§ 25. Технологические методы сборки

Необходимая точность сопряжения деталей при сборке обеспечи­вается методами полной, неполной (частичной) и групповой взаимоза­меняемости, а также регулирования и индивидуальной пригонки.

При сборке по принципу полной взаимозаменяемости происходит лишь соединение сопрягаемых деталей и узлов, облег­чается возможность организации поточной работы и кооперирования производства, упрощается снабжение запасными частями и ремонт ма­шин, находящихся в эксплуатации. Эта сборка находит широкое при­менение в массовом и серийном производствах. При ее осуществлении допуски на размеры сопрягаемых деталей, установленные по конст­руктивным соображениям, равны или больше технологических допус­ков на те же размеры. Применение метода полной взаимозаменяемости ограничивается высокой себестоимостью изготовления деталей с узкими допусками, что имеет место при сборке узлов с многозвенными раз­мерными цепями.

При методе неполной (частичной) взаимозаменяемости допуски на размеры сопрягаемых деталей берут большими, чем в случае полной взаимозаменяемости. Требуемая точность замыкающего звена достигается не у всех собираемых объектов. В основе метода лежит известное положение теории вероятности, по которому крайние величины звеньев размерной цепи встречаются гораздо реже, чем средние. Поэтому процент изделий, у которых величина замыкающего звена выходит за пределы требуемого допуска, незначителен. Дополнительные затраты на исправление небольшого количества изделий, малы по сравнению с экономией труда и средств, получаемой мри изготовлении деталей с более широкими допусками. В тех случаях, когда конструктивные допуски меньше технологических, применяют метод групповой взаимозаменяемости. Его сущность заключается в том, что требуемые по конструктивным соображениям

допуски посадок получают путем подбора охваты­вающих и охватываемых деталей, изготовленных с увеличенными до­пусками; при этом соединение деталей производят непосредственным подбором, предварительной сортировкой деталей на группы, сочета­нием сортировки деталей на группы с непосредственным подбором.

При непосредственном подборе сборщик выбирает из всех деталей такие, которые на ощупь или по щупу дают требуемую посадку. Этот метод неприемлем для условий поточной сборки из-за значитель­ных колебаний времени на подбор и зависимости качества посадки от квалификации сборщиков.

При предварительной сортировке деталей па группы метод rpyпповой взаимозаменяемости осуществляют следующим образом:

1. Определяют по чертежу соединения допуск требуемой посадки путем суммирования конструктивных допусков и на размер сопрягаемых деталей (рис. 55).

2. Устанавливают приемлемые для производства расширенные допуски на изготовление сопрягаемых деталей, т. е. технологические допуски и . Эти допуски должны быть по величине кратны конструктивным допускам.

3. Определяют число групп сортировки деталей.

Допуски на детали каждой размерной группы определяют делением технологических допусков на число групп.

Для того чтобы средний зазор S_cp (или натяг) был одинаков у всех размерных групп, необходимо выдерживать условие

и .

При сортировке деталей на группы применяют специальные ин­струменты, приспособления, а также высокопроизводительные сорти­ровочные автоматы. Детали каждой группы маркируют и доставляют на сборку в особой таре.

Комбинация сортировки деталей на группы подбором заключается в том, что в пределах каждой группы производится непосредственный подбор сопрягаемых деталей, чем достигается лучшая посадка. Ком­бинированным методом пользуются, в частности, при сборке преци­зионных подшипников качения и в ряде других случаев точной сборки.

Затраты, связанные с сортировкой деталей на размерные группы, окупаются за счет экономии, получаемой от обработки деталей по ши­роким допускам.

Сборка по методу групповой взаимозаменяемости несколько ус­ложняет ремонт машин, так как номенклатура запасных частей при этом возрастает.

Сущность сборки методом регулировки заключается в том, что на размеры деталей, входящих в узел или комплект, уста­навливают технологические допуски, а требуемую посадку обеспечи­вают введением в размерную цепь дополнительного компенсирующего звена. На рис. 56, а показан узел, собираемый методом регулировки путем индивидуального подбора кольца К. (рис. 56, в) или перемещения втулки В (рис. 56, г). После установления необходимой величины замыкающего звена (зазора х) втулку фиксируют стопорным винтом.

В качестве компенсаторов применяют шайбы, прокладки регули­ровочные винты или втулки с резьбой, клинья и другие элементы.

Преимуществами этого метода сборки являются: возможность про­изводить обработку входящих в узел деталей по расширенным допус­кам, простота сборки при высокой точности ее выполнения; возмож­ность регулировки не только при сборке, но и в процессе эксплуатации. Этот метод широко применяется в машиностроении.

Сборка методом индивидуальной пригонки заклю­чается в том, что заданною точность сопряжения достигают путем ин­дивидуальной пригонки одной из сопрягаемых деталей к другой. На рис. 56, б заданный зазор х обеспечивается пригонкой детали А по толщине.

Пригонкой называют дополнительную ручную или механическую обработку сопрягаемой поверхности деталей в целях получения задан­ной посадки, геометрической точности поверхности и ее качества. Основными видами слесарно-пригоночных работ являются: опиливание, зачистка, шабрение, притирка, полирование, обработка отвер­стий по месту. Их применяют в единичном и мелкосерийном производ­ствах. Они трудоемки и выполняются рабочими высокой квалификации. Весьма актуальна задача уменьшения их объема и механизации.

Опиливание производят в основном для пригонки размеров при сборке или в целях устранения пространственного отклонения, возникшего после обработки детали, например вследствие перераспределения остаточных напряжений. Механизация опиливания достигается применением опиловочных станков, электронапильников, ручных электрических и пневматических машин, установок с гибким валом, вращающих специальные напильники или абразивные головки различной формы. Зачистку личными напильниками производят для удаления заусенцев.

Ш абрение применяют для достижения плоскостности сопрягаемых поверхностей направляющих и перемещающихся по ним кареток; обеспечения плотного прилегания поверхностей разъема соединяемых, деталей; получения требуемой опорной поверхности в подшипниках скольжения. Этот процесс малопроизводителен и трудоемок, его заме­няют шлифованием, тонким растачиванием и другими более производительными методами механической обработки. Механизация шабрения достигается при помощи специальных шабровочных головок с приводом от гибкого вала, а также механических шаберов со встроенными электрическими или пневматическими двигателями.

Притирку применяют для обеспечения герметичности соединения (клапаны двигателей внутреннего сгорания, плунжерные пары топливной аппаратуры). При слесарно-пригоночных работах производят совместную притирку сопрягаемых деталей. Притирку на специаль­ных станках производят обычно в процессе механической обработки; после совместной притирки сопрягаемых деталей они передаются на сборку спаренными.

Полирование при слесарно-пригоночных работах повышает класс чистоты поверхности. Механизация полирования осуществляется на специальных полировочных станках.

Обработку отверстий по месту производят после сборки и выверки положения сопряженных деталей; отверстия под установочные штифты сверлят и развертывают; в ряде случаев нарезают резьбу под стопорные винты. В зависимости от габаритных размеров сопрягаемых деталей эти операции производят на сверлильных станках, ручными, пневма­тическими или электрическими сверлильными машинами, на перенос­ных радиально-сверлильных станках, (в тяжелом машиностроении).

Соединения деталей делят на неподвижные и подвижные. Как не­подвижные, так и подвижные соединения выполняются разъемными и неразъемными. Разъемными называют соединения, которые могут быть разобраны без повреждения сопряженных элементов или крепеж­ных деталей. Неразъемными называют соединения, разборка которых при эксплуатации не предусмотрена и сопровождается либо повреж­дением сопряженных элементов, либо разрушением крепежных деталей или скрепляющего шва. К неподвижным разъемным соединениям отно­сят резьбовые, шпоночные и шлицевые. Эти соединении осуществляют в ряде случаев в сочетании с переходными посадками (глухой, тугой, напряженной, плотной) и с посадкой на конус.

Резьбовые соединения осуществляют посредством шпилек, болтов и винтов. Трудоемкость сборки резьбовых соединений в массовом производстве составляет 25—40% от общей трудоемкости сборочных работ. Поэтому обращают большое внимание на их меха­низацию.

Соединения резьбовыми шпильками применяют при непосредствен­ном сопряжении плоских поверхностей или с прокладками между ними. Соединению предшествует ввертывание шпилек в корпусную деталь. При сборке ответственных соединений резьбовые шпильки вверты­вают в корпус с гарантированным натягом. В некоторых случаях шпильки ставят без натяга, но обеспечивают их стопорение после завертывания, например, с помощью клея.

Основные методы ввертывании шпилек: ключом (рис. 57, а) при­меняемым при угле подъема нижней резьбы, меньшем утла подъема верхней резьбы; приспособлением, состоящим из гайки 1 и контр­винта 2 (рис. 57, 6) (после затяжки шпильки ослабляют контрвинт и свободно свинчивают гайку рукой); ключом, состоящим из гильзы 4 и контрвинта 1 со штифтом 2 и закаленной пяткой 3 (рис. 57, в). Эти способы недостаточно производительны. Применение электрошпильковерта с самораскрывающейся головкой, а также специальных уста­новок, во много раз повышают производительность труда.

Шпильки должны быть перпендикулярны к плоскости сопряжения и иметь заданную высоту над этой плоскостью. Перпендикулярность шпильки может быть проверена угольником и щупом, а ее высота — предельным шаблоном.

Резьбовые соединения собирают с предварительной затяжкой и без нее. Первые имеют широкое распространение; область применения вто­рых ограничена. Степень предварительной затяжки резьбовой детали зависит сил, нагружающих соединение. Обеспечение требуемой затяжки резьбового соединения является ответственной частью технологии сборки. Для выполнения этого требования применяют: предельные ключи, выключающиеся при достижении заданного момента затяжки, и динамометрические ключи с указателем величины момента затяжки. В технических

условиях на сборку ответственных резьбовых сое­динений указывают предельные значения осевой силы пли момента затяжки.

Затяжка гаек и винтов при сборке должна производиться в опреде­ленном порядке (рис. 58, а, 6). При прямоугольной форме соединяемых деталей затягивание винтов и гаек следует начинать с середины, а не с краев. Гайки, расположенные по

о кружности, следует затягивать крест-накрест. Затяжка крепежа в произвольном порядке может выз­вать коробление или перекос закрепляемой детали. Затяжка должна производиться не только в определенном порядке, но и постепенно, в два-три приема, до полной натяжки.

Простейшие способы сборки болтовых и винтовых соединений в еди­ничном и мелкосерийном производствах осуществляют гаечными клю­чами. Это связано с большой затратой времени и не обеспечивает рав­номерность затяжки. Время на сборку резьбовых соединений сокра­щают применением усовершенствованных ручных инструментов. К ним относят торцовый ключ, применяемый для работы в открытых местах; торцовый коловоротный ключ; торцовый шарнирный ключ, а также трещоточный и фрикционный ключи, применяемые в стесненных местах; торцовый шарнирно-трещоточный ключ, применяемый в трудно­доступных местах.

Д ля обеспечения заданного момента затяжки гаек применяют тари­рованные (предельные) ключи. На рис. 59 показан торцовый тарирован­ный ключ. На стержне 8 закреплена торцовая шестигранная головка

9; стержень о соединен со стаканом 7 штифтом 4, а головка 5 с рукояткой 6 скреплена со стержнем 8 — винтом. Торцовые зубья стакана 7 и головки 5 находятся в сцеплении под действием пружины 3; сжатие пружины регу­лируется гайками 1 и 2; сцепление торцовых зубьев нарушается при достижении установленного момента затяжки; выключение происходит вследствие скольжения штифта 4 по наклонной прорези в стакане 7. Не­точность изготовлении пружины к колебание сил трения в механизме ключа приводят к отклонениям фак­тического момента затяжки от задан­ного номинала в пределах ±10 15%. Динамометрические ключи имеют шкалу и указатель, при помощи которых можно определить вели­чину момента затяжки. Упругий элемент этих ключей работает па из­гиб или скручивание. По величине деформации этого элемента судят о величине момента. По сравнению с предельными динамометрические ключи обеспечивают большую рав­номерность затяжки. В диапазоне больших моментов отклонение от заданного номинала не превышает ± 5%. С уменьшением момента при одном и том же ключе отклонения возрастают до + 15% и больше.

Более точно величину затяжки обеспечивают поворотом гайки па определенный угол с помощью градуированного диска, а также измере­нием удлинения шпильки или болта специальными микрометрами.

Механизация сборки резьбовых соединений в условиях массового и серийного производств, а также в тяжелом машиностроении дости­гается применением электрических и пневматических инструментов. Они ускоряют выполнение резьбовых соединений и повышают их ка­чество.

Механизированные сборочные инструменты делятся на три типа по принципу передачи крутящего момента. К первому типу относятся инструменты с редуктором 2 и ограничивающей муфтой 3 (рис. 60, а). Двигатель 1 у этих инструментов может быть электрическим или пневматическим. Смена насадок на шпинделе 4 меняет назначение

инструмента. При торцовом ключе получают гайковерт, патроне для шпилек — шпильковерт, отвертке — винтоверт. При достиже­нии момента затяжки торцовые зубья муфты со скошенными граня­ми раздвигают диски, преодолевая сопротивление пружины. Реактив­ный момент от инструмента воспринимается рабочим. Увеличение момента от двигателя на ключ осуществляется редуктором. Примене­ние быстроходных электродвигателей для инструментов (10000— 12000 об!мин) снижает их вес на единицу мощности. Эти электродвига­тели питают переменным током повышенной частоты (180—200 пер/сек), получаемым от специального мотор-генератора. В целях безопасности корпусы электрических инструментов заземляют, а также применяют ток напряжением 36 В.

Ко второму типу относятся пневматические или электрические ин­струменты ударно-импульсного действия. На рис. 60, б дана схема пневматического гайковерта ударно-импульсного действия. Сжатый воздух через пусковое устройство 1 поступает в роторный пневмати­ческий двигатель 2. Вращение от вала двигателя передается на обойму 3 роликов 4. Последние при вращении обоймы ударяют о выступы а шпинделя 5 и сообщают ему ударные импульсы, обеспечивая затяжку резьбового соединения. Гайковерты этого типа могут работать без редуктора. Реактивный момент на руки рабочего не передается.

К третьему типу относятся пневматические сборочные инструменты без ограничивающих муфт. При работе пневматического гайковерта такого типа по мере затягивания резьбового соединения двигатель, жестко соединенный с торцовым ключом, затормаживается и оста­навливается. При постоянном давлении воздуха обеспечивается вы­сокая стабильность затяжки.

Относительная неравномерность затяжки инструментами первого типа ± 0,16; второго типа ± 0,18 и третьего типа ± 0,08—0,1.

На рис. 61 показаны характеристики всех трех типов механизиро­ванного сборочного инструмента. По вертикальной оси отложены зна­чения крутящего момента, по горизонтали — время работы инструмента. Кривая 1 характеризует работу инструмента с тарированной муфтой; в точке А эта муфта срабатывает, но от соударения ее зубьев происходит дальнейшая затяжка. Кривая 2 характеризует работу инструмента ударно-импульсного действия; до точки Б осуществляется свободное завертывание гайки или винта, а затем включается ударно-импульсный механизм и затяжка производится ступеньками Кривая d характеризует работу инструмента с остановкой двигателя в конце затяжки. В точке В шпиндель останавливается и момент затяжки ос­тается постоянным. Из графика видно, что при изменении времени работы инструмента с T₁ до T₂ наиболее стабильный крутящий момент обеспечивает инструмент с торможением двигателя в конце затяжки

В условиях массового и крупносерийного произ­водств используют многошпиндельные гайковерты, которые бывают двух ви­дов: гайковерты, у кото­рых все шпиндели приво­дятся во вращение от од­ного двигателя, и гайко­верты с индивидуальным приводом каждого шпин­деля. Двигатель у гайко­вертов первой группы мо­жет быть электрическим или пневматическим. Каждый шпиндель снабжается тарирован­ной муфтой так как начало и конец затяжки всех гаек не совпадают во времени. В гайковертах второй группы таких муфт нет. Пневмати­ческий двигатель по мере затягивания каждой гайки затормаживается.

При затяжке резьбовых соединений переносными многошпиндель­ными гайковертами реактивный момент замыкается в корпусе гайковерта и базовой детали собираемого узла. В многошпиндельных гай­ковертах стационарного типа реактивный момент воспринимается специальными направляющими устройствами. Компоновки многошпин­дельных гайковертов выполняют из нормализованных узлов

Для облегчения работы механизированный инструмент подвеши­вают на пружинных блоках. При поточной сборке на непрерывно дви­жущемся конвейере пружинные блоки подвешивают к тележкам, перемещающимся по монорельсам. В тяжелом машиностроении для затяжки резьбовых соединений применяют специальные гидравли­ческие машины переносного типа.

Выполнение резьбовых соединений в настоящее время нередко ав­томатизируют. Сравнительно легко автоматизируется сборка винтовых соединений, несколько хуже – сборка соединений со шпильками и болтовых соединений.

В шпоночных соединениях используют призмати­ческие, сегментные и клиновые шпонки. При сборке шпоночного сое­динения с клиновой шпонкой ось охватывающей детали смещается от­носительно оси вала на величину посадочного зазора, что вызывает радиальное биение. Несоответствие уклона дна паза охватывающей детали уклону шпонки ведет к перекосу детали. В соединениях с призматическими или сегментными шпонками сборка шпонки с валом осуществляется с натягом. Между верхней плоскостью и дном паза охватывающей детали должен быть зазор; в этом случае обеспечивается центрирование охватывающей детали.

Ш лицевые с о е д и н е н и я (неподвижные), в зависимости от применяемой посадки центрирующих элементов, разделяются на тугоразъемные и легкоразъемные. При тугоразъемных соединениях рекомендуется предварительный подогрев охватывающей детали до температуры 80 120° С. После напрессовки охватывающую деталь проверяют на биение с установкой вала в центрах контрольного приспособления. При легкоразъемных соединениях посадка охватывающей детали происходит под действием небольшой силы. В этом случае охватывающие детали, кроме проверки на биение, контролируют на качку относительно вала, которая может быть следствием зазора в сопря­жении.

Неподвижные конические соединения часто применяют взамен ци­линдрических. Эти соединения обеспечивают хорошее центрирование. Плотность посадки и необходимый натяг в коническом соединении осу­ществляют в результате напрессовки охватывающего конуса на охватываемый. Сборка конусного соединения начинается с подбора охваты­вающей детали по конусу вала. Проверка ведется по краске, на качку, а также по глубине посадки охватывающего конуса на валу.

Штифтовые соединения осуществляются посредством конических и цилиндрических штифтов. Штифты применяют не только в качестве соединительного, но также и в виде установочного элемента, координирующего взаимное положение деталей, в которые вставлен штифт. При выполнении штифтовых соединений с посадкой на конус сверление и развертывание отверстия под штифт следует производить при сборке.

К неподвижным неразъемным соединениям относятся соединения, выполненные с гарантированным натягом, развальцовкой, клепкой, сваркой, пайкой и склеиванием.

Соединения с гарантированным натягом осуществляют на прессах или путем теплового воздействия на сопря­гаемые детали. Способность прессовых соединений выдерживать пере­даваемые нагрузки зависит от натяга, который определяет и силу за­прессовки. На величину натяга оказывает влияние шероховатость посадочных поверхностей сопрягаемых деталей. С повышением класса чистоты поверхности возрастает прочность соединений; при большой высоте шероховатостей часть их при запрессовке сминается и фактичес­ки получаемый натяг уменьшается. Поэтому чистота посадочных поверхностей назначается не ниже 6—7-го классов. Запрессовка деталей может производиться ударами ручника при посадке небольших штифтов, клиньев, шпонок, заглушек и т. п. Для создания больших сил применяют разнообразные прессы: винтовые ручные (сила 2000 кГ), реечно-рычажные (сила 1000 — 1500 кГ), маятниковые педальные (сила 300—500 кГ), пневматические (сила 3000—5000 кГ), винтовые и реечные приводные (сила 5000 — 10000 кГ), гидравлические и пневмогидравлические (сила свыше 10000 кГ). Тоннаж пресса выби­рают по силе запрессовки с учетом коэффициента запаса, величину которого принимают от 1,5 до 2,0.

Автоматизация сборки соединений с гарантированным натягом применяется для небольших деталей типа втулок, пальцев и штифтов. Эти детали обычно подаются из бункера на рабочую позицию сбороч­ного автомата.

Качество соединений с гарантированным натягом контролируют по величине силы запрессовки. При сборке ответственных соединений (колесные пары подвижного состава) снимают диаграмму изме­нения силы запрессовки, которая является паспортом этого соеди­нения.

Сборка с тепловым воздействием обеспечивает прочность соедине­ния в 1,5—2,5 раза больше обычных прессовых посадок, так как в этом случае сглаживание микронеровностей не происходит. Поверхности сопряжения можно обрабатывать менее тщательно. Тепловые посадки целесообразно применять при больших диаметрах и незначительной длине сопряжения (бандажи колес подвижного состава, зубчатые вен­цы), а также для тонкостенных охватывающих деталей. При сборке этих сопряжений под прессом могут возникать перекосы и смятие ох­ватывающих деталей.

Сборку с тепловым воздействием производят с общим и местным нагревом охватывающей детали. Первый вид нагрева применяют для деталей небольших и средних размеров (наиболее крупная де­таль — диск паровой турбины). Нагрев в этом случае осуществляют в масляных или водяных ваннах, индукционными устройствами или в газовом пламени. Для крупногабаритных деталей (станины, щиты мощных электродвигателей и пр.) применяют местный нагрев зоны ма­териала, примыкающего к посадочному отверстию, газовым пламенем, устройствами с электрическими спиралями пли индуктором т. в. ч. Температура нагрева колеблется в широких пределах 75- 450°С. в зависимости от требуемой величины натяга. Время и интенсивность нагрева устанавливают опытным путем.

При автоматической сборке нагрев деталей осуществляют тоннельно-конвейерных нагревательных устройствах. Нагрев деталей тина толстостенных колец производят индукционными устройствами, пи­таемыми током промышленной частоты, которые легко встраиваются в автоматическую линию.

Нагрев крупногабаритных деталей затруднен; в этих случаях применяют охлаждение охватываемых деталей. Сборка с охлаждением охватываемой детали имеет ряд преимуществ перед сборкой с нагревом охватывающей детали. При охлаждении не изменяются исходная структура и физико-механические свойства металла. Время охлаж­дения охватываемых деталей (особенно тонкостенных) меньше, чем время нагрева охватывающих. Охлаждение производят в жидком азоте (температура—195,8° С) или в ванне денатурированный спирт—сухой лед (температура—78,5° С). Ориентировочные затраты на охлажде­ние 1 кг стальных деталей этими способами составляют 2—3 коп.

Охватываемые детали при автоматической сборке обычно пропускают через конвейерную холодильную установку. При выполнении соединений тепловым воздействием необходимо строго соблюдать мероприятия по технике безопасности.

При запрессовке и сборке тепловым воздействием применяют спе­циальные приспособления для правильной установки сопрягаемых деталей. Для лучшего направления деталей на сопрягаемых поверх­ностях нужно предусматривать фаски или цилиндрические пояски. Для предупреждения задиров поверхностей и уменьшения сил запрес­совки применяют минеральное масло или масло с дисульфитом молиб­дена. При сборке сопряжений, работающих при повышенных темпера-iypax, шейку вала покрывают специальной смазкой, содержащей гра­фит. В случае разборки соединений с гарантированным натягом при­меняют съемники; в конструкциях деталей для облегчения демонтажа предусматриваются соответствующие элементы.

Развальцовывание применяют при сборке герметиче­ских неразъемных соединений, осуществляемых путем пластической раздачи (увеличения диаметра) полой охватываемой детали в результа­те давления, создаваемого вращающимся роликовым инструментом — вальцовкой. Развальцовывание производят на сверлильных, токарно-револьверных станках и специальных станках и установках, а также вручную. Скорость вальцевания — 15—20 м/мин.

В последнее время начали применять импульсное воздействие вы­соких энергий для вальцевания труб. Это дает возможность увели­чить производительность процесса и качество выполнения развальцовывания. Таким методом при помощи электрического высоковоль­тного разряда можно развальцовывать трубы в трубных решетках.

Для развальцовывания труб используется также метод «взрываю­щейся проволочки», соединенной с источником электрической энергии. Стержень с проволочкой закладывается в трубу, свободно вставлен­ную в трубную доску. При воздействии импульса тока большой мощ­ности (напряжение 5—10 кв) проволочка и ее диэлектрическое покры­тие мгновенно (за 10—20 мксек) испаряются. Образующаяся при этом взрывная волна развальцовывает трубу, создавая весьма прочное соединение сопрягаемых деталей.

При автоматизированной сборке операции вальцевания выполняют на специальных полуавтоматах и автоматах. Поверхности сопрягае­мых деталей очищают струей сжатого воздуха. Включение и выключе­ние подачи воздуха происходят автоматически. В цикл автоматиче­ской сборки включаются также операции пневмо- или гидропробы соб­ранных изделий на герметичность.

Отбортовка—метод неразъемного прочного соединения деталей, сопрягаемых по цилиндрическим поверхностям. Охватываемая деталь имеет с одной стороны полость (пли выточку). Ее выступающий торец отбортовывают в радиальном направлении специальной вращающейся вальцовкой или давлением пресса.

Клепка применяется для прочного и герметичного соединения деталей. С развитием технологии сварочного производства область клепки постепенно сокращается. Ее применяют в тех случаях, когда нагрев соединяемых деталей нежелателен (сепараторы шарикоподшипников, узлы приборов и электроаппаратуры, рамы автомобилей, закрепление плоских пружин, сборка термически обработанных дета­лей), а также при сборке деталей из разнородных материалов (сталь —^; чугун, металл — пластмасса), сварка и пайка которых затруднена, а склеивание не обеспечивает нужной прочности.

Для клепки применяют стандартные заклепки с головками различ­ного вида и специальные (пустотелые, трубчатые). Клепку в труд­нодоступных местах (сборка резервуаров с узкими наполнительными отверстиями) производят взрывными заклепками или заклепками, которые можно ставить с одной стороны («слепая» клепка).

Клепку выполняют в горячем и холодном состояниях. Горячую клепку применяют для заклепок диаметром более 14 мм. При горячей клепке заклепки нагревают до 1000—1100° С, заканчивается клепка при температуре 450—500° С. Ниже этой температуры металл теряет пластичность и приобретает синеломкость. Клепка производится уда­рами или приложением статической нагрузки. При большом объеме клепку механизируют; для этой цели применяют пневматические кле­пальные молотки, клепальные скобы и клепальные машины.

Для заклепок диаметром от 3—5 до 10—12 мм используют пнев­матические прессы, диаметром свыше 10—12 мм — гидравлические и пневмогидравлические. Клепальные прессы указанных типов при­меняются в виде стационарных устройств или подвесных скоб.

Для заклепок диаметром до 3—4 мм используют вибрационные, винтовые и педально-рычажные прессы. Для заклепок диаметром до 1 мм (часовая промышленность, приборостроение) применяют клепаль­ные соленоидные машины. Электронные регулирующие устройства их позволяют точно установить силу ударов и продолжительность клепки.

Полуавтоматы и автоматы применяют для холодной клепки с наи­большим диаметром заклепок до 4 мм; время на расклепывание заклеп­ки около 0,5 сек. При работе на прессах на заклепку требуется около 3 сек.

Сила горячей клепки (в тоннах) на прессах должна быть не менее 10F, а при холодной клепке — 25F, где F-площадь поперечного сечения стержня заклепки в см . При использовании полых взрывных заклепок в труднодоступных местах трудоемкость склепывания в 2,5 ра­за меньше по сравнению с обычным, а их вес и статическая прочность соединения уменьшаются на 20%.

Сварка находит все более широкое применение в современном машиностроении. Она дает значительную экономию материала и сни­жает трудоемкость изготовления узлов и изделий. Специальные элект­росварочные машины включаются обычно в общий поток обработки деталей в механосборочном цехе. Сборочные работы при сварке пре­дусматривают правильное положение соединяемых деталей и их вре­менное скрепление. Правильность соединения контролируют выверкой или установкой в приспособлении. Применяемые методы сварки даны в табл. 10. Контроль качества сварных швов ведется согласно ГОСТ 3242—54.

Способ сварки	Материал свариваемых узлов	Рекомендуемая толщина или сечения свариваемых элементов, мм	Тип сварного соединения	Способ очистки элементов перед сваркой
Электродуговая ручная металлическим электродом	Сталь, алюминиевые сплавы	≥1,5-2	Встык, внахлёстку с отбортовкой, тавровые	Стальной щёткой
Автоматическая под флюсом	Сталь	>2-2,5	То же	Стальной щёткой или газовым пламенем
Электродуговая угольным электродом	Низкоуглеродистая сталь, алюминий, медь	≤4 ≤12	Встык, с отбортовкой	Стальной щёткой
Аргонодуговая	Нержавеющая сталь, алюминиевые и магниевые сплавы	≤4	Встык, тавровые, с отбортовкой	То же
Атомноводородная	Легированные стали	≤8	То же	» »
Газовая	Сталь, алюминиевые и медные сплавы	≤2	»	» »
	Специальные сплавы	≤10	Встык, с отбортовкой	» »
Газопрессовая	Сталь	≤25 000 см2	Встык	Механическая обработка торцов
Контактная стыковым оплавлением	Сталь и алюминиевые сплавы	≤25 000 см2	»	Стальной щёткой
Контактная стыковым сопративлением	Сталь, алюминиевые и медные сплавы	Прутки ≤10	»	Механическая обработка торцов
Точечная	Сталь низкоуглеродистая, легированная, нержавеющая, алюминиевые и медные сплавы	≤12 ≤10 ≤6 ≤2,5	Внахлёстку	Холоднокатаная сталь без очистки, горячекатаная сталь-травление, пескоструйная или механическая обработка
Роликовая	То же	≤1,5-2	»	Пескоструйная и механическая обработка
Трением	Сталь углеродистая, легированная, цветные сплавы	Детали круглого или кольцевого сечения ≤30-40	Встык	Стальной щёткой, пескоструйная обработка
Электрошлаковая	Сталь углеродистая, легированная	20-600 и больше	»	То же
Конденсаторная	Сталь легированная, углеродистая и нержавеющая	0,03-0,6	Внахлёстку	Тщательная очистка и обезжиривание обязательна
Ультразвуком	Однородные и разнородные металлы и сплавы	0,05-0,6	»	То же
Электронным лучом в вакууме	Химически активные и тугоплавкие металлы и сплавы	≤10-15	Встык	»

За последнее время появились новые методы сварки такие, как плазменная, квантовая и диффузионная. Плазменная сварка сравни­тельно проста, не требует сложного оборудования, ("варочные головки универсальны (могут быть использованы для резки и плавки) и позво­ляют вести сварку со скоростью 40 м!ч и более. Квантовая сварка по качеству не уступает электроннолучевой: она может производиться дистанционно и без вакуума. Диффузионной сваркой в вакууме можно соединять не только металлы, но и керамические материалы и сочета­ния металлов с керамикой. Ее преимуществом является низкая тем­пература, небольшая сила прижатия соединяемых деталей, а также отсутствие их окисления.

Можно сваривать также термопластичные пластмассы; термореак­тивные не свариваются ни одним из существующих способов. К наиболее распространенным методам относится сварка газовыми тепло­носителями, нагревательными элементами, т. в. ч. и ультразвуком. При сварке газовыми теплоносителями свариваемые детали нагре­ваются подогретым воздухом, азотом, аргоном, инертным газом и др. Температура теплоносителя должна быть на 30—50° С выше точки плавления основного материала. Сварку винипласта производят в струе горячего воздуха с помощью присадочного прутка. Пруток и стенки шва нагреваются до температуры 190—200° С. Термопласт размягчает­ся и приобретает клейкость. Листы полипропилена сваривают в струе инертного газа, нагретого до температуры 280°С. Таким методом можно сваривать и полиамиды.

Сварку под давлением 2—10 кГ1см^г листов и деталей из органиче­ского стекла, винипласта, полистирола и полиэтилена производят при контакте с нагревательным элементом. Сварка осуществляется внахлестку, встык и с косым срезом. Температура сварки в зависимости от материала, давления и других факторов достигает 120—240° С. Выдержка при температуре и давлении составляет примерно 1 мин на 1 мм толщины материала.

Сварка т. в. ч. дает высокое качество соединений, более производи­тельна по сравнению с рассмотренными выше способами; находит применение при изготовлении изделий из полихлорвинилового пластиката, труб из винипласта и элементов из полиэтилена. Недостатками сварки т. в. ч. являются ограничение толщины свариваемых материалов (не более 5 мм).

Ультразвуком сваривают следующие виды пластмасс: органическое стекло, винипласт, полиэтилен, хлорвинил, полистирол. Толщина свариваемых элементов может доходить до 10 мм. Этот метод является очень производительным. Так, например, время сварки деталей в одной точке из винипласта суммарной толщиной 10 мм составляет 0,7 сек.

II а и к а металлов является процессом соединения, при котором ч зазор между нагретыми элементами вводят расплавленный припой, смачивающий их поверхности и скрепляющий соединяемые элементы после охлаждения и затвердевания. Расплавленный припой, благода­ри хорошему смачиванию поверхностей собираемых деталей и вслед­ствие явления капиллярности, проникает в соединительный шов и образует сплав, обладающий после затвердевания прочностью более высокой, чем прочность припоя.

Различают пайку твердыми (на серебряной, медной и никелевой основах) и мягкими (оловянносвинцовистыми) припоями. Твердые припои имеют температуру плавления выше 550°С и предел прочности до 50 кГ/мм^г. У мягких припоев температура плавления ниже 400° С и предел прочности 5- 7 к Г/ мм^г.

При пайке применяют различные флюсы; их состав зависит от материала соединяемых деталей, припоя и метода пайки. Качество сое­динения повышается при пайке и восстановительной среде, среде ней­тральных газов (например, аргона) и вакууме. Процесс, протекающий в условиях нейтральной среды, предохраняет от образования окислов на поверхностях соединяемых деталей, что обеспечивает лучшее их смачивание расплавленным припоем. Пайку производят с местным или общим нагревом соединяемых деталей.

В единичном и мелкосерийном производстве широкое применение имеют способы пайки термическим контактом (паяльником) и газовой горелкой; в крупносерийном и массовом производствах нагрев деталей осуществляется в ваннах и газовых печах, а также широко применяет­ся электронагрев.

В настоящее время на многих заводах внедряются различные сред­ства механизации пайки, включая индукционный нагрев.

Перспективным направлением развития технологии пайки метал­лов и неметаллических материалов является использование ультра­звука. Этот метод пайки удобен для деталей из алюминиевых сплавов, так как высокочастотные колебания (20 000 гц) разрушают окисную пленку и пайка происходит без флюса. В качестве припоя используют, оловянноцинковые сплавы (олова от 80 до 98%), сплавы кадмия с оловом или кадмия с цинком.

Алюминиевые сплавы паяют также способом натирания, заклю­чающегося в том, что соединяемые детали нагревают до температуры плавления припоя; после этого на место пайки наносят припой. Пленка окиси под слоем припоя разрушается и удаляется стальной щёткой или острым концом паяльника. Затем наносят остальную часть припоя.

Пайку алюминиевых сплавов ведут также химическими реаген­тами. На поверхность деталей наносят флюс (хлористое олово, хло­ристый цинк, хлористый калий и другие соли). При температуре 350—450° С указанные соли взаимодействуют с пленкой окиси, в ре­зультате на месте спайки выделяется олово или другие металлы, входящие в состав применяемой соли. Одновременно с плавлением флюса на поверхность наносят припой, равномерно распределяя его по месту соединения.

В приборостроении применяют высокопроизводительный метод групповой пайки волной припоя. Производительность такой пайки в 20 раз больше обычного метода термического контакта.

Склеивание позволяет осуществлять соединения из разно­родных материалов, уменьшать вес изделий, обеспечивать герметич­ность и коррозионную стойкость клеевых швов, а также во многих случаях снижать себестоимость производства. По сравнению со свар­ными, паяными и клепаными соединениями клеевые соединения дают равномерное распределение напряжений в соединяемых материалах и не вызывают их коробления. Клеевые соединения хорошо работают на сдвиг, равномерный отрыв и плохо — на неравномерный отрыв (отдир); хорошо переносят динамические и переменные нагрузки.

К недостаткам клеевых соединений относится их незначительная тепловая стойкость (для большинства клеев она не превышает + 90° С), склонность к ползучести при длительном воздействии больших стати­ческих нагрузок, а также длительная выдержка при полимеризации.

Отечественная и зарубежная промышленность выпускает большое количество клеев для металла и неметаллических материалов. Их можно подразделить на следующие основные группы.

1. Клеи на основе эпоксидных смол — применяют при холодном и горячем соединениях металлов, керамики, пластмасс, древесины и других материалов. Клеи для холодного отвердения изготовляют из смолы ЭД5 или ЭД6(100вес. ч) и отвердителя полиэтиленполиамида (8—10 вес. ч.) или кубового остатка гексаметилепдиамина (20 вес. ч.). Для приготовления клеев горячего отвердения к смоле добавляют отвердитель — малеиновый ангидрид (40 вес. ч.). Прочность склеивания стали со сталью на сдвиг достигает 350—400 кГ/см*. Теплостойкость не выше + 90° С. Выполнение клеевых соединений обычно производится без прижима. Клеи горячего отвердения можно хранить длительное время в закрытой посуде. Клеи холодного отвердения приготовляют перед употреблением, так как их жизнеспособность составляет 30—40 мин. Па основе эпоксидных смол разработаны клеи горячего и хо­лодного отвердения: ВК32ЭМ, эпоксид П, ПР; Л4 и др.

2. Клеи на основе фенольных смол — модифицируются различны­ми составами. Отвердение происходит при температуре 150°С с при­жатием деталей. Клеи типа БФ поставляют в готовом виде без после­дующего введения отвердителя. Их теплостойкость не выше + 70°С, прочность на сдвиг 250—300 кГ/см² при соединении стали со сталью. Фенольнокаучуковые клеи (например, клей ВК32-200) и клеи на основе фенольных смол, модифицированные органическими полимерами и кремнийорганическими соединениями (клеи ВС10Т и ВС350), отличаются высокой теплостойкостью. Прочность на сдвиг при температуре 20°С достигает 200 кГ/см², при 250 300° С 50 80 кГ/см².

3. Полиуретановые клеи (например, клеи ПУ2) — имеют тепло-дикость 100 120°С и такую же прочность, как и у клеев БФ.

4. Специальные клеи — обладают повышенной теплостойкостью, доходящей до 500°С и выше. Прочность на сдвиг 600 700 кГ/ см².

При склеивании сопрягаемые поверхности деталей очищают, обез­жиривают и в некоторых случаях обрабатывают механическим или химическим путем для получения шероховатостей, обеспечивающих лучшее удерживание клея. Кроме чисто клеевых соединений, в настоя­щее время применяют комбинированные — клеесварные и клеезаклепочные соединения.

Г Л А В А VI

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ