Задачи для самостоятельной работы

Определить оптимальную форму и размеры, листа косынки узла фермы (рис. 140), к которому привариваются два неравнополочных уголка. Сварное соединение должно быть равнопрочно стержням. Задание в таблице 11.

Таблица 11

Справочный материал

Таблица 12

Допускаемые напряжения при расчете сварных швов

Соединения пайкой

Пайкой называют процесс соединения металлических или метал-лизованных деталей с помощью дополнительного металла или сплава, называемого припоем, путем нагрева мест соединения до температуры плавления припоя. Припой, растекаясь по нагретым поверхностям соединяемых деталей, образует при охлаждении паяный шов. Соединение происходит вследствие растворения и диффузии припоя и материала деталей. В качестве припоев применяют некоторые цветные металлы (серебро, медь) или сплавы цветных металлов. Припои делят на мягкие (температура плавления менее 400° С) и твердые (температура плавления 400° - С 500° С), а пайку соответственно — на мягкую и твердую.

Припои должны хорошо смачивать поверхности пайки и расте­каться по ним: иметь достаточную прочность; допускать нанесе­ние антикоррозионных и декоративных покрытий до пайки или после нее; иметь невысокую стоимость.

Мягкие припои создают на основе олова или свинца: они отли­чаются малой прочностью, но допускают пайку почти всех металлов. Мягкие припои обычно применяют для пайки герметичных соединений, электрических и радиотехнических схем, медных и латунных малонагружепных деталей различной аппаратуры.

Твердые припои содержат в различных соотношениях медь, серебро, цинк, никель, алюминий и другие элементы, имеют достаточно высокую прочность, их применяют для пайки нагруженных соединений.

Поверхности пайки обезжиривают и очищают от окалины трав­лением в кислоте. При мягкой пайке поверхности облуживают (покрывают оловом), а при твердой пайке для создания прочных сое­динений чисто обрабатывают.

Для защиты от окисления в процессе пайки основного металла и припоев, а также для растворения и удаления окислов и улучшения растекаемости припоев, применяют флюсы. Кроме этого, флюсы должны в процессе пайки легко вытесняться припоями из мест соединения. Для этого необходимо, чтобы флюсы имели хорошую жидкотекучесть и меньшую, чем у припоев, температуру плавления.

Флюсы разделяют на кислотные и бескислотные. Кислотные флюсы (бура, хлористый цинк, фосфорная кислота) являются химически активными и сами очищают поверхности пайки от окислов. Однако эти флюсы вызывают коррозию, и поэтому их остатки следует после пайки тщательно удалять (смывать) с поверхности деталей. Бескислотные флюсы (канифоль, нашатырь) хорошо защищают поверхности пайки от окисления и не вызывают коррозии, но требуют предварительной очистки мест пайки от окислов.

Основное отличие пайки от сварки заключается в том, что температура плавления припоев всегда ниже температуры плавления основного металла, который поэтому почти не изменяет свою структуру, а в деталях появляются незначительные внутренние напряжения.

К преимуществам пайки относятся также герметичность и чистота мест соединения; возможность соединения всех металлов и даже неоднородных материалов (металлов с керамикой или стеклом, меди с графитом и т. д.); отсутствие деформации соединяемых деталей; малое переходное электрическое сопротивление мест соединения; широкие возможности механизации и автоматизации процесса.

Пайка допускает одновременное соединение практически неограниченного количества деталей в единую конструкцию. При этом может быть обеспечена прочность мест соединений, даже превышающая прочность соединяемых деталей. Паяные соединения способны сохранять свою прочность при работе в агрессивных средах и при весьма высоких температурах (до 2000° С).

Мягкими припоями преимущественно паяют вручную (паяль­никами, паяльными лампами, погружением деталей в расплавлен­ный припой), а твердыми вручную и в печах с механизацией или автоматизацией процесса.

Полосы и листы можно соединять встык (рис, 142, а), внахлестку (рис. 142 б) или в ус (рис. 142, в). В первом случае соединение имеет малые габариты, но невысокую прочность. Во втором случае легко обеспечивается равнопрочность, но увеличиваются габариты соединения. В третьем случае сохраняются преимущества первых двух, но он менее технологичен.

Рис. 142

Для усиления швов допускается применение накладок (рис. 142, г). Соединение в фальц (рис 142, д) более сложное, но обладает высокой прочностью, так как паяный шов полностью разгру­жается от растягивающих усилий. Соединения твердыми припоями обычно не требуют дополнительных усилений (рис. 142, и). В случае применения мягких припоев швы усиливают дополнительными креплениями или увеличивают поверхность пайки (рис. 142, к).

Клеевые соединения

Клеевым называют неразъемное соединение с помощью клея – вещества, способного соединять материалы и удерживать их вместе путем склеивания поверхностей.

В настоящее время имеется большое количество клеев, которые позволяют склеивать разнородные материалы в любых сочетаниях и получать достаточную прочность при различных условиях эксплуатации соединений. Клеи делят на конструкционные (для прочных соединений) и неконструкционные (для недогруженных соединений).

Достоинства клеевых соединений: допускают соединение таких материалов, для которых невыгодны или неприменимы другие виды соединений, а также деталей разной толщины; позволяют получать прочные соединения при работе на равномерный отрыв и сдвиг; соединения, усиленные винтами, заклепками и другими средствами, отличаются особо высокой прочностью; требуют относительно невысокой температуры склеивания (20 – 240° С); способны работать при вибрационных нагрузках; обеспечивают герметичность; многие марки клеев сохраняют стойкость при воздействии влаги, масла, керосина, бензина, кислот, щелочей и колебаниях температуры; по сравнению с другими видами соединений имеют меньшую стоимость.

Недостатки клеевых соединений: низкая прочность на односторонний отрыв или отдир; относительно невысокая долговечность; необходимость нагрева, прижатия и выдержки (до 24 ч и более) деталей при склеивании; зависимость прочности от сочетания склеиваемых материалов, температуры склеивания и условий эксплуатации соединений; необходимость соблюдения специальных мер по технике безопасности; некоторая неравномерность распределения напряжений, так как наибольшие напряжения сдвига возникают в углах и по краям поверхностей склейкн, где в первую очередь и появляются трещины.

Рис. 143

Клеевые соединения рекомендуется применять при работе на равномерный отрыв или сдвиг. Для увеличения прочности исполь­зуют соединения с накладками (рис. 143, а), в ус (рис. 143, б), в шпун (рис. 143, в). При работе на отдир и изгиб клеевые соединения усиливают механическими креплениями и применяют соответствующие конструкции, например, соединения внахлестку (рис. 143, г).

Для обеспечения прочности соединений клей должен соприка­саться со всей поверхностью склейки, а клеевая прослойка иметь равномерную толщину в пределах 0,01—0,05 мм (для клеев, хорошо заполняющих пустоты, допускается до 0,1 мм). Поэтому склеиваемые поверхности должны быть ровными, обезжиренными и чистыми.

Для получения надежного соединения склеиваемые детали необходимо выдерживать при заданной температуре положенное время под нагрузкой. При повышенных требованиях к точности детали фиксируют в заданном положении.