Место соединения деталей заклепками называют заклепочным швом (рис. 12.2).
Рис. 12.2. Заклепочные швы:
а — однорядные в нахлесточном соединении; б — однорядные в стыковом соединении; в — однорядные в стыковом соединении с одной накладкой; г — двухрядные с шахматным расположением заклепок в стыковом соединении с одной накладкойВ зависимости от характеристики и назначения заклепочного соединения различают прочные, плотные и прочноплотные заклепочные швы.
Прочный шов , состоящий из нескольких рядов заклепок, применяют для получения соединений повышенной прочности (таких как балки, колонны, мосты и другие металлические конструкции).
Плотный шов применяют для получения герметичной конструкции, рассчитанной на небольшие нагрузки, и выполняют холодной клепкой. Для достижения необходимой герметичности шва используют различные прокладки (из бумаги, ткани, пропитанные олифой или суриком) или подчеканку шва. Плотные швы применяют при изготовлении резервуаров, не подвергающихся высокому давлению (например, открытых баков для жидкости).
Прочноплотный шов применяют для получения прочного и непроницаемого для пара, газа, воды и других жидкостей соединения (например, при изготовлении паровых котлов и различных резервуаров, работающих под высоким внутренним давлением).
Прочноплотные швы выполняют горячей клепкой (с помощью клепальных машин) с последующей подчеканкой головок заклепок и кромок листов.
Заклепочные швы подразделяют на одно-, двух- и многорядные, параллельные и шахматные.
Различают клепку ручную, механизированную, при которой применяют пневматические клепальные молотки, и машинную, выполняемую на прессах одинарной и групповой клепки.
При ручной клепке применяют слесарные молотки с квадратным бойком, поддержки, обжимки, натяжки и чеканки.
Массу молотка выбирают в зависимости от диаметра заклепки. Например, для заклепки диаметром 2 мм применяют молоток массой 100 г, а для заклепки диаметром 5 мм — массой 400 г.
Поддержки служат опорой при расклепывании стержня заклепок. Форма и размеры поддержек зависят от конструкции склепываемых деталей и диаметра стержня заклепки, а также от выбранного метода клепки (прямого или обратного). Масса поддержки должна быть в 3–5 раз больше массы молотка.
Обжимки служат для придания замыкающей головке заклепки после осадки требуемой формы. На одном конце обжимки имеется углубление по форме головки заклепки.
Натяжку — бородок с отверстием на конце — используют для осаживания листов.
Чеканку — слесарное зубило с плоской рабочей поверхностью — применяют для создания герметичного заклепочного шва обжатием (подчеканкой) замыкающей головки и края листа.
Независимо от применяемых инструментов и приспособлений склепываемые детали располагают таким образом, чтобы закладные головки заклепок находились сверху. Такое расположение деталей позволяет предварительно устанавливать заклепки.
Необходимое число, диаметр и длину заклепок определяют расчетным путем. Длину стержня заклепки выбирают в зависимости от толщины склепываемых листов (пакета) и формы замыкающей головки.
Длина стержня заклепки для образования замыкающей потайной головки равна толщине склепываемых листов плюс 0,8–1,2 диаметра заклепки, а для полукруглой головки — плюс 1,2–1,5 диаметра (рис. 12.3).Рис. 12.3. Элементы заклепки:
а — с потайной головкой; б — с полукруглой головкойПо расчетному значению длины стержня заклепки подбирают ближайшее большее значение из предусмотренных стандартами.
Расстояние от центра заклепки до края склепываемых деталей должно составлять 1,5 диаметра заклепки.
В зависимости от диаметра заклепки отверстия в склепываемых листах (пакетах) сверлят или пробивают. Диаметр отверстия должен быть больше диаметра заклепки на 0,1–0,2 мм.
Различают два вида клепки: с двусторонним подходом, когда имеется свободный доступ как к замыкающей, так и к закладной головке, и с односторонним подходом, когда доступ к замыкающей головке невозможен. В связи с этим различают два метода клепки: открытый, или прямой, и закрытый, или обратный.
При прямом методе клепки удары молотком наносят по стержню со стороны вновь образуемой, т. е. замыкающей головки. Клепка начинается со сверления отверстия под заклепку (рис. 12.4, а). Затем в отверстие вводят снизу стержень заклепки и под закладную головку ставят массивную поддержку 2 (рис. 12.4, б). Склепываемые листы осаживают (уплотняют) с помощью натяжки 1, устанавливая ее так, чтобы выступающий конец стержня вошел в ее отверстие. Ударом молотка по вершине натяжки осаживают листы, устраняя зазор между ними.Рис. 12.4 Процесс клепки прямым методом: а — сверление отверстия, б — осаживание заклепываемых листов с помощью натяжки, в — осаживание стержня заклепки, г — придание формы замыкающей головке с помощью молотка, д — окончательное оформление замыкающей головки с помощью обжимки
После этого расклепывают стержень заклепки. При расклепывании металл упрочняется, поэтому стремятся нанести меньшее число ударов. Сначала несколькими ударами молотка осаживают стержень (рис. 12.4, в), затем боковыми ударами молотка придают полученной головке необходимую форму (рис. 12.4, г), и обжимкой 3 окончательно оформляют замыкающую головку (рис. 12.4, д).
При выполнении шва с потайными головками под закладную головку ставят плоскую поддержку и ударяют точно по оси заклепки. Для исключения неровностей клепку выполняют не подряд, а через два-три отверстия, начиная с крайних, после чего производят клепку по остальным отверстиям.
При обратном методе клепки удары молотком наносят по закладной головке. Этот метод применяют при затрудненном доступе к замыкающей головке. Стержень заклепки вводят сверху, а поддержку ставят под стержень. Молотком ударяют по закладной головке через оправку, формируя с помощью поддержки замыкающую головку. Качество клепки несколько ниже, чем при прямой клепке.
Большой объем работ по клепке выполняют на специальных клепальных машинах, пневматических и гидравлических прессах.
После сборки заклепочные соединения подвергают тщательному наружному осмотру: проверяют состояние головок заклепок и склепанных деталей. Плотность прилегания соединенных деталей определяют щупом. Головки заклепок и расстояние между ними проверяют шаблонами.
Заклепочные соединения, требующие герметичности, подвергают гидравлическим испытаниям путем нагнетания насосом жидкости под давлением, превышающим нормативное на 5–20 %. Места соединения, дающие течь, подчеканивают.12.2. Сборка соединений пайкой
Пайка — это метод получения неразъемных соединений металлических деталей с помощью дополнительно вводимого металла или сплава, называемого припоем и имеющего меньшую, чем соединяемые металлы, температуру плавления.
Пайку широко применяют в различных отраслях промышленности для получения прочных и герметичных соединений черных и цветных металлов и их сплавов. Благодаря незначительному нагреву соединяемых материалов паяные изделия сохраняют структуру, механические свойства, форму и размеры.
К преимуществам пайки также относятся прочность и чистота соединения, не требующая в большинстве случаев последующей обработки.
Наибольшее распространение получила капиллярная пайка. Температура плавления припоя должна быть на 20–30 °C ниже температуры плавления соединяемых материалов.
Расплавленный припой, введенный в зазор между деталями, нагретыми до температуры плавления припоя, смачивает их поверхности и проникает в капиллярные трещины. В процессе пайки происходит химическое соединение припоя с материалом деталей. После охлаждения и затвердевания получается прочное соединение.
Различают пайку легкоплавкими припоями (низкотемпературными) и тугоплавкими (высокотемпературными).
Легкоплавкие припои (к ним относятся оловянно-свинцовые с температурой плавления до 300 °C) применяют, если не требуется высокая прочность соединений или паяные детали работают при невысокой температуре. Эти припои используют при соединении изделий из цинка, меди, медных сплавов, мягкой стали, оцинкованного железа, серого чугуна, алюминия, керамики, стекла и др. Соединения, выполненные такими припоями, имеют хорошую коррозионную стойкость и достаточно герметичны. При пайке этими припоями свойства соединяемых металлов не изменяются (или почти не изменяются).
Легкоплавкие припои выпускают в виде проволоки, прутков, лент фольги, трубок с канифолью внутри диаметром от 2 до 5 мм, а также в виде порошков и паст из порошка с флюсом.
Для получения специальных свойств к оловянно-свинцовым припоям добавляют сурьму, висмут, кадмий, ртуть и другие металлы.
К тугоплавким относят медно-цинковые и серебряные припои. Соединения, полученные с помощью таких припоев, имеют высокую прочность, температурную и коррозионную стойкость. Такие припои используют для соединения деталей из стали, чугуна, меди, никеля и их сплавов, а также сплавов с высокой температурой плавления.
Для получения определенных свойств и температуры плавления в эти припои добавляют олово, марганец, алюминий, железо и др. Добавка небольшого количества бора повышает твердость и прочность припоя, но повышает хрупкость паяных швов.
С повышением температуры на поверхностях спаиваемых деталей образуются окислы, в результате чего припой не пристает к деталям. Для предохранения металлов от окисления и удаления окислов применяют химические вещества, называемые флюсами .
В качестве флюсов для мягких припоев применяют хлористый цинк, нашатырь, канифоль, паяльные пасты, для твердых припоев — буру, борную кислоту и некоторые другие вещества.
Для пайки алюминиевых сплавов применяемые флюсы представляют собой сложные по химическому составу смеси, состоящие из фтористого натрия, хлористого лития, хлористого калия, хлористого цинка и др.