Герметизация заклёпочных соединений.

Герметизация клёпанных швов достигается как за счёт качества выполняемого соединения, так и за счёт его герметизации : - плотной подгонкой сопрягаемых деталей;

- полным заполнением отверстия стержнем заклёпки;

- применением специальных уплотнителей.

Герметизация с помощью уплотнителей бывает: - внутришовная; Рис.8.10 а;

- поверхностная; Рис.8.10 б;

- комбинированная. Рис.8.10 в

В качестве герметизирующего уплотнения применяют упругие прокладки, липкие плёнки, жидкие герметики, ленты, замазки и т.п.

Рис.8.10

Глава 5.2. Сварные соединения.

Сварка наиболее распространенный метод соединения деталей, который поддаётся механизации. В машиностроении сварку применяют для изготовления конструкций из листового материала, труб ,профилей. В целях упрощения техпроцесса изготовления иногда выгодно расчленить сложные штампованные детали на простые части и соединять их сваркой.

Такой подход часто применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

Хорошо свариваются низкоуглеродистые стали ( <0.25%С), низколегированные стали с низким содержанием С и никелевые сплавы. Сварка высокоуглеродистых сталей, средне- и высоколегированных сталей представляет определённые трудности, в таб 8.1 приведены характеристики свариваемости металлов.

Таблица 8.1

№ С _экв % Группа свариваемости Характеристика свариваемости

1. до о,27 1 Хорошая

2. 0.28 - 039 2 Удовлетворительная (подогрев до 100⁰С )

3. 0,4 - 0,5 3 Удовлетворительная (подогрев до 200⁰ С)

4. 0,51 - 0,66 4 Затруднительная (нагрев до400 –500⁰ С)

5. св. 0,66 5 Неудовлетворительная

Сварка цветных металлов (медные и алюминиевые сплавы) затруднительна из-за высокой теплопроводности и лёгкой окисляемости. Как правило, прочность сварного шва ниже прочности основного материала вследствие наличия шлаков, образования пор и структурных изменений в материале. Сварка вызывает поводку деталей величина, которой зависит от протяжённости и сечения шва, от термического нагрева. Поводку можно устранить применяя стабилизирующую термообработку после сварки ( отжиг при 600-650⁰ С).

Наиболее освоенными и часто применяемыми методами сварки, позволяющими соединять однородные материалы, являются: 1.Дуговая сварка (аргоно-дуговая ручная и автоматическая, автоматическая под слоем флюса, ручная – плавящимся электродом); 2. Ацетилено-кислородная используется преимущественно для соединения деталей из углеродистых сталей в мелкосерийном производстве. Широко применяется прирезке металла так как имеет большую производительность и более высокое качество реза; 3. Контактная сварка (точечная и роликовая) – применяется для соединения листовых материалов друг с другом или с различными профильными деталями. При применении роликовой сварки обеспечивается герметичность соединения. Оба вида сварки поддаются автоматизации и механизации технологического процесса соединения. Могут применяться для соединения алюминиевых сплавов; 4. Диффузионная сварка – стык свариваемых деталей нагревают индуктором и сжимают друг с другом. Процесс сварки проводят в камере с глубоким вакуумом или в среде нейтральных газов. Для надёжного соединения достаточен нагрев

до750-800⁰ С. Диффузионной сваркой соединяют тугоплавкие, жаропрочные сплавы, керамика. цветные сплавы, а также разнородные материалы. 5. Электронно-лучевая сварка осуществляется потоком электронов. Толщина соединяемых деталей от нескольких десятков миллиметров до нескольких микрометров.

Выбор метода сварки производится на основании анализа конструкции изделия, при этом учитывают: - свариваемость материала данным методом;

- качество соединения;

- производительность работ.

Свариваемость - свойство металлов давать при сварке доброкачественное соединение без трещин и коррозионно-стойкое. В таблице 8.2 приведены рекомендации по свариваемости некоторых материалов различными способами.

Таблица 8.2

Способы сварки Амц Д16Т В95 30ХГСА 12Г2А

Аргонно – дуговая, ручная и автомат. + - - + + + +

Дуговая автоматическая под флюсом - - - + + + +

Ручная дуговая - - - + +

Электроконтактная (точечная, + + + + + + +

роликовая)

Вместе с тем качество сварки будет зависеть от толщины свариваемых материалов, формы шва и характеризуется следующим соотношением.

_пс = - коэффициент прочности сварного шва, где

- напряжение разрушения сварного шва,

- временное напряжение растяжения материала.

Чем больше тем выше прочность соединения, в Таблице 8.3 приведены значения в зависимости от способа сварки и формы сварного шва.

Производительность работ в значительной степени зависит от автоматизации процесса сварки, одновременно автоматическая сварка обеспечивает более высокое качество сварного шва.

Технологический процесс сварки плавлением предполагает, независимо от способа сварки, следующие этапы: - подготовка кромок к сварке и обезжиривание поверхностей;

- установка и закрепление деталей в требуемом положении;

- проведение сварочных работ.

Таблица 8. 3

Способ сварки		Толщина свариваемого материала мм	Коэф. Прочности
			Форма шва
			Встык	Встык с усилением	Внахлёст
Дуговая автоматическая	1,5 - 60	0,8	0,9	0,7
Аргоно- дуговая	Ручная	0,5 - 25	0.7	0.8	0.6
	Автоматическая	0,1 - 200	0.8	0.9	0.7
Ручная дуговая		1.2 - 25	0.6 - 0.8	0.7 - 0.9	0.6 – 0.7
Газовая ручная		0.5 - 25

Для обеспечения качественного соединения необходимо, в зависимости от толщины материала, подготовить кромки к сварке, обеспечив при этом необходимую величину зазора, для лучшего формирования сварного шва. Зазор должен быть равномерным по всей длине шва.

Типы сварных соединений.

Тип соединения определяется взаимным расположением свариваемых элементов и формой их кромок. Разделка или подготовка кромок под сварку , необходима для обеспечения равнопрочности сварного соединения с основным металлом.

Различают 4 типа сварных соединений.

1. Стыковое. 2. Угловое. 3. Тавровое. 4. В нахлёст.

Конструктивно каждый из типов соединений подразделяется по формам подготовки кромок под сварку, в зависимости от конструкции соединяемых деталей.

Стыковое соединение.

Стыковое соединение является наиболее прочным и простым из всех типов соединений

1. С отбортовкой кромок Рис.8.11 применяется при сварке листов толщиной = 0.1 – 3 мм ручной дуговой сваркой.

Рис. 8.11

2.Без скоса кромок - обеспечивает более равномерное распределение деформаций и напряжений при сварке тонкостенных деталей Рис.8.12 Толщина соединяемых листов =1 – 5мм. Зазор между деталями а = 0 – 0.5 мм.

Рис. 8.12

3. Со скосом кромок – односторонний или двухсторонний скос кромок. Рис.8.13. Позволяет сваривать детали достаточно большой толщины = 4 – 60 мм.

Односторонний Двухсторонний

Рис. 8.13

Угловое соединение.

Угловое соединение – сваривается в большинстве случаев ручной дуговой или газовой сваркой. На рис.8.14. приведены основные виды угловых соединений из листового материала и профилей.

Рис. 8.14

Тавровое соединение

Тавровое соединениеРис.8.15, как и угловое, осуществляется ручной сваркой. В зависимости от точности взаимного положения деталей и их габаритов, они могут фиксироваться с помощью специальных приспособлений.

Рис. 8.15.

Соединения в нахлёст.

Соединение внахлёст менее прочное чем встык, но не требует подготовки кромок под сварку.

На Рис.8.16 представлены типы соединений в нахлёст. На рис. 8.16 б изображено соединение полученное контактной точечной или роликовой сваркой.

а) б)

Рис. 8.16

8.2.2.Технологичность сварных соединений.

Технологичность обеспечивается в процессе проектирования конструкции, за счет правильного выбора материала, типа соединения и формы свариваемых элементов, способов сварки. При проектировании сварных соединений конструктор должен руководствоваться следующими основными требованиями. 1. Конструкция швов должна позволять применение механизированной или автоматизированной сварки. 2. Искажения формы детали от температуры должно быть минимальным. 3. Подходы к месту сварки должны быть свободными.

Конструкция сварного узла может состоять из деталей заготовками для которых служат лист, труба, профиль, литьё, поковка или штамповка. Их размеры и форма должны выбираться с учетом влияния перечисленных требований, а также применяемого вида сварки. В ряде случаев сварные конструкции узлов или деталей являются более технологичными в изготовлении, чем детали изготовленные другими технологическими способами, т.е. имеют меньшую массу, трудоёмкость, при прочих равных условиях.

В процессе сварки, при заполнении сварного шва с односторонним скосом кромок расплавленным материалом электрода, происходит значительный нагрев и структурные изменения материала в зоне 1-2 Рис.8.17(а). Вследствие охлаждения материала, за счёт усадки и внутренних напряжений, происходит изменение формы и размеров детали Рис 8.17 (б). Металл в зоне шва и около шовной зоне после охлаждения даёт усадку , укорачивается. Укорочение ₁ и ₂ пропорционально длине зон 1 – 1 и 2 – 2 сварного шва. При симметричном шве Рис.8.17(в) (двухстороннем) происходит только деформация заготовки в поперечном _п и продольном _пр направлениях, т.е. укорочение сварной конструкции за счет усадки материала шва.

Для их компенсации предусматривается припуск на механическую обработку посадочных мест и стыковочных поверхностей. Однако не во всякой конструкции, после механической обработки можно достичь высокой точности. Иногда при наличии высоких остаточных напряжений, после механической обработки, может нарушаться внутреннее равновесие , что приводит к деформации формы детали. Для снижения деформации (коробления) сварной конструкции используются специальные приёмы, и в частности.

1. Увеличивают размеры заготовок на величину предполагаемой усадки, в поперечном и продольном направлениях.

2. Осуществляют предварительный изгиб заготовки под углом с учётом угловой деформации.

Рис 8.18.

3. Применяют в конструкции швы со скосом кромок с двух сторон. Рис 8.19.

4. Применяют специальные приспособления, обеспечивающие жесткое крепление деталей .Рис 8.20 при сварке.

5. Предусматривают в конструкции рёбра жёсткости. Рис 8.21

6. В зависимости от длины и формы шва сварку производят в определённой последовательности исключающей или уменьшающей коробление сваренных деталей.Рис.8.22.

А) б) в)

Рис. 8.17

Рис 8.18 Рис .8.19 Рис. 8.20

Рис 8.21 Рис 8.22

8.2.3. Технологические рекомендации к сварным конструкциям.

Для получения высококачественного сварного соединения, при конструировании необходимо учитывать технологические особенности применяемого метода сварки. Общими, для различных методов сварки плавлением, являются следующие рекомендации.

1.Материалы должны иметь хорошую свариваемость для применяемого метода сварки.

2.Швы необходимо располагать симметрично, для снижения деформаций детали, избегать их перекрещивания. Рис 8.23.

3.Избегать сварных швов вблизи элементов жёсткости, либо делать плавные переходы для снижения концентрации напряжений. Рис 8.24

4.Разнотолщинность соединяемых деталей должна быть не более 30%.

5.При стыковой сварке без скоса кромок, смещение соединяемых деталей допускается не более 10% от их толщины, так как снижается прочность шва.

6.Производить термообработку после сварки.

7.Применять способы сварки, обеспечивающие минимальные разогрев заготовок и зону пластических деформаций около сварного шва.

Рис 8.23. Рис 8.24