книги из ГПНТБ / Заплетохин, В. А. Соединения деталей приборов [пособие]

перед пайкой применяют специальные химические вещества — флюсы. Флюсы подразделяются на защитные и химически активные.

Защитные флюсы (канифоль или ее спиртовый раствор) предохра­

няют предварительно очищенную поверхность от окисления при на­ греве в процессе пайки. Химически активные флюсы (бура, хлорис­

тый цинк) очищают поверхность от окислов, однако сами могут вызвать коррозию, поэтому после пайки необходимо удалять остатки флюса. Обычно при панке твердыми припоями применяют химически активные флюсы.

Р а с ч е т на п р о ч н о с т ь с о е д и н е н и й п а й к о й . Проч­ ность паяного шва зависит от механических свойств припоя и мате­ риалов соединяемых деталей. Кон­ струкция соединения и направление приложенных сил определяют дефор­ мацию паяного шва. При действии нагрузки паяпый шов может испыты­ вать деформацию отрыва пли среза.

Наиболее распространенным сое­ динением пайкой является соедине­ ние внахлестку (рис. 41), когда шов испытывает срез. Сопротивление сре­ зу зависит от толщины припоя, за­ полняющего зазоры между деталями. Экспериментально установлено, что максимальная прочность шва дости­

гается в том случае, если толщина шва находится в пределах от 0,075 до 0,125 мм. Поэтому при разработке конструкций соединений пайкой необходимо предусматривать зазор между соединяемымидеталями не более 0,125 мм.

Поскольку толщину шва задают заранее, то прочность паяного соединения внахлестку будет зависеть от рабочей площади шва

Уравнение прочности для листа, поперечное сечение которого при действии силы Q работает на разрыв, имеет вид

Мер

где [о]р — допускаемые напряжения на разрыв листа; [т]ср — допу­ скаемые напряжения на срез припоя.

51

Если паяный шов работает на отрыв, например, в стыковых соеди­ нениях, то расчет па прочность ведут по формуле

где Q — приложенная нагрузка; F p — рабочая площадь паяного шва;

[сг]р — допускаемые напряжения.

Выбор допускаемых напряжений для паяного шва представляет собой сложную задачу, поскольку трудпо учесть все многообразие факторов, влияющих на механические свойства припоя в соединени­ ях. Основной прочностной характеристикой припоев является предел прочности при растяжении апч (приложение 13). Прочность паяного шва зависит от марки припоя, типа соединения (впахлестку или сты­ ковое), материалов соединяемых деталей,, температуры окружающей среды и ряда других факторов.

Допускаемые напряжения для паяных швов можно представить

где п — запас прочности. Для некоторых марок припоев и материалов

соединяемых деталей экспериментально получены значения предель­ ных напряжений (приложение 14). В тех случаях, когда таких дан­ ных нет, предельные напряжения можно определить, исходя из сле­

При повышении температуры окружающей среды прочность паяного шва существенно уменьшается, а при понижении температу­ ры увеличивается. Соотношения (1.55) и (1.56) даны для нормальной температуры.

Пример. Две латунные полутвердые трубки Пт 8X0,75 Л62 (ГОСТ 494—69) соединяют промежуточной втулкой с помощью пай­ ки припоем ПОС 40 ГОСТ 1499—70 (рис. 42). Из условия равнопроч­ ное™ элементов конструкции определить размеры соединительной втулки. Для трубок из латуни Л62 предел прочности при растяжении (Тпч — 340 МПа. Рабочая температура соединения +20° С.

Р е ш е н и е . Расчет произведем по предельным напряжениям. При

52

Паяный шов в рассматриваемом соединении при действии силы Q

работает па срез. В приложении 15 найдем значение предела прочно­ сти при нормальной температуре для соединений внахлестку, паяных припоем ПОС 40, и принимаем это значение как предельные напря­

В качестве заготовки для втулки выберем из сортамента трубу Пт 9X0,5 Л62 ГОСТ 494—69. В приложении 13 найдем условное обо­ значение паяного шва и укажем на чертеже (см. рис. 42).

§ 7. СОЕДИНЕНИЯ СКЛЕИВАНИЕМ

Склеивание — неразъемное соединение деталей с помощью тонко­ го слоя затвердевающего состава, наносимого на соприкасающиеся поверхности.

Склеивание обычно применяют для соединения деталей из одно­ родных или разнородных материалов, когда механический способ соединения нежелателен или невозможен. Благодаря склеиванию-

5 3

можно соединять детали весьма малой толщины, например листы бумаги, ткани, резины и т. и.

Склеивающими свойствами обладают различные вещества, поэто­ му в приборостроении применяют клен с различной рецептурой, оп­ ределяющей в известной мере качества клеевого состава. Выбор типа клея зависит от материалов соединяемых деталей и от внешних усло­ вий, в которых будет работать данный узел.

К клеям предъявляют следующие общие требования: надежпое молекулярное сцепление с поверхностью детали (адгезия), влаго­ стойкость, термостойкость, стойкость к воздействию плесенных гриб­ ков, продолжительное сохранение связующих свойств после приготов­ ления. В некоторых случаях важное значение имеют специфические свойства клеев: стойкость к воздействию кислот, щелочей, масла, бензина и т. п.

По химическому воздействию на материалы соединяемых деталей клеи подразделяются на растворяющие н нерастворяющие. Первые

создают более прочное и надежное соединение, менее чувствительное к воздействию температуры и влажного воздуха.

Клеи подразделяются также на конструкционные, используемые для прочных соединений, и неконструкцпонные, предназначенные для удержания ненагруженных деталей.

Из конструкционных клеев широкое применение получили эпок­ сидные клеи холодного (Д-6, Д-9) и горячего отвердения (Д-16, Д-22, Д-23 и Д-29). Эти клеи универсальны и употребляются для склеива­ ния стали, алюминия и его сплавов, меди и се сплавов, цинка, пласт­ масс, стекла, керамики и других материалов как между собой, так и в различных сочетаниях. Прочность клеевого шва горячего отверде­ ния выше (предел прочности при срезе клееного шва деталей из ста­ ли, соединенных горячим отвердением, составляет 1 • 107 Па, а холод­ ным — 0,75 • 107 Па). Теплостойкость клееных швов горячего отверде­ ния (до 390 К) выше, чем холодного отвердения (до 340 К).

Другие универсальные конструкционные клеи БФ-2 и БФ-4 при­ меняют для склеивания стали, алюминиевых сплавов, некоторых пластмасс, стекла, фарфора, кожи, эбонита и слюды. Клей БФ-4 более эластичен и хорошо сопротивляется вибрациям.

Из неконструкциоиных клеев широко используют нитроклей АК-20 для соединения в разных сочетаниях ткани, целлулоида, тек­ столита, гетннакса, бумаги, кожи, дерева и для соединения этих мате­ риалов с металлами. Неконструкционнып полиметакриловый клей предназначен для склеивания в разных сочетаниях органического стекла и целлулоида, а клей № 88 — для склеивания резины, кожи и ткани с металлами.

Общими недостатками всех клеевых соединений являются: малая долговечность, отсутствие надежного контроля качества склеивания, необходимость нагрева деталей при склеивании почти для всех типов клеев.

П р о ч н о с т ь к л е е в ы х с о е д и н е н и й . Прочность клеевого соединения зависит от многих факторов и прежде всего от свойств клеевого состава.

54

Если клей растворяющий, то прочность соединения составляет 70—80% прочности основного материала. Если клей нерастворяю­ щий, то прочность соединения зависит от физико-механических свойств клея и от сочетания склеиваемых материалов. Основными физико-механическими показателями клеевых соединений являются предел прочности при срезе, предел прочности при отрыве и усилие отдира.

Для многих типов клеев равномерный отрыв при действии нагруз­ ки более желателен, чем срез, а при неравномерном отрыве (отдпре и изгибе) клеевые соединения дают относительно низкую прочность.

Толщина клеевого слоя должна быть в пределах 0,01-ь0,1 мм, так как при большей толщине в процессе затвердевания клей может дать трещины и отойти от поверхности деталей.

Повысить прочность клееного соединения можно за счет увеличе­ ния площади склеивания, которая определяется уравнениями проч­ ности на равномерный отрыв

Конструктивно увеличения площади склеивания достигают при­ менением косого стыка (рис. 43, а), соединений в шпунт (рис. 43,6) п углового в шип (рис. 43, в). Чтобы избежать в конструкциях нерав­

номерного отрыва, кромки соединенных деталей защищают высту­ пами (рис. 43, г) или крышкой (рис. 43,6).

Для увеличения прочности соединения склеивание часто приме­ няют в сочетании с механическим способом, при этом механическое крепление производят при незастывшем клее.

ОО

§ 8. СОЕДИНЕНИЯ ЗАМАЗКОЙ

Соединения замазкой представляют собой соединения с помощью связующей тестообразной массы (замазки), заполняющей зазоры между деталями. Соединение деталей замазкой происходит так же, как и при склеивании, за счет сил молекулярного сцепления, однако слой связующего материала должен быть толще (не менее 0,5 мм).

С помощью замазки соединяют детали из фарфора или стекла с металлами, с пластмассами и другими материалами.

Рис. 44.

На рис. 44 показаны некоторые примеры применения замазок для соединения деталей. Стеклянная трубка в плавких предохранителях соединяется с помощью замазки с латунными колпачками (рис. 44, а). В приборах пыле- и водонепроницаемого исполнения с помощью замазки производится уплотнение поверхностей стыка крышек и фланцев корпусов, а также уплотнение смотровых стекол приборов (рис. 44,б). С помощью замазки устанавливают фарфоровые изолято­ ры в металлических стейках (рис. 44, в). Для предохранения от про­

ворачивания изолятора на его цилиндрической поверхности делают канавки, которые также заполняются замазкой. Замазку широко при­ меняют для крепления металлической арматуры и крепежных дета­ лей в распределительном щите из мрамора (рис. 44, г, д) . Ее исполь­

зуют и как электроизоляционный материал, заполняющий зазоры между токопроводящими деталями.

К замазкам предъявляют следующие общие требования: незначи­ тельное изменение объема при затвердевании (малая усыхаемость), хорошая способность к сцеплению с поверхностями соединяемых де­ талей, химическая нейтральность к материалам соединяемых дета­ лей, негигроскопичпость и устойчивость при температурных измене­ ниях.

По физическим свойствам замазки подразделяются на три группы: плавящиеся, быстро схватывающие и неотвердевающие.

Плавящиеся замазки при обычной температуре твердые, поэтому

для заполнения зазоров между деталями их необходимо нагреть л<> перехода в пластическое состояние, а после заполнения зазоров висы.

56

Г Л А В А II

Р А 3 Ъ Е М Н Ы Е С О Е Д IIIIЕ IIIIЯ

§ 1. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Резьбовым называют разъемное соединение деталей, осуществляе­ мое путем их свинчивания. Резьбовые соединения широко приме­ няют при конструировании в тех случаях, когда необходимо обеспе­ чить многократную сборку и разборку узла при изготовлении и при эксплуатации. В современных конструкциях резьбовые детали со­ ставляют более половины общего количества деталей.

Резьбовые соединения обеспечивают высокую надежность п удоб­ ства при сборке и разборке. Большинство применяемых крепежных резьбовых деталей охвачены стандартами — это определяет их взаи­ мозаменяемость. Большая номенклатура стандартных резьбовых деталей, удовлетворяющих различным требованиям, обусловливает их широкое использование в конструкциях.

К недостаткам резьбовых соединений следует отнести значитель­ ную концентрацию напряжений в отдельных точках и нетехнологичность некоторых конструкций.

Классификация резьб и области их применения

Резьба образуется путем нанесения на поверхности детали вин­ товых канавок с сечением специального профиля. Нарезание резьбы осуществляют резцами на станке, накатыванием на стержне плаоотгнами или роликами и вручную плашками и метчиками.

Образовавшиеся при нарезании выступы называют витками резь­

которого нарезана резьба,— гайкой.

По направлению вращения винтовой линии резьбы разделяются на правые плевые. Резьба является правой, если ее витки поднимают­ ся по цилиндру слева вверх направо (рис. 45, а), и левой, если ее

витки поднимаются по цилиндру справа вверх налево (рис. 45,6). Основной для крепежных деталей является правая резьба. Левую резьбу применяют очень редко, например, если при работе соедине­ ния возможно самоотвинчивание правой резьбы. На головках дета­ лей с левой резьбой предусматривается нанесение меток в виде про­

58

резон, а в обозначениях левой резьбы на чертежах указывается со­ кращенно лев, например М12 лев.

Все основные параметры резьбы взаимосвязаны н в значительной мере определяются шагом резьбы. Шагом резьбы является расстоя­

ние между параллельными сторопамп двух рядом лежащих витков, измеренное вдодъ оси. Резьба, образованная одной винтовой линией, называется однозаходной. Резьба, образованная

несколькими винтовыми ли­ ниями, называется многозаходной (рис. 45, в). Для мно-

гозаходных резьб применяет­ ся дополнительная характе­ ристика — ход резьбы, равпый

на торце винта по количеству сбегов винтовых ниток. При одном обо­ роте многозаходного винта в неподвижной гайке винт переместится вдоль своей оси па расстояние, равное ходу, поэтому для завинчива­ ния многозаходного винта требуется меньший угол поворота, чем для завинчивания однозаходного винта. Многозаходные резьбы не реко­ мендуют для крепежных деталей, но широко используют в винтовых '

передаточных механизмах.

К основным параметрам резьбы (рис. 46) относятся наружный (номинальный) диаметр d, средний диаметр dcp и внутренний

59