2.2. Термические методы сборки

2.2.1. Сборка с нагревом охватывающей детали

Этот метод применяют чаще всего в тех случаях, когда в соединении предусмотрены конструкцией значительные натяги. При тепловых посадках создаются натяги, средняя величина которых примерно в 2 раза больше натягов при обычных прессовых посадках.

Нагрев применяют при сборке тяжелонагруженных соединений, требующих высокой прочности, а также когда охватывающая деталь выполнена из материала, имеющего высокий коэффициент линейного расширения, а соединение в процессе работы в машине подвергается воздействию повышенных температур. Если такое соединение собрать без нагрева, то в процессе эксплуатации прочность его значительно снизится. Нередко нагрев деталей применяют и при сравнительно небольших натягах. Тогда это облегчает процесс сборки и способствует сохранению качества поверхностей сопрягаемых деталей.

В одних и тех же условиях прочность тепловых посадок при передаче крутящего момента в 2–3 раза больше прочности обычных прессовых посадок. Объясняется это тем, что при тепловых посадках микронеровности сопрягаемых поверхностей не сглаживаются, как при холодной запрессовке, а как бы сцепляются друг с другом. Время на запрессовку крупногабаритных деталей с нагревом или охлаждением сокращается в 2–4 раза. Кроме того, часто упрощается и удешевляется сборочное оборудование, так как отпадает надобность в тяжелых прессах.

В сопряжении от натяга возникает напряжение, которое должно быть меньше предела текучести материала детали:

,

где К_ - коэффициент линейного расширения материала детали;

t_о – температура охлаждения охватываемой детали;

Е – модуль упругости.

В таблице 1 приведены коэффициенты линейного расширения некоторых материалов.

В зависимости от конструкции и назначения охватывающей детали ее нагревают в газовых или электрических печах в воздушной или жидкостной среде. Если температура деталей должна быть выдержана в узком диапазоне, то целесообразно вести нагрев в жидкостной среде. При этом минеральное масло заливают в металлический бак с тепловой изоляцией, снабженный нагревательными спиралями, по которым пропускают электрический ток.

Применяются также индукционные печи в виде стального корпуса с обмоткой из шинной меди. Тепло создается вихревыми токами перемагничивания металлического корпуса. Температура (170–200 С) в печи регулируется термосигнализатором.

Крупные охватывающие детали нагревают переносными электроспиралями, устанавливаемыми в отверстии с зазорами 20–40 мм.

Таблица 1

Коэффициенты линейного расширения

Материал	К106, мм на 1м и 1С
	При нагревании	При охлаждении
Сталь и стальное литье	11	- 8,5
Чугунное литье	10	- 8
Ковкий чугун	10	- 8
Медь	16	-14
Бронза	17	- 15
Латунь	18	- 16
Алюминиевые сплавы	22	- 18
Магниевые сплавы	26	- 21

Венцы крупных зубчатых колес, муфт, шкивов и других деталей кольцевой формы нагревают также индукционными токами. Для этих целей применяются электроиндукционные установки промышленной частоты. При индукционном нагреве тепло генерируется непосредственно в теле детали, в той части, где предполагается осуществить сборку. Это позволяет произвести нагрев (350 - 370 С) с большой скоростью, поэтому не образуется окалины, что является преимуществом этого метода нагрева. Нагрев детали регулируется изменением напряжения в первичной цепи, а также изменением числа витков обмотки путем подключения или отключения части их.

Охлаждают охватывающую деталь (после ее установки) в печи, потоком воздуха, в масляной ванне или омыванием водным раствором нитрита натрия. В первом случае дополнительные напряжения в детали минимальны, а при охлаждении раствором или маслом они могут достигать значительной величины.

Прочность соединений, выполняемых с нагревом охватывающей детали, повышается, если поверхность сопряжения покрывается промежуточным слоем материала: при покрытии свинцом в 1,4 раза и цинком – в 2,7 раза. Прочность возрастает также при применении синтетических покрытий (ВДУ-3, ГЭН-150/В) – при толщине пленки 20 мкм примерно в 1,6 раза. Большая толщина лаковой пленки не рекомендуется.

Покрытие посадочных поверхностей пленкой способствует сохранению их при распрессовке соединения, а также предохраняет от задиров при сборке и от коррозии.