Физические основы получения неразъемных соединений

предварительно  наносят флюс в виде жидкой пасты, разведенной водой или

спиртом;  конец прутка или припоя также  покрывают флюсом.

      Нагревают также паяльными лампами,  которые по существу являются

газовыми  горелками, работающими на жидком топливе. Паяльные лампы

используют  для работы в полевых условиях или в ремонтных мастерских.

      Плазменной горелкой, обеспечивающей  более высокую температуру нагрева, паяют тугоплавкие металлы – вольфрам, тантал, молибден, ниобий и т.п.

      Пайка паяльниками. Основной металл  нагревают и припой расплавляют  за счет теплоты, аккумулированной в массе металла паяльника, который перед пайкой или в процессе ее подогревают. Для низкотемпературной пайки

применяют паяльники с периодическим нагревом, с непрерывным нагревом,

ультразвуковые  и абразивные. Рабочую часть паяльника  выполняют из красной меди. Паяльник с периодическим нагревом в процессе работы периодически подогревают от постороннего источника теплоты. Паяльники с постоянным нагревом делают электрическими. Нагревательный элемент состоит из нихромовой проволоки, намотанной на слой асбеста, слюды или на керамическую втулку, устанавливаемую на медный стержень паяльника. Паяльники с периодическим и непрерывным нагревом чаще используют для флюсовой пайки черных и цветных металлов мягкими припоями с температурой плавления ниже 300-350°С. 
 
 
 

      3 Соединения склеиванием

     Клеевое соединение -  неразъемное  соединение  деталей с  помощью  клея, наносимого на соединение поверхности. Склеивание применяется для закрепления элементов  на  платах,  шасси  и лицевых панелях, для соединения различных прокладок и  уплотнительных  колец с  металлическими  деталями;  вообще  склеивают  материалы   и   их   сплавы, натуральные, синтетические и слоистые материалы, стекло, керамику,  спекаемые материалы.

        Замена сварки,  пайки,  заклепочных   соединений  склеиванием  уменьшает массу конструкции,  позволяет  соединить  почти  любые  материалы,  упрощает процесс сборки. По сравнению  с  другими  способами  соединения  достоинство клеевого  соединения  состоит  в  равномерности  распределения  механических напряжений по шву. Обычно в зоне  соединения  при  склеивании  не  возникает коррозия, в большинстве  случаев  эти  соединения  непроницаемы  для  паров, жидкостей, герметичны, вакуумплотны, поглощает  вибрации  (снижают  шум).  В этом состоят основные преимущества клеевого соединения.

        Клеевые соединения не выдерживают  длительное  время  большие   нагрузки, при повышенных температурах, особенно во влажной атмосфере  или  при  низких температурах  снижается  прочность  клеевого  соединения.  В  этом   состоят основные недостатки таких соединений. 

         3.1 Физико-химические основы склеивания

        В основе процессов склеивания  материалов находятся  явления   когезии  и адгезии. Когезия - это сцепление частиц одного и того же материала,  адгезия - это сцепление частиц различных  материалов;  причиной  когезии  и  адгезии являются  силы  межмолекулярного  взаимодействия.  Кроме  того,  в   процессе склеивания   возникает   сложные   физико-химические   явления,   адсорбция, электростатические силы, диффузия (у высокомолекулярных полимеров).

        Незначительное влияние на клеящую   способность  оказывает  механическое сцепление клеящего вещества (механическая адгезия).

        Для  качественного  соединения  необходима  соответствующая   подготовка склеивающих поверхностей и достаточное смачивание клеящим веществом.

        Клеящими веществами являются  высокополимерные синтетические   смолы  или реактивные смеси  различных  химических  структур.  Для  металлов  применяют растворы смол: эпоксидной, фенольной, полиэфирной,   полиуретановой   и силиконовой,  а  для   пластмасс   растворы   смол,   кроме   перечисленных, поливиниловых соединений, полиамидов, производных  каучука  и аминопластов. Отверждение клеящего вещества  осуществляется или  посредством химической реакции или посредством испарения и диффузии.

        Вид клеевого соединения выбирается  так, чтобы возникали в нем  в основном сдвигающие нагрузки, а остальные виды нагрузок были минимальными.

        При всех видах соединений  клеевой шов должен воспринимать  всю  нагрузку и  поэтому  должен  иметь,  возможно,  большую   поверхность,   однако   длина соединения должна быть ограничена  некоторой  величиной.  Изгибание,  как  и скалывающие нагрузки, приводят к надрыву соединения у концов перекрытия.  С увеличением толщины шва увеличивается  изгибающий  момент,  поэтому  толщина пленки клеящего вещества должна быть равномерной не превышать 0,2 мм.

        Прочность  соединения  определяется  свойствами  отверженного  клея  в клеевом соединении, прочностью склеиваемого материала и видам соединения.

        Вид клеевого соединения определяется  конфигурацией детали и  нагрузкой. Прочным  клеевым   соединением   является   одинарная   нахлестка,   двойная нахлестка,  нахлестка  с  подсечкой,  соединение  с   скошенными   кромками, полушиповое, с двойной накладкой, со скошенными накладками и  др. Кроме того клеевые соединения часто применяют в комбинации с другими  типами соединений (сварными,  клепанными,  резьбовыми)  для  придания  соединениям дополнительных свойств - герметичности, прочности, вибростойкости.

        К клеям предъявляют следующие  требования: нейтральность  к   склеиваемым материалам, стойкость к воде, к воздействию различных  сред,  к  нагреванию, охлаждению, резким перепадам температур; высокие адгезионные и когезионные  свойства;  простота  нанесения  на  поверхность; хорошее    заполнение зазоров  между   соединяемыми    поверхностями; продолжительная   жизнеспособность приготовленного    клея;    возможность склеивания при комнатной и повышенных температурах и низком давлении.

        При выборе клея необходимо учитывать физико-химические  и технические свойства, а также условия эксплуатации изделия.

        Краткая  характеристика  клеев:  предел  прочности   при   сдвиге   при температуре 20 °C- 60...320 кгс/см², соединяют в зависимости от марки клея различные металлы  с  металлами  и  неметаллами,  неметаллы  с  неметаллами,

стойкость  к   воздействию   внешних   сред   (бензина,   керосина,   масла, температуры, холода и др.),  интервал  рабочих  температур  (-60...250°C), виброустойчивость и др. Лучшими  клеями  для  склеивания  полимера  является раствор или расплав этого полимера.

        Для достижения электропроводности при сохранении прочности,  применяют токопроводящие  клеи   (контаколы)-смеси    токопроводящего    материала (металлического порошка или пудры и т.п.) со связующей смолой.  Такие клеи склеивают различные электро- и радио- детали, их применяют для изготовления печатных схем. Для склеивания серебряных,  медных,  платиновых,  палладиевых поверхностей, покрытых припоем ПОС61 применяют клей контакол К-4.

        Технологический процесс склеивания состоит из следующих операций:

 подготовка  поверхностей вклеиваемых деталей; подготовка клея; нанесение клея на склеиваемые поверхности; сушка (открытая выдержка)  нанесенного  клея  перед  сборкой  соединяемых деталей; сборка деталей; запрессовка; отверждение клеевых швов (открытая выдержка при определенных  температуре и давлении в течение заданного времени); зачистка клеевых соединений; контроль качества соединения.

      Качество подготовки поверхностей  в значительной мере определяет  прочность соединения. Поверхности  тщательно  пригоняют  одна  к  другой,  очищают  от загрязнений, в некоторых  случаях  повышают  шероховатость поверхности для увеличения  поверхности  склеивания,  создают  промежуточные  слои,  имеющие повышенную  адгезию  к  поверхности  металла,  а клеи  к ним.   Оптимальная шероховатость поверхности  Rz=20...6,3  мкм.  Иногда перед  склеиванием  на поверхность наносят защитное покрытие, препятствующее коррозии.

      Обработку выполняют механическим, химическим или физическим способами.

      Химические способы обработки поверхности применяют только для  пластмасс; способы оказывают термическое или электрическое воздействие  на  поверхность детали. К  термическим  способам  относят  пламенные   способы   (например, обработка газовым пламенем).

        К электрическим способам относят: облучение элементарными частицами, обладающими большой энергией; обработка  электрическим  разрядом  в  газовой атмосфере; обработка тлеющим  разрядом  низкого  давления.  Подготовка  клея заключается  в  тщательном  смешивании  исходных   компонентов.   Смешивание выполняется в тех случаях, когда клеящее вещество состоит из двух   и  более компонентов. При смешивании не должны быть замешаны воздушные пузырьки.  Для приготовления больших количеств клея используют  вакуумные смесители.  Срок применения  холодных    клеящих   веществ   ограничен.   Обычно   смешивание производят перед их употреблением.

        Способ  нанесения  клея  определяется   его   консистенцией   (пустотой, вязкостью).  Жидкотекучие   клеи   наносят   кистью,   пульверизатором   или погружением и накатыванием с  помощью  валика.  Пастообразные  клеи  наносят шпателем. Твердые клеи перед употреблением сначала разжижают  (для  хорошего смачивания поверхностей).  Для  этого  склеиваемые  детали  нагревают  и  их поверхность   посыпают  порошком  клеящего  вещества.   При   автоматическом склеивании используют клеевые пленки.

        Соединение  склеиваемых   деталей   производится   в   приспособлениях, обеспечивающих при отверждении  клея  фиксирование  деталей  в  определенном положении. Фиксирование деталей выполняют с помощью стальных  стяжных  лент, болтовых соединений снабженных пружинами, грузов, струбцин, скоб, прессов  и пресс-форм. При склеивании на всю поверхность должно  действовать постоянное давление.  Величина  давления  зависит и от  марки  клея.   Отвердение   клея производится в нагревательных печах, обеспечивающих равномерный нагрев.

        Для нагревания соединяемых  элементов  при  сушке  применяют  сушильные камеры  (шкафы),  обдувку теплым  воздухом, контактные и рефлекторные электронагреватели, ТВЧ, инфракрасные лучи.

        Сборку склеиваемых деталей производят  запрессовкой  в  пневматических, гидравлических,  винтовых  прессах,  автоклавах  и  с  помощью   специальных приспособлений. Требуемый подогрев деталей при сборке выполняют на  прессах с  электроподогревом  или  паровым  обогревом.  Режимы  склеивания   (время, давление, температура) определяет применяемый состав клея.

    Контроль  соединения в готовых изделиях выполняют  по этапам: внешний осмотр изделия, простукивание и проверка  с  помощью  специальных приборов без разрушения соединения; испытания образцов - свидетелей или образцов, вырезанных из изделий; испытания разрушением определенного процента изделий от серии и др. 
 
 
 
 
 

     4 Соединения заклепками

    Клепкой называется процесс соединения нескольких деталей (обычно из листового материала) при помощи заклепок.

    Заклепочные соединения применяют при изготовлении различных металлических конструкций. Широкое распространение они имеют в самолетостроении, судостроении и других отраслях производства.

    Заклепка  состоит из стержня и закладной  головки. Замыкающую головку образуют непосредственно при клепке. Головки заклепок бывают полукруглые, потайные, полупотайные и плоские.

    Изготовляют заклепки из стали, цветных металлов и сплавов.

    Разделяют клепки на холодную, т. е. выполняемую  без нагрева заклепок, и горячую  – с нагревом стальных заклепок до 1000-1100 °C.

    Диаметр отверстия под заклепку делают несколько  больше, чем диаметр самой заклепки. Длину заклепки выбирают такой, чтобы  ее свободный конец (выходящий за край отверстия) составлял 1,25-1,5 диаметра стержня и можно было образовать полукруглую головку. Для образования потайной головки эта величина должна составлять 0,8-1,2 диаметра стержня.

    Место соединения деталей заклепками называют заклепочным швом. Заклепочные швы  подразделяют на прочные (выдерживающие  большие нагрузки), плотные (герметичные) и прочноплотные (рассчитанные на одновременное действие больших механических нагрузок и высоких давлений).