Тугоплавкими припоями

Тема 15 Пайка, склеивание и лужение

Склеивание является
современным методом получения неразъемных
соединений заготовок с помощью введения
между сопрягаемыми поверхностями слоя
специального вещества (клея), которое
способно непосредственно скреплять
эти заготовки. Важным преимуществом
склеивания является возможность
получения соединения из неоднородных
металлов, а также неметаллических
материалов.

При
склеивании можно избежать появления
внутренних напряжений и деформаций
соединяемых заготовок. Недостатком
клеевых соединений является их низкая
термостойкость (менее 1000С),
склонность к ползучести (смещению одной
части склеенной заготовки относительно
другой) при длительном воздействии
сдвигающих усилий, а также длительная
выдержка для полимеризации клея в
соединениях.

Технологический
процесс склеивания для всех видов
соединяемых материалов и всех видов
клеев состоит, как правило, из следующих
этапов:

• подготовка
  поверхности к склеиванию,

• подготовка клея,

• нанесение клея
  на склеиваемые поверхности,

• выдержка нанесенного
  слоя клея,

• сборка (соединяемых)
  склеиваемых заготовок,

• выдержка соединения
  при определенной температуре и давлении,

• очистка шва от
  подтеков клея,

• контроль качества
  клеевых соединений.

Наиболее широко
применяемые марки клеев приведены в
таблице 17.

Таблица
17 — Марки
клеев

Марка	Давление, МПа	Температура, 0С	Время выдержки, ч
Д-9	0,01…0,3	13…35	24
ЭДАФ	0,1…0,3	10…25	24
ЭЛ19	0,02…0,2	10…25	50…70
ВК-9	0,01…0,1	18…30	24
БОВ-1	0,05…0,1	15…30	24
КЛН-1	0,05…0,1	25	24
ВУ-16	0,05…0,1	18…23	72
Э6-1С	0,05…0,5	15…30	24
УП-5-171	0,05	18…25	24…48
УП-5-177	0,05	18…22	24…72

Подготовка
поверхности к склеиванию сводится к
механической подгонке, приданию
необходимой шероховатости склеиваемым
поверхностям, очистке от грязи и масла
и тщательному обезжириванию. Выбор
инструмента для механической подготовки
и придания необходимой шероховатости
зависит от типа клеевого соединения.

Наносимый на
поверхности слой клея должен быть
равномерным, без пузырьков воздуха.
Клеи в зависимости от назначения могут
быть жидкими, пастообразными или в виде
клеящей пленки. Наиболее удобны клеящие
пленки, которые не требуют специального
регулирования клеящего слоя. Вручную
клей наносится кистью или шпателем,
жидкие клеи можно наносить пульверизатором.

Совмещение
склеиваемых заготовок, исключающие их
самопроизвольное смещение, осуществляется
при помощи струбцин и других зажимных
приспособлений. Процесс склеивания и
полимеризации должен происходить при
определенных условиях: давление –
0,3…1 МПа, температура – 5…300С,
время выдержки – от 20 мин до 72 ч.

Контроль клеевого
соединения осуществляется визуально,
а также путем испытания его на герметичность
и прочность. Соединение считается
выполненным удовлетворительно, если
при контроле на прочность разрушение
происходит не по клеевому шву, а по
основному материалу.

Соединение
трубопроводов различного назначения
при помощи клеев позволяет по сравнению
с резьбовыми и сварными работами в
два-три раза сократить трудовые и
энергетические затраты. Для склеивания
стальных трубопроводов разработаны
специальные эпоксидные клеи, составы
которых приведены в таблице 18.

Таблица
18 — Составы
эпоксидных клеев в зависимости от типа

Для выполнения
соединений трубопроводов применяются
различные материалы, выбор которых
зависит от назначения соединения.
Краткие характеристики и назначение
этих материалов приведены в таблице
19.

знать:

• назначение пайки
  и область применения;

• разновидности
  припоев и флюсов, и область их применения;

• инструмент для
  пайки;

• виды паяных швов;

• правила техники
  безопасности и противопожарной
  безопасности при

выполнении пайки.

уметь:

• выполнять
  технологический процесс пайки.

Оснащение
рабочего места:слесарный
верстак; стол с устройством для разжигания
паяльных ламп и вытяжным зонтом; лампы
паяльные; паяльники периодического
подогрева (тепловые); паяльники
непрерывного подогрева (электрические);
напильники разные; клещи кузнечные;
плоскогубцы; шлифовальная шкурка;

щетки
металлические; тигель; ванна кислото-упорная;
ванна промывочная; кисточки волосяные;
ветошь; цинк листовой; оловянно-свинцовый
припой; олово; нашатырь кусковый;
канифоль; соляная кислота; 25%-ный раствор
соляной кислоты; хлористый цинк; 10%-ный
раствор каустической соды; бензин;
ацетон; рукавицы брезентовые; очки
защитные.

Для пайки
тугоплавкими припоями: горн кузнечный,
муфельная печь или установка ТВЧ,
медно-цинковые припои; бура.

Пайкой
называется
соединение деталей в нагретом состоянии
с помощью сравнительно легкоплавкого
металла, называемого припоем. Пайка
широко распространена в различных
отраслях промышленности для создания
неразъемных соединений различных
заготовок и деталей из стали, цветных
металлов и их сплавов, а также разнородных
металлов.

Пайку применяют при изготовлении
радио- и электроприборов, резервуаров,
радиотоваров, твердосплавного режущего
инструмента и т.п. Сущность пайки состоит
в том, что расплавленный припой под
действием капиллярных сил заполняет
зазор между паяемыми поверхностями
деталей, смачивает их и диффундирует
(проникает) в металл.

После остывания
припоя в зоне соприкосновения деталей
образуется плотное и достаточно прочное
соединение, называемое паяльным швом.
Качество, прочность и эксплуатационная
надежность паяного соединения зависит
от правильного выбора припоя и тщательности
подготовки соединяемых поверхностей
под пайку.

а
—
прямой встык;
б
— внакладку; в
— ступенчатый встык;г
— косой встык; д
— встык с накладкой, е
— враструбРисунок
15.1 Виды швов

Для очистки
поверхностей применяют зачистку
напильниками, металлическими щетками,
шлифовальной шкуркой и т.п. Детали,
полученные обработкой резанием (всухую),
паяют без дополнительной зачистки. Если
при механической или слесарной обработке
применяли масло или эмульсию, то их
перед пайкой удаляют обезжириванием в
бензине, ацетоне и других веществах.

Перед пайкой детали плотно подгоняют
одну к другой. При нагреве соединяемых
пайкой деталей их поверхности окисляются
(покрываются тонкой пленкой), в результате
чего припой не пристает к деталям. Для
удаления окисной пленки применяют
паяльные флюсы, которые растворяют
окислы, образуют легко удаляемые шлаки,
способствуют лучшему смачиванию паяемых
поверхностей расплавленным припоем и
затеканию его в зазоры.

Наиболее
распространенные инструменты для
выполнения пайки – паяльники периодического
и непрерывного подогрева. Паяльники
периодического подогрева молоткового
и торцового типов (рис. 15.2) изготовляют
из куска высококачественной красной
меди призматической клиновидной формы,
закрепленного на стальном стержне с
деревянной рукояткой на конце. Такой
паяльник периодически подогревают от
постороннего источника теплоты – горн,
паяльная лампа, пламя газовой горелки
и т.п.

Рис. 15.2. Паяльник
периодического

нагреваа
— угловой; б
— прямой

Наиболее часто
для нагрева используют паяльные лампы
(рис.15.5.). К паяльникам непрерывного
подогрева относятся электрические
паяльники (рис. 15.3), позволяющие
осуществлять пайку непрерывно. Они
удобны в обращении, обеспечивают
постоянную температуру, при работе
меньше образуется вредных газов.

а
— прямой: 1 — электрический шнур; 2 —
электрическая вилка; 3 — рабочая часть;
4, 7 — хомутики; 5
— кожух; 6 — нагревательный элемент; 8 —
стержень; 9 — рукоятка; б
— угловойРисунок
15.3 Электрический паяльника
— газовый; б
— бензиновый; 1 — рабочая часть; 2 — стержень;
3 — хомутик; 4 — горелка; 5, 9 — краны; 6 —
рукоятка; 7, 8 — штуцеры; 10 — сопло; 11 —
бензиновая горелка; 12 — рукоятка-резервуар
Рисунок 15.4 Паяльники
непрерывного нагрева

Где применяют

Пайка твердыми припоями примечательна тем, что при ее проведении участок стыковки изделий должен прогреваться до температур порядка 450-ти градусов и более.

Такие припои называются тугоплавкими, а полученное с их помощью соединение сохраняет свои прочностные характеристики даже при сильном термическом нагреве.

В отличие от твердых пайка мягкими припоями предполагает использование низкотемпературных расходных материалов, которые обеспечивают надежное сцепление при значительно меньшем нагреве (порядка 200-300 ℃).

Они, как правило, применяются, при пайке изделий, эксплуатируемых в нормальных температурных условиях, и не гарантируют сохранения контакта при сильном нагреве.

Возможности твердых припоев широко используются в тех сферах, где требуется получать шов, по своим прочностным свойствам занимающие промежуточное положение между сваркой и низкотемпературной пайкой.

При этом особое внимание уделяется сохранению структуры материалов в зоне контакта, которые после обработки не должны терять первоначальных характеристик.

Твердосплавные соединения чаще всего востребованы в следующих ситуациях:

• производство металлорежущего инструмента, резцов с твердосплавными рабочими вставками;
• при изготовлении емкостей и сосудов, производимых на основе цветных металлов и из нержавейки;
• в автомастерских (при ремонте радиаторов и отдельных элементов трансмиссии), а также в тех местах, где применение сварки крайне нежелательно;
• при монтаже и ремонте трубок из твердых медных сплавов, установленных в холодильном и теплообменном оборудовании и работающих в условиях «критических» температур или повышенного давления;
• для надежного и прочного соединения тонкостенных предметов и деталей, испытывающих при эксплуатации повышенные нагрузки и упругие деформации.

Использование технологии твердой пайки обеспечивает необходимую прочность получившегося соединения и его устойчивость к перегреву. Помимо этого твердосплавные методы применяются при ремонте изделий из меди или латуни, которые при работе подвергаются высокотемпературному воздействию.

В отличие от описанных выше твердых припоев сфера применения мягкой пайки ограничена нормальными условиями эксплуатации. К этому способу чаще всего прибегают при необходимости получения надежного соединения изделий и деталей из легкоплавких материалов, не подверженных чрезмерному нагреву и деформациям.

Особой популярностью при «мягком» сочленении деталей пользуются получившие широкое распространение оловянно-свинцовые паяльные составы.

В зависимости от расположения шва на свариваемом изделии различают швы нижние (обыкновенные), верхние (потолочные), горизонтальные и вертикальные. Наиболее труден процесс сварки потолочных швов.

знать:

• виды и сущность
  сварки, резки и наплавки;

• область применения
  различных видов сварки, резки и наплавки;

• инструменты и
  применяемое оборудование;

• правила техники
  безопасности и пожарной безопасности
  при проведении сварочных работ.

Сваркой
называется процесс получения неразъемного
соединения металлических частей путем
местного нагревания их до тестообразного
или расплавленного состояния. Сварка
может осуществляться с применением
давления для сжатия свариваемых деталей
или без применения его.

Сварку применяют
при изготовлении железнодорожных
вагонов, котлов, ответственных частей
морских и речных судов, подъемно-транспортных
сооружений, мостов, сельскохозяйственных
машин и др. Очень широко сварка и резка
металла используются в ремонтных и
восстановительных работах, где они
позволяют быстро и с наименьшими
затратами восстановить изношенное или
вышедшее из строя оборудование и
сооружения (доменные печи, мосты, морские
суда, газопроводные линии и т.д.).

Сварка применяется
для соединений и наплавки разнообразных
металлов: чугуна, стали, меди, бронзы,
алюминия и др., для соединения металлов
с неметаллами. Но не все металлы
свариваются хорошо. Хорошо свариваются
углеродистая сталь с содержанием
углерода от 0,12 до 0,22%, низколегированные
стали 20ХГС, 2ХМА и др.

Сварным
соединением
называют соединение двух металлических
частей, осуществленное сваркой.

На рис.17.1 изображены
основные типы сварных соединений (швов).
При сварке электрозаклепками верхний
лист просверливается и отверстие
заваривается так, чтобы сварка захватила
поверхность нижнего листа.

а
— стыковые, б
—
угловые, в
— с накладками,
г
—
тавровые, д
— электрозаклепками
Рисунок 17.1 Виды
сварных соединений и швов

Та
часть сварного соединения, которая
образуется расплавленным в процессе
сварки, а затем затвердевшим металлом,
называется сварным
швом.

Наплавка
занимает
важное место в сварочной технологии и
широко применяется при ремонте и
восстановлении изношенных деталей, а
также при изготовлении новых деталей,
у которых необходимо обеспечить особые
свойства поверхностей (например,
твердость, износостойкость, коррозионную
стойкость, жаростойкость).

Наплавку осуществляют
нанесением расплавленного металла на
поверхность изделия, нагретую до
оплавления или до температуры надежного
смачивания жидким наплавленным металлом.
При этом наплавленный слой составляет
одно целое с основным металлом за счет
образования металлических связей.

Для наплавки могут
быть использованы различные источники
нагрева: газовое пламя, электрическая
дуга, высокочастотный нагрев,
электрошлаковый процесс, луч лазера и
др. Толщина наплавленного металла может
быть различной: 0,5 – 10 мм и более.

Для того чтобы
свойства наплавленного металла не
существенно изменялись за счет
«разбавления» его основным металлом
при наплавке поверхностей с особыми
свойствами, глубина проплавления
металла изделия и соответственно доля
его участия в образовании поверхностного
слоя должны быть минимальными.

Наплавку
можно выполнять ручным и механизированным
способами. Механизированная наплавка
обеспечивает более высокое качество и
производительность. Для дуговой наплавки
больших по площади поверхностей
используют специальное оборудование,
в которых плавящимся электродом является
лента. Применяют ленточные электроды
сплошного сечения и порошковые ленты.

Порошковая лента имеет металлическую
оболочку, внутри которой заключена
шихта, содержащая шлакообразующие
компоненты и легирующие добавки. При
выполнении ремонтных работ по
восстановлению изношенных поверхностей
иногда весьма нежелательной оказывается
деформация изделия, вызываемая
неравномерным нагревом. Способ
вибродуговой наплавки позволяет получать
наплавленный слой с незначительной
деформацией изделия.

Сущность
его в том, что наплавку выполняют
электродом 3 (рис.17.6), которому сообщают
механические колебания в направлении
изделия 1 с помощью электромагнита 4 с
частотой 30-100Гц и амплитуды 0,5 — 1 мм.
Электрическая дуга при этом периодически
заворачивается на свариваемое изделие
и снова возбуждается.

При каждом замыкании
частицы электрода остаются на поверхности
изделия. В зону наплавки непрерывно
подают охлаждающую жидкость (раствор
щелочи) или струю воздуха через сопло
2. Принудительное охлаждение поверхности
повышает твердость наплавленного слоя.
Наиболее часто этот способ применяют
при наплавке цилиндрических изделий
небольшого диаметра при восстановлении
изношенных шеек валов.

1 — наплавляемое
изделие; 2 — сопло для подачи охлаждающей
жидкости; 3 — электродная проволока; 4 —
электромагнитный вибраторРисунок
17.6 Схема вибродуговой наплавки

Металлизацияпредставляет
собой процесс осаждения распыленного
струей газа жидкого металла на поверхность
изделия. К источнику нагрева (им может
быть газовое пламя, электрическая дуга,
плазменная струя) подают проволоку,
которая расплавляется. Жидкий металл
подхватывается струей газа, подаваемого
под давлением в зону плавления, и
выбрасывается с большой скоростью через
сопло металлизатора в виде распыленных
капель. Поток брызг расплавленного
металла направляют на поверхность
изделия. Ударяясь о поверхность, капли
соединяются с ней и образуют слои
покрытия.

Материал покрытия
может подаваться в металлизатор в виде
проволоки (стальной, алюминиевой, медной,
цинковой и др.), а также в виде неметаллических
порошков (стекла, эмалей, пластмасс).
Таким образом, термин «металлизация»
оказывается неточным, поскольку включает
в себя процессы нанесения в неметаллических
покрытий.

По сравнению с
наплавленным слоем металлизационный
слой, состоящий из мелких
поверхностно-окисленных частиц металла,
имеет меньшую прочность.

Металлизацию
применяют для восстановления изношенных
поверхностей деталей машин, для защиты
поверхности от коррозии, изнашивания,
в декоративных целях.

Использование в быту

Применение техники твердой пайки в домашних условиях предполагает наличие газовой горелки, посредством которой можно обеспечить высокую степень нагрева в зоне контакта.

Помимо этого, потребуется сам тугоплавкий припой, плавящийся при температурах свыше 450 градусов, а также специальная активная добавка, называемая флюсом.

Лишь при выполнении этих требований в результате паяльных работ удается получить достаточно надежное и твердое паяное соединение.

В качестве примера можно привести использование твердого припоя при спайке рамы велосипеда, восстановление которой другими методами не так эффективно и надежно.

Твердые припои пользуются повышенным спросом при ремонте различной кухонной утвари и посуды, изготавливаемой из твердосплавных материалов (латуни или меди, например).

Чаще всего восстановительному ремонту подлежат растапливаемые углем самовары или подобные им нагревательные приспособления из тугоплавких металлов.

Добавим к этому, что бытовая пайка твердыми припоями широко востребована и при проведении ремонтных работ, касающихся восстановления отдельных узлов холодильного и теплообменного оборудования.

В последнем случае для спайки медных трубок посредством газовой горелки потребуется твердый латунный припой, позволяющий получать прочное и надежное соединение, пригодное для эксплуатации в критических условиях.

Рассмотрим особенности работы с паяльными составами различной степени тугоплавкости на примере такой распространенной операции, какой является запайка труб.

Особенности пайки трубных изделий

выполнении пайки.

Лужение поверхностей
производят горячим и электрическим
способами. Лужение горячим способом
благодаря своей простоте, легкости
выполнения и несложному оборудованию
находит широкое применение при слесарной
обработке.

Приемы
пайки легкоплавкими припоями.
После подготовки паяемых поверхностей
деталей, их подгонки и скрепления
приступают к пайке. Зазоры между деталями
не должны превышать 0,05…0,15 мм для стали
и 0,1…0,3 мм для меди. При использовании
периодически подогреваемого паяльника
его носок очищают от следов окалины
напильником, заправляют под углом
30…

400,
снимают заусенцы, слегка закруглив
ребро носка. Защищенный паяльник
нагревают паяльной лампой или другим
источником теплоты до 350…4000С
для пайки крупных деталей и до 250…3000С
для пайки мелких деталей и листового
материала. Нагревают рабочую часть
(обушок) паяльника. Нагрев паяльника
лучше всего выполнять керосиновой
паяльной лампой (рис.15.5).

1 — трубка подвода
воздуха;

2 — резервуар;

3 — воздушное
пространство;

4 — нагревательная
чаша;

5 — каналы;

6 — труба;

7 — смеситель;

8 — сопло;

9 — ветрозащитное
устройство;
10 — вентиль;

11 — крышка;

12 — насосРисунок
15.5 Паяльная лампа

Для разжигания
лампы надо налить в ванночку 3 немного
бензина и поджечь его. Перед разжиганием
лампы вентиль 4 закрывают, а воздушный
клапан 2 открывают. К моменту полного
сгорания бензина в ванночке 3 следует
закрыть клапан 2, подкачать воздух в
резервуар 1, слегка открыть вентиль 4 и
поставить лампу около защитного
устройства (или кирпича) на расстоянии
10…

Рисунок
15.6 Нагрев паяльникаРисунок
15.7 Подготовка паяльника к

работе

Для
нагрева паяльник помещают в специальное
устройство (рис.15.6, а), следя, чтобы его
рабочая часть (обушок) находилась в
некоптящей зоне пламени. Нагретый
паяльник в перерывах между пайкой кладут
на подставку, согнутую из стального
прутка (рис.15.6, б).

Приемы подготовки
паяльника к работе легкоплавким припоем
показаны на рис.15.7, а…в. Нагретый паяльник
сначала очищают от окалины погружением
в хлористый цинк или нашатырь (рис.15.7,
а), затем производят облуживание рабочей
части носка паяльника, для чего очищенным
в хлористом цинке паяльником набирают
с прутка одну-две капли припоя (рис.15.

7,
б) и производят трущие (возвратно-поступательные)
движения по кусковому нашатырю до тех
пор, пока носок не покроется ровным
слоем припоя (рис.15.7, в). Затем протравливают
место спая, для чего кисточкой наносят
раствор хлористого цинка или другой
флюс. После этого паяльник накладывают
на место пайки, где расплавленный припой
стекает с паяльника и заполняет зазоры
между деталями.

Если припой не растекается
по поверхности, не затекает по поверхности
и не затекает в зазор, то место пайки
надо еще раз покрыть флюсом и повторить
операцию пайки. Скорость перемещения
паяльника вдоль паяемого шва, или
скорость прогрева, зависит от массы
паяльника, температура его нагрева и
массы (толщины) паяемых деталей. Приемы
пайки легкоплавким припоем показаны
на рис.15.8, а…ж.

а
—
протравливание места пайки с флюсом
(хлористым цинком); б
—
нанесение припоя и перемещение паяльника
по шву; в
— пайка в стык;
г
— пайка в нахлестку; д
— пайка толстой пластины к тонкой;
е
— пайка трубы; ж
—
пайка толстых проводов и стержнейРисунок
15.8 Приемы пайки легкоплавким

припоем

Если припой не
заполняет зазор шва, а тянется за
паяльником или превращается в кашеобразную
массу, то паяльник остыл или недостаточно
нагрет. Перегрев паяльника влечет
повышение окалинообразования и ухудшение
лужения носка. Часто перед пайкой для
надежного схватывания припоя применяют
предварительное облуживание поверхностей
спая, для чего эти поверхности покрывают
тонким слоем припоя или олова.

После пайки
полученного шва следует удалить остатки
флюса путем промывания детали в проточной
воде, затем в водном растворе каустической
соды, снова в проточной воде и просушить.
Контроль пайки проводят внешним осмотром
шва на герметичность (не допускается
течь спаянного сосуда, наполненного
водой) и прочность (деталь, изогнутая в
месте спая, не должна иметь трещин).

При пайке деталей
из меди и ее сплавов, в том числе проволоки,
лучшим флюсом является канифоль.

Порядок запайки труб мягкими припоями определяется следующей последовательностью рабочих операций:

1. Сначала из труб подготавливается стыковой узел с раструбом, на внутреннюю поверхность которого наносится флюс для пайки мягким припоем.
2. Затем тот же флюсовый состав наносится на внешнюю часть стыкуемой трубы, после чего паяльником большой мощности (не менее одного киловатта) готовый стык прогревается до температуры порядка 300-400 градусов.
3. Контролировать степень нагрева стыковочного узла можно по изменению цветового оттенка флюса.
4. После его потемнения в контактную зону вводится проволочный пруток припоя (иногда для лучшего контакта он приготавливается в виде мелкой стружки, заполняющей все стыковочные зазоры).
5. При соприкосновении с прогретой зоной контакта припой плавится, а затем под воздействием флюса растекается по всей площади соединительного шва.

Высокотемпературная пайка с применением твердого состава отличается от уже описанных процедур следующими моментами.

Во-первых, при ее реализации на место стыка наносится флюс совсем иного состава, а во-вторых, вводимый в область пайки припой должен изготавливаться из тугоплавких составляющих.

И, наконец, для прогрева зоны контакта с твердыми свойствами используется специальное оборудование (термическая печь, газовая горелка или индукционное нагревательное устройство).

Как обработка медных заготовок, так и пайка стали в домашних условиях, предполагают использование обычной газовой горелки, всегда имеющейся в хозяйстве у любого частника.

Особое внимание нужно уделить последней стадии соединения трубных заготовок, когда после размягчения присадочной проволоки одна из труб проворачивается вокруг оси.

Вследствие этой операции еще не застывший припой наматывается на стыковую зону с последующим образованием надежного кольцевого шва.

Разновидности

Основной составляющей термостойких соединений, образующихся в результате пайки твердыми припоями, является медь, из которой изготавливаются практически все тугоплавкие расходные материалы.

Чистая медь в качестве сцепляющей составляющей применяется крайне редко. Как правило, она берется в соединении с другими металлами (серебром, цинком, кремнием или оловом).

Каждая из перечисленных добавок позволяет сделать припой более тугоплавким, а получившееся сочленение – прочнее и долговечнее.

Почти все эти примеси снижают температуру, при которой плавится сам твердый припой (у чистой меди этот показатель равен 1083 градусам).

Для высокотемпературной обработки металлов, как правило, используются медно-цинковые составы, идеально подходящие для пайки бронзовых или медных деталей (реже – стали).

Однако они обладают одним существенным минусом, проявляющимся в их плохой защищенности от вибрационных и ударных воздействий. С целью устранения этого недостатка применяется метод легирования другими металлами, заметно повышающими их прочностные характеристики.

Так, твердые латунные припои могут рассматриваться как медно-цинковые составы, прошедшие операцию легирования, благодаря которой они находят широкое применение при изготовлении твердосплавных резцов.

С основными характеристиками и областями применения различных видов припоев можно ознакомиться в сводных таблицах.

Тема 11 Распиливание и припасовка

знать:

• приемы распиливания
  и припасовки,

• инструменты и
  приспособления, применяемые при
  распиливании и припасовке,

• правила техники
  безопасности.

уметь:

• выполнять разметку
  деталей при распиливании и припасовке,

• производить
  контроль точности обработки деталей
  вкладышами.

Оснащение
рабочего места:то
же, что и при опиливании плоскостей.

Распиливание
является разновидностью опиливания.
При распиливании выполняется обработка
напильником отверстия или проема для
обеспечения заданных форм и размеров
после того, как это отверстие или проем
предварительно получены сверлением,
обсверливанием контура с последующим
вырубанием перемычек, выпиливанием
незамкнутого контура (проема) ручной
ножовкой, штамповкой или др. Эта операция
часто применяется в слесарной практике,
особенно при выполнении ремонтных,
сборочных и инструментальных работ.

а
— шаблон; б
— выработка; в
— вкладышРисунок
11.1 Шаблон и вкладыш

В зависимости от
формы контура, подлежащего распиливанию,
выбирается форма рабочего инструмента
(напильника, надфиля), соответствующие
приспособления и контрольно-измерительные
инструменты. Особенность операции
распиливания по сравнению с опиливанием
состоит в том, что контроль качества
обработки (размеров и конфигурации)
производится специальными проверочными
инструментами – шаблонами, выработками,
вкладышами и т.д. (рис.11.1) наряду с
применением универсальных измерительных
инструментов.

Припасовка
– это слесарная операция по взаимной
пригонке способами опиливания двух
сопряженных деталей (пары). Припасовываемые
контуры пар деталей подразделяются на
замкнутые (типа отверстий) и открытые
(типа проемов). Одна из припасовываемых
деталей (с отверстием, проемом) называется
проймой, а деталь, входящая в пройму, —
вкладышем.

Распиливание и
припасовка – весьма трудоемкие слесарные
операции, поэтому их стараются по
возможности механизировать.

Флюсы для тугоплавких металлов

Основная составляющая флюсовых добавок, применяемых при работе с твердыми припоями – это борные соединения, объединенные под общим названием «бура» (Na2B4O7).

С целью повышения активности флюсов этого класса в них добавляется небольшое количество фтора с образованием таких активных соединений как фтористый калий и кальций.

Для работы с изделиями из меди и ее твердых сплавов желательно применять химически чистую буру, являющуюся универсальным флюсовым составом, оптимально подходящим для условий высокотемпературной пайки.

Следует заметить, что флюсовые добавки для мягких и твердых припоев выпускаются в самых различных исполнениях (в виде жидкости, кристаллов или порошка) и нередко объединяются с припоями.

Такой прием позволяет упростить операцию их дозирования и нормировать расход этой важной для качественной пайки составляющей.

Стационарное оборудование для притирки и доводки

Притирка конических
поверхностей запорных клапанов и кранов
выполняется с помощью ручных или
электрических дрелей, конструкции
которых были описаны выше.

Доводка резьбовых
деталей осуществляется при помощи
резьбовых колец (наружные резьбы) или
специальными резьбовыми оправками
(внутренние резьбы). При доводке внутренних
резьб большого диаметра применяются
раздвижные оправки, а для наружных резьб
– специальные сменные регулируемые
кольца. Этими инструментами можно
пользоваться с применением ручных
дрелей.

Доводка заготовок
из твердых сплавов выполняется с
применением в качестве абразива алмаза
(естественного технического или
синтетического), карбидов бора и кремния.

Для выполнения
этих операций применяются металлорежущие
станки общего назначения – токарные и
сверлильные и специальные доводочные
станки.

Токарные и
сверлильные станки позволяют производить
доводку цилиндрических и конических
поверхностей, а также резьбовых наружных
и внутренних поверхностей при низких
частотах вращения шпинделя станка.

В зависимости от
способа нанесения и удержания абразивного
материала при доводке и притирке на
доводочных станках различаются следующие
методы обработки.

1. Доводка
   с непрерывной подачей суспензии (смесь
   с малой концентрацией абразивных зерен)
   обеспечивает более высокую
   производительность процесса, но меньшую
   точность и шероховатость поверхности
   R_a
   0,08…0,32 (рис.13.2, а).

2. Доводка с нанесением
   абразивной пасты на притир осуществляется
   смесью с повышенной концентрацией
   абразивных зерен. Производительность
   при этом несколько снижается, но
   повышается точность обработки и
   уменьшается шероховатость обработанной
   поверхности.

3. Доводка шаржированным
   притиром (рис. 13.2, б) – это срезание
   гребешков исходной шероховатости
   зернами, вдавленными в притир. Этот
   метод менее производителен, но
   обеспечивает высокую точность и
   незначительную шероховатость обработанной
   поверхности.

а — с непрерывной
подачей суспензии; б — шаржированным
притиром;
в
— монолитным алмазным притиром; г —
безабразивная доводка; д — всухую; е —
взаимная доводка (притирка); Ру
— усилие прижатия; S
— подачаРисунок
13.2 Схемы доводки

4. Доводка монолитным
   алмазным притиром (рис.13.2, в) выполняется
   дисками, имеющими на рабочей поверхности
   алмазный слой. Это наиболее производительный
   метод доводки, однако, он не позволяет
   полностью использовать режущие
   возможности алмазного слоя.

5. Безабразивная
   доводка (рис.13.2, г) применяется при
   обработке заготовок из мягких или
   пористых материалов.

6. При обработке
   всухую (рис.13.2, д) получают зеркальную
   поверхность.

7. Взаимная доводка
   (притирка) используется для подгонки
   деталей с высокой точностью (рис.13.2,
   е).

Тема 14 Клепка

знать:

• назначение клепки
  и область применения;

• применяемый
  инструмент и оборудование для клепки;

• правила техники
  безопасности при клепке;

• типы заклепок;

• виды заклепочных
  швов.

уметь:

• осуществлять
  выбор заклепок по длине, диаметру, марке
  материала;

• выполнять процесс
  клепки.

Оснащение
рабочего места:
верстак, плита (или наковальня), сверлильный
станок, тиски слесарные, тиски ручные,
струбцины, молотки слесарные, обжимки,
поддержки, натяжки разные, напильники
с насечкой №2 и №3, ножовки слесарные,
разметочный инструмент, штангенциркуль,
сверла, зенковки, заклепки 5…8 мм стальные
или алюминиевые с полукруглыми головками
и потайными, заготовки.

Клепкой
называется процесс получения неразъемного
соединения двух или нескольких деталей
с помощью заклепок. Заклепочные соединения
широко применяют при изготовлении
различных металлических конструкций,
ферм, балок, емкостей, в самолетостроении,
судостроении и т.п.

Закладная головка
создается при изготовлении заклепки,
а замыкающая – при расклепывании стержня
заклепки (рис. 14.1, а, б).

При изготовлении
заклепок между стержнем и головкой
делают закругление (галтель), что
увеличивает прочность заклепки и
герметичность шва. В соответствии с
назначением заклепки имеют различные
формы головок (рис.14.2, а…ж). В зависимости
от материала соединяемых деталей
заклепки изготовляют из углеродистой,
легированной, нержавеющей стали, цветных
металлов и сплавов, алюминия. Заклепки
должны быть изготовлены из того же
металла, что и соединяемые детали.

а
— с
потайной головкой; б
— с полукруглой головкой;l
—
длина стержня заклепки;d
— диаметр
стержня заклепки;s-
суммарная толщина склепываемых листовРисунок
14.1 Элементы заклепочного соединенияа
— с полукруглой высокой головкой; б
— с полукруглой низкой головкой; в
— с плоской головкой; г
— с потайной головкой; д
—
с полупотайной головкой;
е
— взрывная заклепка;
ж
— трубчатаяРисунок
14.2 Основные типы заклепок

Заклепки,
расположенные в определенном порядке
в один или несколько рядов для получения
неразъемного соединения, образуют
заклепочный шов. Заклепочные швы делятся
на три типа: прочные,
от которых требуется только механическая
прочность; плотно-прочные
и плотные,
от которых требуется герметичность
соединения.

Рисунок
14.3 Виды заклепочных швова
— плоский; б — радиусныйЧеканы

В зависимости от
расположения соединяемых деталей
различают соединения нахлесточные
(рис.14.3, а), когда один край одного листа
накладывается на другой; стыковые, когда
соединяемые детали своими торцами
плотно примыкают друг к другу и соединяются
с помощью одной (рис.14.3,б) или двух
(рис.14.

Диаметр заклепки,
мм 2…2,5 3…3,5 4…5 6…8

Масса молотка,
г 100 200 400 500

Рисунок 14.4
Применение поддержки

и
обжимки при клепке
а — нахлесточный;
б — стыковочный с накладкой с одной
стороны; в — стыковочный с двумя накладкамиРисунок
14.5 Методы клепки

Поддержка 2
(рис.14.4) служит опорой при расклепывании
стержня заклепок и должна быть в 3…5 раз
массивнее молотка. Форма рабочей
поверхности поддержки зависит от
конструкции скрепляемых деталей,
диаметра стержня заклепки и от метода
клепки – прямого или обратного. Обжимка
1 служит для придания требуемой формы
замыкающей головке заклепки после
осадки.

На рабочем конце обжимки должно
быть углубление по форме головки
заклепки. Натяжка представляет собой
стержень с отверстием на конце диаметром
на 0,2 мм больше диаметра стержня заклепки.
Чекан – слесарное зубило с плоской
рабочей частью, применяется для создания
герметичности заклепочного шва,
достигаемой подчеканкой замыкающей
головки и края листов.

Различают два
метода клепки: прямой (рис.14.4, а) с
двусторонним подходом, когда имеется
свободный доступ как к закладной, так
и к замыкающей головке, и обратный
(рис.14.4, б) с односторонним подходом,
когда доступ к замыкающей головке
невозможен.

Рисунок
14.6 Сверление отверстий под

заклепки

Прямой
метод клепки характеризируется тем,
что удары молотком наносят по стержню
со стороны вновь образуемой, замыкающей
головки. При этом методе необходимо:
разметить шов, соблюдая, шаг t
между заклепками и расстояние а от
центра крайней заклепки до края кромки
детали (рис.14.5, а…в): при однорядном шве
t
= 3d;
a
= 1,5d;

при двухрядном шве t
= 4d;
a
= 1,5d;
совместить детали и сжать их вместе
ручными тисками или струбцинами;
просверлить по разметке отверстия под
заклепки в обеих деталях одновременно
(рис.14.6); для заклепок с потайными
головками зенковать места (гнезда) под
головки на глубину, равную 0,8 диаметра
стержня заклепки, на деталях, где будут
расположены полукруглые головки, снять
сверлом или зенковкой фаски 1…1,5 мм;

ввести в отверстие снизу стержень
заклепки (рис.14.4) и под закладную головку
подвести массивную поддержку 2 (для
заклепок с потайными головками применяют
плоские поддержки, для заклепок с
полукруглыми закладными головками –
сферические поддержки); осадить
(уплотнить) детали в месте склепки с
помощью натяжки, которую устанавливают
на выступающий конец стержня, и ударами
молотка по вершине натяжки 1 устранить
зазор между склепываемыми деталями
(рис14.7, а);

Подобным способом расклепать другую
крайнюю заклепку. Во избежание образования
неровностей и других видов брака клепку
выполнять не подряд, а через два-три
отверстия, начиная с крайних к центру,
после чего произвести клепку остальных
заклепок.

Обратный метод
клепки характеризуется тем, что удары
молотком наносят по закладной головке
через оправку 3 с внутренней сферической
поверхностью (рис. 14.7, в).

При этом методе
стержень заклепки вводят сверху,
поддержку 2 с требуемой формой рабочей
поверхности подводят под стержень
заклепки и формируют замыкающую головку.
Этот метод применяют только при
затрудненном вводе заклепки снизу и
отсутствии доступа к замыкающей головке.

Рисунок
14.7 Приемы выполнения клепки

Длина стержня
заклепки зависит от толщины скрепляемых
листов (пакета) и формы замыкающей
головки. Для образования потайной
замыкающей головки стержень должен
выступать на длину, равную 0,8…1,2 диаметра
заклепки, для образования полукруглой
замыкающей головки стержень должен
выступать на длину, равную 1,2…1,5 диаметра
заклепки (см. рис.14.4).

Диаметр заклепки
выбирают в зависимости от толщины пакета
склепываемых листов по формуле

d
= 2 s.

Диаметр заклепки,
мм 2,0 2,3 2,6 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

точная сборка 2,1
2,4 2,7 3,1 3,6 4,1 5,2 6,2 7,2 8,2

грубая сборка 2,3
2,6 3,1 3,5 4,0 4,5 5,7 6,7 7,7 8,7

Качество клепки
определяют наружным осмотром, плотность
прилегания соединенных деталей проверяют
щупом, форму и размеры замыкающих
головок, а также расстояние между ними
– шаблонами. Наиболее характерные виды
брака при клепке: смещение и изгиб
замыкающей головки, прогиб металла,
недотяжка металла, неплотное прилегание
замыкающей головки, малый размер
замыкающей головки, рваные края головки
и т.п.

Бракованную
заклепку срубают зубилом, а затем
бородком выбивают стержень. Заклепку
можно также высверлить сверлом несколько
меньшего диаметра, чем заклепка. Для
этого закладную головку накернивают и
сверлят на глубину, равную высоте
головки. Недосверленную головку
надламывают бородком или зубилом, а
затем выбивают заклепку.

Заклепочные
соединения для обеспечения герметичности
зачеканивают одним из двух способов: в
первом случае зачеканивание производят
одним острокромочным чеканом, когда на
верхнем листе выбивают канавки и металл
отжимают к нижнему листу, заполняя зазор
между листами и усиливая контакт
склепанных листов.

Во втором случае
зачеканивание производят последовательно
двумя чеканами, первый раз чеканом с
закругленным бойком, а второй проход
кромки выполняют чеканом с плоским
бойком, которым окончательно уплотняют
отжатый к нижнему листу металл. Закладные
и замыкающие заклепочные головки чеканят
закругленными по контуру головки
чеканом.

1. Перед началом
   работы следует проверить:

• совпадение
  отверстий в склепываемых деталях;

• соответствие
  диаметра стержня заклепки диаметру
  отверстия (диаметр заклепки должен
  быть меньше диаметра отверстия на
  0,1…0,5 мм в зависимости от размеров);

• длину стержня
  заклепки для получения полноценной
  замыкающей головки (определять расчетом
  или по таблице).

2. Зенкование
   отверстия под потайную головку (закладную
   или замыкающую) следует выполнять с
   контролем глубины и диаметра углубления
   под головку при помощи контрольной
   заклепки.

3. Склепывание
   деталей необходимо производить с упором
   потайной закладной головки заклепки
   в плиту, полукруглой закладной заготовки
   – в поддержку со сферическим углублением
   соответствующего размера.

4. Следует обязательно
   осаживать склепываемые детали (особенно
   небольшой толщины – до 5 мм) натяжкой
   с отверстием, соответствующим диаметру
   стержня заклепки.

5. Запрещается
   забивать заклепку в отверстие, если
   она не входит в него свободно.

6. При расклепывании
   заклепок шарнирного соединения (типа
   плоскогубцев) необходимо подкладывать
   между соединяемыми деталями шарнира
   тонкую бумажную прокладку и по ходу
   расклепывания стержня заклепки
   периодически проверять подвижность
   шарнирного соединения.

7. При клепке «на
   весу», т.е. когда склепываемые детали
   находятся в вертикальном положении, а
   также при клепке пневматическим
   клепальным молотком работу следует
   выполнять вдвоем: один упирает в
   закладную головку поддержки, а второй
   расклепывает стержень заклепки для
   образования замыкающей головки
   (рис.14.8).