Область применения клепаных (заклепочных) соединений

В современном машиностроении область применения клепаных соединений все более сокращается по мере совершенствования методов сварки. В настоящее время клепаные соединения применяются в тех случаях, когда сварные соединения недопустимы, а именно:

• в конструкциях, воспринимающих значительные вибрационные и ударные нагрузки при высоких требованиях к надежности соединения;

• при изготовлении конструкций из несвариваемых материалов (дюралюминий, текстолит и др.), например, в самолетостроении. Достаточно сказать, что в одном самолете можно насчитать более 2 млн. заклепок.

• в соединениях окончательно обработанных высокоточных деталей, для которых недопустимы нагрев и деформации, сопутствующие сварке.

Наиболее часто заклепочные соединения применяют:

• в авиа- и судостроении – обивка фюзеляжа, корпуса;

• в строительных сооружениях – мосты, фермы;

• в общем машиностроении – крепление зубчатых венцов к дискам колес, лопаток в турбинах, фрикционных накладок, соединение элементов рам грузовых автомобилей и составных сепараторов подшипников качения.

Сварные соединения

Сварка - это технологический процесс соединения твёрдых материалов (металлов и некоторых неметаллов) в результате действия межатомных сил, которое происходит при местном сплавлении или совместном пластическом деформировании свариваемых деталей конструкций.

Электросварка - один из способов сварки, использующий для нагрева и расплавления металла электрическую дугу, образующуюся между электродом и свариваемым металлом.

Температура электрической дуги (до 7000°С) значительно выше температуры плавления всех известных металлов, поэтому процесс дуговой сварки сопровождается быстрым и эффективным расплавлением свариваемых деталей в зоне соединения.

В процессах электродуговой сварки применяются как плавящиеся, так и неплавящиеся электроды (угольные, графитовые, вольфрамовые). В первом случае формирование сварного шва происходит плавящимся электродом, во втором случае - расплавлением присадочного материала (проволоки, прутков и т. п.), которую вводят непосредственно в сварочную ванну.

Электродуговую сварку часто выполняют в среде защитного газа (аргона, гелия, углекислоты или их смесей) для защиты металла сварного шва от окисления. Газы подаются в зону дуги из сварочной головки в процессе электросварки.

Различают электродуговую сварку переменным и постоянным током. Сварка постоянным током меньше разбрызгивает металл, поскольку отсутствует амплитудное колебание напряжения, инициирующие разбрызгивание.

Электродуговую сварку классифицируют по разным технологическим признакам: по степени механизации (ручная, полуавтоматическая, автоматическая, по роду используемого электрического тока (постоянный с плюсом на электроде, постоянный с минусом на электроде, переменный), по типу дуги (зависимая дуга, независимая дуга), по свойствам электрода (плавящийся, неплавящийся), по свойствам материала покрытия электродов и некоторым другим показателям.

Соединение деталей при сварке сопровождается местным нагревом соединяемых поверхностей до расплавленного или пластичного состояния. Сваркой можно  соединять как металлические, так и неметаллические детали.

 

Сварное соединение считается наиболее совершенным неразъемным  соединением.

Преимущества:

• равнопрочность соединенных поверхностей,

• экономия материала;

• уменьшение массы по сравнению с заклепочными соединениями,

• высокая производительность и технологичность процесса сварки.

Недостатки:

• появление температурных напряжений и концентрация напряжения,

• коробление тонкостенных деталей.

Виды сварки:

• электродуговая,

• электроконтактная,

• газовая (химическая),

• сварка трением, 

• сварка взрывом,

• сварка ультразвуком и др.

 Наиболее распространенными видами сварки являются электродуговая, электроконтактная и газовая (химическая). Также применяют новые виды сварки – трением,  взрывом, ультразвуком и др.

 При электродуговой сварке под действием теплоты электрической дуги оплавляются соединяемые поверхности и их металл вместе с металлом электрода, обмазанным защитным покрытием или под слоем флюса, образуют прочный шов. Таким образом свариваются конструкционные стали любых марок. Электродуговая сварка высоколегированных  сталей, а также сплавов на основе алюминия, меди, молибдена проводится в среде защитного газа – аргона или гелия. Металл практически неограниченной толщины позволяет сваривать электрошлаковая сварка. 

 При небольшой толщине свариваемых деталей применяют контактную сварку, основанную на использовании повышенного омического сопротивления в стыке деталей. Контактная сварка – высокопроизводительный вид сварки, широко применяемый в массовом производстве кузовов автомобилей, металлической обшивки железнодорожных вагонов, корпусов самолетов, арматуры, сварных труб, тонкостенных резервуаров и т.п. К видам контактной сварки относятся стыковая, точечная и шовная сварка.

 При газовой сварке разогрев соединяемых поверхностей и прутка присадочного материала обеспечивается сгоранием газа (ацетилена) в струе кислорода. Такая сварка применяется для герметичного соединения деталей относительно малой толщины.

Виды соединений при электродуговой сварке

 При электродуговой сварке в зависимости от взаимного расположения деталей отличаются соединения

• встык,

• внахлест,

• тавровове,

• угловое.

 При этом увеличение толщины деталей нуждается в дополнительной обработке поверхностей.

Рис. 7 Виды сварных соединений

Стыковое соединение

Стыковое соединение представляет собой соединение двух листов или труб их торцевыми поверхностями. Данное соединение является самым распространенным, благодаря меньшему расходу металла и времени на сварку.

Стыковое соединение может быть, в зависимости от расположения шва:

• - Односторонним

• - Двусторонним

По подготовке соединения под сварку, в зависимости от толщины свариваемых изделий:

• - Без скоса кромок

• - Со скосом кромок

Рис. 8 Типы стыков

Тавровое соединение

Тавровое соединение представляет собой два листа, когда между ними образуется соединение в виде буквы «Т». Как и в случае со стыковыми соединениями, в зависимости от толщины металла выполняется сварка с одной или с обеих сторон, с разделкой или без. Основные типы таврового сварного соединения представлены на рисунке.

Точечная сварка

 Для соединения деталей из тонколистового материала применяют точечную контактную сварку.  Соединение при точечной сварке рассчитывают на срез.

 При точечной сварке наблюдается большая концентрация напряжений, поэтому такие соединения плохо работают при переменных нагрузках.