§ 2.3. Материалы заклепок и допускаемые напряжения

Заклепки изготовляют из стали, меди, латуни, алюми­ния и других металлов. Материал заклепок должен обла­дать пластичностью и не принимать закалки. Высокая пла­стичность материала облегчает клепку и способствует рав­номерному распределению нагрузки по заклепкам. При вы­боре материала для заклепок необходимо стремиться к тому, чтобы температурные коэффициенты линейного рас­ширения заклепок и соединяемых деталей были равными или близкими.

Таблица 2.1

Обработка отверстия

Вид напряжений

}[Т]

| Ьсм

Срез

Срез

Смятие

Смятие

Сверление

Продавливание

Сверление

Продавливание

Допускаемые напря­жения, МПа

СтО и Ст2	СтЗ
140	140
100	100
280	320
240	280

Примечание. При переменных нагрузках допускаемые напряжения рекомендуют понижать в среднем на 10...20%.

В противном случае при колебаниях температуры в соедине­нии появляются температурные напряжения. Особую опасность представляет сочетание разнородных материалов, которые способны образовывать гальванические пары. Гальванические токи быстро разрушают соединение. Такое явление наблюда­ется в химической промышленности и судостроении. Поэтому для скрепления алюминиевых деталей применяют алюминиевые заклепки, для медных—медные.

Допускаемые напряжения для заклепок (табл. 2.1) зависят в основном от характера обработки отверстия (продавленные или сверленые) и характера внешней нагрузки (статическая, динамическая).

Вопросы для самоподготовки

1. Как образуется заклепочное соединение?

2. Что такое коэффициент прочности ср заклепочного соединения?

3. Какие конструкции швов применяют для увеличения коэффициента ср?

4. Как рассчитывают заклепочное соединение?

5. Особенности конструкции заклепочных соединений ферм.

Глава 3 сварные соединения

§ 3.1. Общие сведения и применение

Сварное соединение — неразъемное. Оно образуется путем сваривания материалов деталей в зоне стыка и не требует никаких вспомогательных элементов. Прочность соединения зависит от однородности и непрерывности материала сварного шва и окружающей его зоны.

Применяемые в современном машиностроении виды сварки весьма разнообразны. Каждый из них имеет свои конкретные области применения¹. Из всех видов сварки наиболее широко распространена электрическая. Различают два основных вида электросварки: дуговую и контактную.

Электродуговая сварка основана на использовании теплоты электрической дуги для расплавления металла. Для защиты расплавленного металла от вредного действия окружающего воздуха на поверхность электрода наносят толстую защитную обмазку, которая выделяет большое количество шлака и газа, образуя изолирующую среду. Этим обеспечивают повышение качества металла сварного шва, механические свойства кото­рою могут резко ухудшиться под влиянием кислорода и азота воздуха.

С той же целью производят сварку под флюсом. Этот вид сварки в настоящее время является основным видом автоматической сварки. Производительность автоматической сварки под флюсом в 10...20 раз и более выше ручной. Повышения производительности достигают путем применения тока 1000...3000 А вместо 200...500 А при ручной сварке. Это обеспечивает более рациональное формирование шва и повыша­ет скорость сварки.

В то время как при ручной сварке образование шва достигается в основном за счет металла электрода (рис. 3.1, а),

при автоматической сварке шов фор- Ь Шз мируется в значительной степени за

счет расплавленного основного метал- ^ла (рис. 3.1,5), что не только со- кращаег время, но и значительно 3 } снижает расход электродного матери­

ала. Автоматическая сварка под слоем флюса обеспечивает высокие и, что особенно важно, однород­ные, не зависящие от индивидуальных качеств сварщика механические свойства соединений.

За последние годы разработана электрошлаковая сварка, при которой источником нагрева служит теплота, выделя­ющаяся при прохождении тока от электрода к изделию через шлаковую ванну. Электрошлаковая сварка предназначена для соединения деталей большой толщины. Толщина свариваемых деталей практически не ограничивается. Электрошлаковая свар­ка позволяет заменять сложные и тяжелые цельнолитые и цельнокованые конструкции сварными из отдельных простых отливок, поковок и листов, что значительно облегчает и снижа­ет стоимость производства. Эта сварка применима и для чугунных отливок.

Контактная сварка основана на использовании повышен­ного омического сопротивления в стыке деталей и осуществ­ляется несколькими способами.

При стыковой контактной сварке через детали пропускают ток, сила которого достигает нескольких тысяч ампер. Основное количество теплоты выделяется в месте стыка, где имеется наибольшее сопротивление; металл в этой зоне разогревается до пластического состояния или даже до поверхностного оплавления. Затем ток выключают, а разогретые детали сдавливают с некоторой силой — происходит сварка металла деталей по всей поверхности стыка. Этот вид сварки рекомен­дуют применять для стыковых соединений деталей, площадь поперечного сечения которых сравнительно невелика.

При точечной контактной сварке соединение образуется не по всей поверхности стыка, а лишь в отдельных точках, к которым подводят электроды сварочной машины.

При шовной контактной сварке узкий непрерывный или прерывистый шов расположен вдоль стыка деталей. Эту сварку выполняют с помощью электродов, имеющих форму дисков, которые катятся в направлении сварки. Точечную и шовную сварку применяют в нахлесточных соединениях преимущест­венно для листовых деталей толщиной не более 3...4 мм и тонких стержней арматурных сеток. В отличие от точечной шовная сварка образует герметичное соединение.

Все рассмотренные виды контактной сварки высокопроиз­водительны, их широко применяют в массовом производстве для сварки труб, арматуры, кузовов автомобилей, металличес­кой обшивки железнодорожных вагонов, корпусов самолетов, тонкостенных резервуаров и т. п.

Сварное соединение является наиболее совершенным из неразъемных соединений, так как лучше других приближает составные детали к цельным. При сварном соединении проще обеспечиваются условия равнопрочности, снижения массы и стоимости изделия.

Сварку применяют не только как способ соединения деталей, но и как технологический способ изготовления самих деталей. Сварные детали во многих случаях с успехом заменяют литые

Рис. 3.2

в) вшшіггь.

и кованые (рис. 3.2, где а — зубчатое колесо; б—кронштейн; в — корпус). Для изготовления сварных деталей не требуется моделей, форм или штампов. Это значительно снижает их стоимость при единичном и мелкосерийном производстве. Сварка таких изделий, как зубчатые колеса или коленчатые валы, позволяет изготовлять их более ответственные части (венец, шейка) из высокопрочных сталей, а менее ответственные (диск и ступица колеса, щека коленчатого вала) — из дешевых материалов. По сравнению с литыми деталями сварные допускают меньшую толщину стенок, что позволяет снизить массу деталей и сократить расход материала. Большое распрост­ранение получили штампосварные конструкции (рис. 3.2, в), заменяющие фасонное литье, клепаные и другие изделия. Применение сварных и штампосварных конструкций позволяет во многих случаях снизить расход материала или массу конструкции на 30...50%, уменьшить стоимость изделий в 1,5....2 раза.