Паяные соединения
Паяные соединения — неразъемные соединения, образуемые силами молекулярного взаимодействия между соединяемыми деталями и присадочным материалом, называемым припоем. Припой-сплав (на основе олова, меди, серебра) или чистый металл, вводимый в расплавленном состоянии в зазор между соединяемые деталями. Температура плавления припоя ниже температуры плавления материалов деталей. По конструкции паяные соединения подобны сварным (рис. 12, а - в). преимущественное применение имеют соединения внахлестку. Стыковое соединение и соединение втавр применяют при малых нагрузках.
Рис.12 Технология пайки
В отличие от сварки пайка позволяет соединят не только однородные, но и разнородные материалы: черные и цветные металлы, сплавы, керамику, стекло и др.
Рис. 13. Конструкции паяных соединений: а – внахлестку; б – с двумя нахлестками; в – встык; г – косым швом; д – встык с двумя нахлестками; е – в тавр.
При пайке поверхности деталей очищают от окислов и обезжиривают с целью получения хорошей смачиваемости поверхности припоем качественного заполнения им зазоров. Нагрев припоя и деталей в зависимости от их размеров осуществляют паяльником, газовой горелкой, электронагревом, в термических печах и др. Для уменьшения вредного влияния окисления поверхности деталей при пайке применяют флюсы (на основе буры, канифоли, хлористого цинка), а также паяют в вакууме или в среде нейтральных газов (аргон). Расплавленный припой растекается по нагретым поверхностям стыка деталей и при охлаждении затвердевает, прочно соединении детали.
Припой с температурой плавления до 400 °С называют легкоплавкими. Наиболее широкое применение имеют оловянные-свинцовые, оловянно-свинцовые сурьмянистые припои (ПОС90, ПОС61). Эти припои не следует применять для соединений, работающих при температуре свыше 100 °С или подверженных действию ударных нагрузок.
Припои с температурой плавления свыше 400 0С называют тугоплавкими (серебряные или на медной основе). Припой на медной основе (ВПр1, ВПр2) отличаются повешенной хрупкостью, их применяют для соединения деталей, нагруженных статической нагрузкой. Серебряные припои (ПСр40, ПСр45) применяют для ответственных соединений. Они устойчивы против коррозии и пригодны для соединения деталей, воспринимающих ударную и вибрационную нагрузки.
Достоинством паяных соединении является возможность соединения разнородных материалов, стойкость против коррозии, возможность соединения тонкостенных деталей, герметичность, малая концентрация напряжений вследствие высокой пластичности припоя. Пайка позволяет получать соединения деталей в скрытых и труднодоступных местах конструкции.
Недостатком пайки по сравнению со сваркой является сравнительно невысокая прочность, необходимость малых и равномерно распределенных зазоров между соединяемыми деталями, что требует их точной механической обработки и качественной сборки, а также предварительной обработки поверхностей перед пайкой.
Применение паяных соединений в машиностроении расширяется в связи с внедрением пластмасс, керамики и высокопрочных сталей, которые плохо свариваются. Пайкой соединяют листы, стержни, трубы и др. Ее широко применяют в автомобилестроении (радиаторы и др.) и самолетостроении (обшивка с сотовым промежуточным заполнением). Пайка является одни из основных видов соединений в радиоэлектронике и приборостроении.
Клеевые соединения.
Клеевыми соединениями называют неразъемные соединения с помощью клея, образующего между деталями соединения тонкую прослойку. Клеевые соединения получили широкое распространение благодаря созданию конструкционных высокопрочных клеев на основе синтетических полимеров. Иногда склеивание – единственный способ соединения деталей из различных материалов.
Технология создания клеевых соединений состоит из подготовки склеиваемых поверхностей деталей путем очистки их от пыли, обезжиривания и образования шероховатости зачисткой наждачной шкуркой или обработкой пескоструйным аппаратом; нанесения клея на эти поверхности и сборки деталей соединения; выдержки соединения при требуемых давлении и температуре.
Таблица 3. Механические характеристики клеев
Типы клеев |
Прочность Н/мм2 |
|
8 45 35 23 |
нахлесточные
стыковые по косому срезу
Рис. 13 Наиболее распространенные виды клеевых соединений
Прочность клеевого соединения определяется силами адгезии и когезии. Адгезией клея называется способность его к сцеплению со склеиваемыми поверхностями (подложкой), а когезией - сцепление между частицами самого клея.
Силы адгезии объясняются адсорбционными, диффузионными и электрическими явлениями. При склеивании между собой, например, термопластов большое значение имеют диффузионные процессы, при которых происходит взаимное проникновение молекулярных цепей в поверхностные слои склеиваемых материалов. Для склеивания пористых материалов, например, пенопластов, большое значение имеет механическая адгезия, т. е. затекание жидкого клея в поры и его затвердевание. При склеивании материалов с незначительной пористостью преобладает действие межмолекулярных сил на границе раздела клеевой пленки и склеиваемого материала. Когезионные силы определяются в основном межмолекулярным взаимодействием.
Прочность клеевого соединения зависит от подготовки поверхности склеиваемых элементов, толщины клеевого слоя, давления при склеивании, длительности и температуры выдержки после склеивания. Поверхность склеиваемых материалов должна быть чистой и шероховатой. Оптимальная толщина клеевого слоя должна составлять 0,1 мм.