5.2.3. Паяные и клеевые соединения

Паяными называют соединения с помощью припоя. Припой представляет легкоплавкий присадочный материал, который растекаясь по нагретым поверхностям соединяемых деталей. Образует при охлаждении паяный шов, диффузионно и химически связанный с материалом деталей.

Нагрев припоя и деталей при пайке выполняют паяльником, газовой горелкой, в печках и пр. Непосредственно перед пайкой поверхности деталей очищают от грязи, масел, окислов и обезжиривают.

Для уменьшения вредного влияния окисления поверхностей деталей применяют специальные флюсы (на основе буры, хлористого цинка, канифоли и др.); паяют в среде нейтральных газов или в вакууме.

При конструировании паяных изделий выбирают основной материал, припой и способ пайки. Паяемость основного материала припоями, обеспечивающими прочность, является главным условием его выбора. Припои должны хорошо смачивать обезжиренные поверхности деталей.

Для получения качественного паяного соединения температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления материала соединяемых деталей. В качестве припоев применяют как чистые металлы, так и сплавы. Чаще других применяют припой на основе олова, меди, серебра, латуни: олово свинцовые (ПОС), медно-цинковые (ПМЦ), серебряно-медные (ПС), которые регламентированы стандартом.

Расчет паяных соединений встык и внахлестку аналогичен расчету сварных соединений.

Условия прочности:

для стыковых соединений

σ = F/(δв) ≤ [σ'], (5.20)

для нахлесточных соединений

τ = F/(вℓ) ≤ [τ'], (5.21)

где δ – толщина соединяемых деталей;

в и ℓ - ширина и длина площади контакта А = вℓ;

[σ'] и [τ'] – допускаемые напряжения в паяном шве.

Паяные соединения и конструкции получили широкое распространение в машино- и приборостроении. Пайкой получают соединения не только из однородных, но и разнородных металлов; черных и цветных металлов; стекла и др.

Примеры применения паяных соединений: радиаторы автомобилей и тракторов, тонкостенные трубопроводы, камеры сгорания жидкостных реактивных двигателей, лопатки турбин и насосов, электроприводы, электропроводка, электроизмерительные и другие приборы.

Клеевыми называют соединения с помощью клея – вещества, способного соединять материалы и удерживать их вместе путем скрепления поверхностей.

Эти соединения подобны паяным, но только вместо припоя на соединяемые поверхности кисточкой или с помощью пульверизатора наносится слой клея. Процесс склеивания включает подготовку поверхностей деталей, их очистку, обезжиривание, нанесение клея, открытую выдержку, подсушивание клеевой пленки, сборку деталей с обеспечением определенного на них давления, отвердевание клея при определенной температуре.

Прочность клеевого соединения зависит от толщины слоя клея. Рекомендуемая толщина составляет 0,05…0,15 мм и зависит от вязкости клея и давления при склеивании.

В настоящее время имеется более 100 марок клеев на основе синтетических смол с различными физико-химическими свойствами типа ПУ, БФ, ВК, ВС, МПФ, ПЭФ,88 и др.

Основным достоинством клеевых соединений является возможность соединения деталей из разнородных, особенно тонколистовых материалов, не поддающихся сварке и пайке.

К недостаткам этих соединений следует отнести низкую прочность при неравномерном отрыве и ограниченную теплостойкость.

Благодаря созданию высококачественных клеев на основе полимеров, соединению склеиванием подвергаются практически все материалы: стали, сплавы, медь, серебро, древесина, пластики, фарфор, ткани, кожа и др.

Клеевые соединения широко применяют в самолето-и ракетостроении, при изготовлении электро- и радиооборудования, в приборостроении.

По конструкции клеевые соединения аналогичны сварным, т.е. они могут быть стыковые, нахлесточные и тавровые. Клеевые соединения лучше работают на сдвиг, хуже – на отрыв. Наибольшее применение находят нахлесточные соединения, как обеспечивающие наибольшую прочность.

Клеевые соединения рассчитываются на прочность по формулам, аналогичным для расчета сварных соединений, т.е. условие прочности при сдвиге соединения внахлестку имеет вид:

τ = F/вℓ ≤ [τ_С], (5.22)

где в и ℓ - ширина и длина нахлестки;

[τ_С] – допускаемое напряжение при сдвиге, определяемое экспериментально для каждого типа клея и приводится в справочниках.

Контроль качества соединений осуществляют рентгеновским методом, инфракрасными лучами и т.д.