какое соединение называется неразъемным
89. Неразъемные соединения
Неразъемные соединения получили широкое распространение в машиностроении. К ним относятся соединения сварные, заклепочные, паяные, клеевые. Сюда относятся также соединения, полученные оп-рессовкой, заливкой, развальцовкой (или завальцовкой), кернением, сшиванием, посадкой с натягом и др.
Сварные соединения получают с помощью сварки. Сваркой называют процесс получения неразъемного соединения твердых предметов, состоящих из металлов, пластмасс или других материалов, путем местного их нагревания до расплавленного или пластического состояния без применения или с применением механических усилий.
Сварным соединением называется совокупность изделий, соединенных с помощью сварки.
Сварным швом называется затвердевший после расплавления материал. Металлический сварной шов отличается по своей структуре от структуры металла свариваемых металлических деталей.
По способу взаимного расположения свариваемых деталей различают соединения стыковые (рис. 242, а), угловые (рис. 242, б), тавровые (рис. 242, в) и внахлестку (рис. 242, г). Вид соединения определяет вид сварного шва. Сварные швы подразделяются на: стыковые, угловые (для угловых, тавровых соединений и соединений внахлестку), точечные (для соединений внахлестку, сваркой точками).
По своей протяженности сварные швы могут быть: непрерывными по замкнутому контуру (рис. 243, а) и по незамкнутому контуру (рис. 243, б) и прерывистыми (рис. 243, в). Прерывистые швы имеют равные по длине проваренные участки с равными промежутками между ними. При двусторонней сварке, если заваренные участки расположены друг против друга, такой шов называется цепным (рис. 244, а), если же участки чередуются, то шов называется шахматным (рис. 244, б).
Тонколистовые конструкции можно сваривать без предварительной подготовки свариваемых кромок. Форма подготовки кромок зависит от толщины свариваемых деталей, положения шва в пространстве и других данных.
Термины и определения, относящиеся к сварке, установлены ГОСТ 2.601—68. Самым распространенным видом сварки является электросварка, которая может быть ручной, полуавтоматической и автоматической.
Способы сварки, типы и конструктивные элементы сварных швов определяются соответствующими стандартами. Условные изображения и обозначение швов сварных соединений выполняются в соответствии с ГОСТ 2.312—72. Сварные швы изображают сплошными основными линиями, если шов видимый, и штриховыми, если шов невидимый (рис. 245). От изображения шва проводят одностороннюю стрелку с линией-выноской. Условное обозначение сварного шва пишут над полкой линии-выноски, если шов видимый, т. е. показана лицевая сторона шва (рис. 246, а, 6), и под полкой линией-выноской, если шов невидимый, т. е. показана оборотная сторона шва (рис. 246, в, г).
Структура условного обозначения сварного шва приведена на рис. 247, где:
1 — вспомогательные знаки, О — шов по замкнутому контуру, | — монтажный шов;
2 — обозначение стандарта на тип и конструктивные элементы шва;
3 — буквенно-цифровое обозначение шва по этому стандарту;
4 — условное обозначение способа сварки по стандарту на данный шов;
5 — вспомогательный знак А — треугольник и размер катета шва;
6 — размеры в мм прерывистого шва со знаками: / — для цепного шва и Z — для шахматного шва или ] — знак незамкнутого контура сварки;
7 — вспомогательные знаки (Q или со) обработки шва;
8 — обозначение шероховатости механически обработанного шва (см. §94);
9 — указание о контроле шва.
Примеры условного обозначения сварных швов:
ГОСТ 14806—80 = Т5 — РиЗ = 1 6—50 Z 100 — шов выполняется электродуговой сваркой алюминия, соединение тавровое Т5, сварка ручная в среде защитных газов РиЗ, катет шва 6 мм А6, шов шахматный, длина провариваемого участка 50 мм, шаг — 100 мм (50 Z 100).
ГОСТ 5264—80—С18 — шов выполняется ручной электродуговой сваркой при монтаже 1, шов стыковой (С 18) по незамкнутому контуру.
При наличии на чертеже нескольких одинаковых швов обозначение наносят только одного шва, и поэтому шву присваивают порядковый номер с указанием количества этих швов у линии-выноски. Все остальные швы этого типа имеют на полке линии-выноски обозначение порядкового номера шва (рис. 248), если указана лицевая сторона шва, и под полкой линии-выноски, если указана оборотная сторона шва. На рис. 248 обозначение № 1 два угловых шва, выполненные ручной электродуговой сваркой, с лицевой стороны усиление шва нужно снять Q механической обработкой, после чего шероховатость шва должна соответствовать шестому классу (Ra = 2,5 мкм).
Пять швов № 2 выполняются как швы односторонние тавровые Tic катетом 5 мм А5, ручной электродуговой сваркой.
Если все швы на чертеже выполняются по одному стандарту, то его номер не вводят в обозначение шва, а записывают в технических требованиях на поле чертежа по типу «Сварные швы по ГОСТ. ».
Если все швы на чертеже одинаковы, то условное обозначение швов можно не наносить на изображениях, а сделать одну запись условного обозначения шва технических требований, например: «Сварные швы по ГОСТ 5264—80—У5—А4».
Клепаные соединения применяются в конструкциях, подверженных действию высокой температуры, коррозии, вибрации, а также в соединениях из плохо сваривающихся металлов или в соединениях металлов с неметаллическими частями. Такие соединения нашли широкое применение в котлах, железнодорожных мостах, некоторых авиационных конструкциях и в отраслях легкой промышленности.
В то же время в ряде отраслей промышленности с усовершенствованием технологии сварного производства объем применения заклепочных соединений постепенно сокращается.
Основным скрепляющим элементом заклепочных соединений является заклепка. Она представляет собой короткий цилиндрический стержень круглого сечения, на одном конце которого находится головка (рис. 249). Головки заклепок могут иметь сферическую, кониче-
скую или коническо-сферическую форму. В зависимости от этого различают головки полукруглые (рис. 249, а), потайные (рис. 249, б), полупотайные (рис. 249, в), плоские (рис. 249, г).
На сборочных чертежах головки заклепок изображают не по их действительным размерам, а по относительным размерам, в зависимости от диаметра стержня заклепки d.
Технология выполнения заклепочного соединения следующая. В соединяемых деталях выполняют отверстия сверлением или другим способом. В сквозное отверстие соединяемых деталей вставляют до упора головной стержень заклепки. Причем заклепка может быть в горячем или холодном виде. Свободный конец заклепки выходит за пределы детали примерно на 1,5d. Его заклепывают ударами или сильным давлением и создают вторую головку (рис. 250).
Диаметр стержней заклепок выбирают по специальным таблицам. Ориентировочно он принимается равным толщине соединяемых деталей. Длину стержня заклепки принимают также с учетом толщины соединяемых деталей и припуска. Ориентировочно она составляет 1,5d.
Заклепочные швы могут быть однорядными и многорядными. Заклепки обычно располагаются в ряду на одинаковом расстоянии. Расположение заклепок в шве может быть рядовым и шахматным. Соединяемые детали в заклепочных соединениях могут быть выполнены внахлестку или встык с накладками.
На чертежах указывают все конструктивные размеры швов клепаного соединения. При этом не вычерчивают все заклепки соединения. Обычно показывают одну-две из них, а место расположения остальных обозначают пересечением осей (рис. 251).
Заклепочные швы имеют свои обозначения, которые наносятся на чертежах. В обозначении указывают диаметр (d) и длину (/) стержня заклепки, группу металла и номер ГОСТ, определяющего форму головки и покрытие.
Например, заклепка, имеющая полукруглую головку, длину d=25 мм, диаметр стержня d = 10 мм, изготовленная из металла группы ОО, без покрытия имеет обозначение: Заклепка 10×25 ГОСТ 10299—80.
Соединения деталей пайкой находят широкое применение в приборостроении, электротехнике. При впайке соединяемые детали нагреваются до температуры, не приводящей к их расплавлению. Зазор между соединяемыми деталями заполняется расплавленным припоем. Припой имеет более низкую температуру плавления, чем соединяемые пайкой материалы. Для пайки используют мягкие припои ПОС — оловянно-свинцовые по ГОСТ 21930—76 и ГОСТ 21931—76 и твердые припои Пер — серебряные по ГОСТ 19738—74.
Припой на видах и разрезах изображают сплошной линией толщиной 2S. Для обозначения пайки используют условный знак (рис. 252, а)— дуга выпуклостью к стрелке, который чертят на линии-выноске, указывающей паяный шов. Если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью. Номер швов указывают на линии-выноске (рис. 252, б).
Марка припоя записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделе «Материалы» (см. § 101).
Клеевые соединения позволяют соединять разнообразные материалы. Клеевой шов, как и паяный, согласно изображается сплошной линией толщиной 25. На линии-выноске чертят условный знак (рис. 253, а), напоминающий букву К. Если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью (рис. 253, б). Марка клея записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделе «Материалы».
Опрессовка (армирование) защищает соединяемые элементы от коррозии и химического воздействия вредной среды, выполняет изолирующие функции, позволяет уменьшить массу изделия (рис. 254), экономить материалы.
Вальцовка и кернение осуществляется деформацией соединяемых деталей (рис. 255, а, б). Сшивание нитками, металлическими скобками применяется для соединения бумажных листов, картона, различных тканей.
ГОСТ 2.313—82 устанавливают условные обозначения и изображения швов неразъемных соединений, получаемых пайкой, склеиванием, сшиванием.
Соединение деталей путем посадки с натягом обеспечивается системой допусков и посадок определенным температурным режимом перед сваркой деталей.
Виды соединений деталей
Агрегаты, обслуживающие их системы, а также узлы машин представляют собой совокупность различных деталей, которые взаимодействуют между собой определенным образом. В результате формируется единый, выполняющий возложенные на него функции, механизм. Например, в состав крупного станка карусельного типа входит порядка 20 тысяч деталей, а легковой автомобиль состоит из примерно 16 тысяч деталей.
Основные разновидности соединений
Все соединения принято подразделять на следующие два основных вида:
неподвижное. В данном случае детали соединяются так, чтобы в процессе работы их взаимное пространственное расположение не изменялось. Самый наглядный пример – это сварные соединения;
подвижное. Соединение этого вида предусматривает возможность перемещения деталей относительно друг друга при работе. За примерами тоже далеко ходить не надо – лучше всего соответствует данному определению соединение зубчатое.
Соединения этих видов подразделяются в свою очередь на две большие группы:
разъемные. Предоставляют возможность проведения многократной сборки, а также разборки конструкции без нарушения целостности ее компонентов. Например, резьбовые соединения и пр.;
неразъемные. В данном случае разборка соединения сопровождается разрушением входящих в него деталей.
Неподвижные неразъемные соединения выполняются:
прессовым давлением – запрессовка;
расплющиванием наконечника крепежной детали – расклепывание;
отклонением края соединительного элемента – загибка;
формированием точечных углублений – кернение;
обжатием шляпок заклепок и кромок металлических пластин – чеканка;
С использованием сцепления, проявляемого на физико-химическом уровне:
сплавлением заготовок путем их нагрева – сварка;
введение между скрепляемыми деталями металлического расплава – пайка;
соединение посредством клеящего состава – склеивание;
Погружением заготовок в расплав:
специальной форме для литья под давлением – пресс-форма.
Сборка подвижных разъемных соединений осуществляется:
металлургической операцией, в результате которой увеличивается длина заготовки и уменьшается площадь поперечного сечения – свободная обжимка;
приданием заготовке определенного профиля пропусканием ее через вальцы – развальцовка.
Формирование подобных соединений призвано заменить целый элемент конструкции, если производство его из одной заготовки экономически невыгодно либо связано с неразрешимыми технологическими сложностями. 
Разъемные соединения
Соединения данного типа широко применяются там, где возникает необходимость периодической замены деталей. Причины для проведения данной операции бывают совершенно разными, начиная с регламентного обслуживания, и заканчивая сменой износившегося рабочего компонента агрегата.
Соединения резьбовые
Разъемные соединения данного типа получили наибольшее распространение. Обусловлено это относительно невысокими стоимостными показателями процесса изготовления единицы резьбового крепежа, а также простотой и удобством монтажа/демонтажа. Понятие «резьба» обозначает последовательность равноудаленных один от другого выступов, расположенных по винтовой линии на поверхности стержня либо отверстия. Они могут иметь различную форму, но в каждом конкретном случае сечение выступов на всей резьбовой нити неизменно.
Резьба бывает метрической (в крепеже используется чаще всего) и дюймовой (применяется при реализации трубных соединений). По иным критериям она подразделяется на:
цилиндрическую. Место ее формирования – боковая поверхность правильного кругового цилиндра;
коническую. Наносится резьбовая нить на стальной стержень либо трубу, характеризующиеся конусообразной конфигурацией;
трапецеидальную. Подвид резьбы метрической. Отличается профилем витков в виде равнобедренной трапеции;
круглую. Профиль сформирован дугами, объединенными прямолинейными участками. Стороны образуют угол, равный 30°;
упорную. Сечение витков выглядит как неравнобокая трапеция. Уклон одной стороны к вертикали составляет те же 30°, а другой – рабочей – 3°.
По количеству нитей резьба бывает одно- и многозаходной.
Штифтовые соединения
Формирование данного соединения выполняется путем совместного просверливания скрепляемых элементов конструкции с последующей установкой в созданные отверстия специальных деталей, называемых штифтами. Последняя операция должна осуществляться с натягом.
Производство цилиндрических штифтов регламентируют положения четырех Государственных стандартов. Чертежи установленных ими исполнений данных фиксаторов представлены ниже.
Исполнение штифтов по ГОСТу10774-80 Исполнение штифтов по ГОСТу 12207-79
Размерные характеристики
Для получения представления о порядке цифр, отображающих диапазон изменений размеров цилиндрических штифтов, представим данные, прописанные нормами ГОСТа 3128-70.
Внешний диаметр (обозначение «d»): от 0,6 мм до 50,0 мм;
Высота большей фаски (параметр «с»): минимальная 0,12 мм; максимальная 8,0 мм.
Высота меньшей фаски (обозначение «а»): min 0,08 мм; max 6,3 мм.
Общая длина штифта (параметр «l»): 2,0 мм…280,0 мм.
Сегодня производятся также конические штифты. По сравнению с вышеописанными цилиндрическими они обеспечивают фиксацию с большей точностью. При этом значение данной характеристики остается, практически, неизменным после многочисленных переборок. Также не влияет на него износ штифта. Эта деталь просто погружается на большую глубину, поэтому плотность ее посадки восстанавливается.
Нормируют производство конических штифтов положения трех Государственных стандартов. Ниже представлены утвержденные ими чертежи исполнений фиксаторов данного типа.
Размерные характеристики
Ниже для конкретики представлены пределы изменения размеров штифтов конических, утвержденных ГОСТом 9465-79. Особенностью этих метизов является наличие на одной из частей стержня резьбовой накатки.
Диаметр гладкого участка стержня (параметр «d»): от 5,0 мм до 50,0 мм.
Диаметр метрической резьбы (обозначение «d 1 »): минимальный M5; максимальный M36.
Длина сегмента с резьбой (параметр «b»): не меньше 14,0 мм; не больше 78,0 мм.
Ширина перехода с гладкого конусообразного участка стержня на отрезок с резьбой (обозначение «а»): min 2,4 мм; max 12,0 мм.
Общая длина конического штифта (параметр «l»): 40,0 мм…400,0 мм.
Высота трапецеидального торца (обозначение «с»): от 0.8 мм до 6,3 мм.
Соединения шпоночные
Сфера предназначения этих соединений – передача момента вращающего усилия. Их используют для закрепления на валах вентиляторов, муфт, шестерней, шкивов и т.д. В качестве сырья для изготовления шпонок служат, как правило, среднеуглеродистые стали. Создание шпоночных пазов на валу осуществляется посредством концевых либо дисковых фрез, а на ступицах – технологиями протягивания или долбления.
Разновидности
Шпоночные соединения бывают двух видов.
Ненапряженные. Обеспечивают высокую степень соосности сопрягаемых элементов конструкции. Ненапряженные соединения формируются с использованием шпонок призматических (поз. «а» на ниже размещенном рисунке) и сегментных (поз. «б»).
Высота и ширина шпонок (обозначение «h» и «b», соответственно) являются характеристиками производными от диаметра вала и устанавливаются положениями Государственных стандартов. Например, на призматические метизы распространяются требования ГОСТа 23360-78. Длина шпонок (параметр «l») рассчитывается в каждом конкретном случае.
Напряженные. Для создания данных соединений используются шпонки двух типов: клиновые. Это самотормозящиеся клинья, имеющие уклон, равный 1:100. (поз. «а» на ниже размещенном рисунке); тангенциальные. Когда работа ведется в реверсивном режиме, фиксация производится путем установки двух пар шпонок данного вида с соблюдением угла между ними 120° (поз. «б»).
Степень соосности, обеспечиваемая напряженными соединениями, не столь высокая по сравнению с ненапряженными. При использовании первых в ходе забивания клиньев возможен перекос ступицы. Поэтому на применение напряженных шпоночных соединений накладываются ограничения.
Шлицевые соединения
Используются данные соединения для передачи значительных моментов. По сравнению со шпоночными они ослабляют вал меньше. Шлицы выполняются технологиями накатки, долбления либо фрезерования. Что же касается пазов в ступицах, то при крупносерийном производстве их получают протягиванием, а при производстве мелкими партиями – долблением.
Шлицы отличаются формой профиля.
прямобочными (поз. «а» на выше размещенном рисунке). Используются для валов, диаметр которых не превышает 125,0 мм;
эвольвентными (поз. «б»). Применяются для валов с диаметром (обозначение d), изменяющемся в диапазоне 4,0 мм≤d≤500,0 мм. В сравнении с предыдущим вариантом эвольвентное соединение отличается меньшей концентрацией напряжений и большей технологичностью;
треугольными (поз. «в»). Применяются, когда требуется передать пустотелыми валами, а также тонкостенными ступицами небольшой вращающий момент. Другой широко распространенный вариант – использование в сопряжениях торсионных валов или в приводах управления. Автомобилистам знакомо соединение треугольными шлицами по приводу щеток стеклоочистителя.
Нормативные документы
Технические характеристики шлицевых соединений установлены Государственными стандартами под номерами:
1139-58 – шлицы прямобочные;
6033-80 – шлицы эвольвентные.
Рабочие параметры шлицевых соединений с треугольным профилем прописаны в Отраслевом стандарте 1.00092, принятом в 1973 году.
Неразъемные соединения
В современном промышленном производстве применяются, преимущественно, три вида неразъемных соединений. Коротко рассмотрим их.
Прессованные соединения
Наибольшее распространение для реализации соединений данного типа получили прессовые фитинги. Посредством этих фасонных деталей осуществляется обвязка радиаторов, котлов, водопроводных смесителей и прочего сантехнического оборудования. Монтаж пресс-фитингов осуществляется с использованием специального обжимного инструментария – ручными либо электрическими пресс-клещами. Последовательность действий представлена ниже в картинках.
Сварные соединения
Из соединений неразъемного типа наиболее совершенными являются именно сварные. Здесь действуют силы на межатомном уровне. Кромки скрепляемых элементов конструкции расплавляются, а прочный сварной шов образуется после их остывания. Такая операция чаще всего выполняется посредством электродуговой либо газовой сварки.
Нормативные документы
Создание сварного соединения регламентируют Государственные стандарты под номерами:
5264-80. Содержит требования к ручной электродуговой сварке;
8713-79. Здесь прописаны правила проведения автоматической, а также полуавтоматической сварки с применением/без применения подварочного шва (предотвращает прожоги при последующих сварочных работах), флюсоудерживающих приспособлений и подкладок;
1533-75. Нормирует автоматическую и полуавтоматическую сварку под защитным слоем флюса. В обоих случаях предусматривается ручная подварка;
15878-79. Регламентирует выполнение контактной сварки всех разновидностей, начиная с точечной, включая рельефную и роликовую, и заканчивая стыковой;
15164-78. Содержит требования к сварке электрошлакового типа с применением проволочного электрода;
В первом случае должны использоваться неплавящиеся электроды, а во втором – плавящиеся;
14806-80. В этом ГОСТе указаны правила проведения электродуговой сварки в инертных защитных газах деталей, произведенных из алюминия (элемент Аl) и сплавов, в которых он содержится;
16310-80. Прописаны требования к сварным соединениям таких полимерных материалов, как полиэтилен (формула (С 2 Н 4 ) n ); полипропилен (формула (С 3 Н 6 ) n ); винипласт – пластическая масса, созданная на основе перхлорвиниловой смолы (общепринятое сокращение – ХПВХ) и поливинилхлорида (формула (С 2 Н 3 Сl) n ).
Клепаные соединения
Клепаным называется соединение элементов конструкции, созданное с использованием заклепок, а само место сопряжения принято именовать клепаным швом. Обычно используется данная технология по отношению к промышленно-гражданским объектам, подвергающимся высоким вибрационным нагрузкам. В частности, без заклепок не обходится процесс возведения пролетов мостовых сооружений.
Нормативные документы
Единого Государственного стандарта, устанавливающего допустимые к реализации разновидности клепаных соединений, на территории нашей страны нет. Однако при их создании нужно руководствоваться положениями OCTа 1 00872-77, описывающими методы испытаний объектов, в которых применялись заклепки:
на статический срез этих метизов;
на усталость, когда соединение работает в условиях, вызывающих срез заклепок.
Иное дело с нормативными документами, регламентирующими производство самих крепежных деталей всех типов. Речь идет о Государственных стандартах под номерами:
10299-80, 10300-80, 10301-80, 10302-80, 10303-80. В них прописаны технические условия на заклепки нормальной и грубой точности с полусферической, потайной, полупотайной, полусферической низкой и плоской закладной головкой, соответственно;
10304-80. Содержит общие технические условия на производство заклепок нормальной и грубой точности;
12638-80, 12639-80, 12640-80, 12641-80, 12642-80, 12643-80. Эти стандарты утверждают технические условия на полупустотелые заклепки, имеющие скругленную, плоскую, потайную, полусферическую, плоскую и потайную закладную головку, соответственно;
12644-80. Здесь прописаны общие технические условия производства пустотелого и полупустотелого заклепочного крепежа;
14797-85, 14798-85, 14799-85,14800-85, 14801-85. Данные стандарты устанавливают конструкцию и размерные характеристики заклепок, произведенных с повышенной точностью и имеющих полусферическую, потайную с углом 90°, потайную с углом 120°, плосковыпуклую и плоскую закладную головку, соответственно.
Заключение
В качестве сырья для изготовления стандартного крепежа используются средне- и малоуглеродистые стали Cт45, 30, 20, 15, 10, Cт3кп. Ответственные соединения создаются с помощью деталей, произведенных из легированных сплавов: 40XHMA, 35XГCA, 30XГCA, 38XA, 40X. Для обеспечения устойчивости к воздействию коррозии и улучшения прочностных характеристик крепеж подвергают термообработке либо механическому упрочнению.