - «прессовые средние». Имеют умеренный гарантированный натяг в пределах N = (0.0002 ... 0.0006)D. Применяются как с дополнительным креплением, так и без него. При сопряжении возникают, как правило, упругие деформации.

• Посадки H7/r6 , H7/s6 применяются для сопряжения зубчатых и червячных колес с валами в условиях тяжелых ударных нагрузок с дополнительным креплением (для стандартных втулок подшипников скольжения предусмотрена посадка H7/r6).

• Посадки H/u; H/x; H/z и U/h - «прессовые тяжелые». Имеют большой гарантированный натяг в пределах N = (0.001...0.002)D. Предназначены для соединений, на которые воздействуют большие, в том числе и динамические нагрузки. Применяются, как правило, без дополнительного крепления соединяемых деталей. В сопряжении возникают упругопластические деформации. Детали должны быть проверены на прочность.

• Посадки H7/u7; H8/u8 наиболее распространенные из числа тяжелых посадок. Примеры применения: вагонные колеса на осях, бронзовые венцы червячных колес на стальных ступицах, пальцы эксцентриков и кривошипов с дисками.