3. Зварювання чавуну.

Зварювання чавуну має певні труднощі, пов'язані з утворен­ням у зварному з'єднанні зони відбілювання (структури цемен­титу) при швидкому охолодженні розтопленого чавуну, і появою в зоні термічного впливу структур гартування при швидкому охолодженні чавуну, нагрітого вище 723°С. Чавун з такими струк­турами дуже твердий, крихкий, важко піддається обробці. Тому основним завданням при зварюванні чавуну є отримання звар­ного з'єднання з однаковою твердістю металу шва і перехідних зон термічного впливу.

Існує три групи методів зварювання чавунів: гаряче, напівгаряче і холодне зварювання.

Гаряче зварювання здійснюють з попереднім підігрівом виробу до 400...600°С і наступним зварюванням ацетиленокисневим полум'ям. Присаджувальний метал - чавунні стержні діаметром 5...15 мм (3...3,5 % С; 3...4,6 % Si).

Застосовують також ручне (чавунні електроди з покрит­тям із графіту, феросиліцію та ін.) і напівавтоматичне дугове (самозахисний порошковий дріт), а також електрошлакове (пла­стинчасті електроди із сірого чавуну) зварювання. Після зва­рювання вироби повільно охолоджують разом з піччю або за­сипають сухим піском або шлаком, щоб зменшити швидкість охолодження.

При напівгарячому зварюванні деталь нагрівають до 250-450°С, зварюють ацетиленокисневим полум'ям і рідше елект­родуговим методом вугільними електродами. Після зварюван­ня деталь теж засипають сухим піском або шлаком.

Холодне зварювання чавуну проводять без попереднього підігрівання. Частіше всього використовують дугове зварюван­ня сталевими електродами, електродами з кольорових металів (мідними, міднозалізними, міднонікелевими), порошковим дро­том. Зварювання електродами із монель-металу (70 % Ni, 30 % Cu) застосовують для отримання м'якого металу шва, який лег­ко піддається механічній обробці.

Зауважимо, що зварюють чавун при виправленні браку ча­вунних відливок, при ремонтних роботах, а також при виготов­ленні зварювальноливарних конструкцій з високоміцних чавунів.

Зварювання кольорових металів.

Зварювання кольорових металів (міді, латуні, бронзи, алюмі­нію). Найбільш поширене газове зварювання міді ацетиленокисневим полум'ям пальниками, потужність яких в 1,5...2 рази більша від потужності пальників, що використовуються при зва­рюванні сталей. Присаджувальним металом служать мідні прут­ки, що вміщують як розкислювачі фосфор і кремній. Мідь зва­рюють також електродуговим методом вугільними або мета­лічними електродами, у струмені захисних газів, під шаром флюсу, на конденсаторних машинах, методом тертя.

Латунь також зварюють у більшості випадків ацетилено­кисневим оксидаційним полум'ям, присаджувальний метал - латунний дріт з присадкою до 0,5 % Si. Флюси використовують ті ж самі, що і при зварюванні міді (прогартована бура або суміш з 70 % бури і 30 % борної кислоти). Латунь успішно зварюють також у захисних газах і на контактних машинах.

Всі сорти бронзи зварюються задовільно. Олов'яні бронзи частіше зварюють ацетиленокисневим полум'ям із застосуван­ням таких же флюсів, що і при зварюванні міді (присаджуваль­ний метал - фосфориста бронза або латунь). Алюмінієві або алю­мінієво-залізні бронзи краще зварюються електродуговим спо­собом вугільними або металевими електродами (присаджуваль­ний метал - прутики такого ж складу, що і основний метал і флюси або електродні покриття - хлористі і фтористі з'єднання калію і натрію).

Алюміній найчастіше зварюють ацетиленокисневим полу­м'ям. За останні роки широке застосування отримало автоматич­не дугове зварювання під флюсом і в середовищі аргону. При всіх способах зварювання, за винятком аргонодугового, застосову­ють флюси або електродні покриття, до складу яких входять фто­ристі і хлористі сполуки літію, калію, натрію та інших елементів. Присаджувальним металом усіх способів зварювання алюмінію служить дріт або стрижні такого ж складу, що і основний метал.

Алюміній добре зварюється електронним променем у ваку­умі, на контактних машинах, електрошлаковим методом та ін.

Зварювання електронним променем виконують у вакуумній камері сфокусованим електронним променем; при цьому поверхня зварюваного матеріалу бомбардується електронами і їхня кінетична енергія перетворюється в теплову. Електронний промінь має високу густину енергії і забезпечує глибоке протоплювання. Таке зварювання застосовують для магнію, алюмінію, вольфраму, моліб­дену, інших матеріалів, а також неметалевих матеріалів; можна зва­рювати різнорідні метали і метали з неметалами.

Зварювання лазером можна виконувати в будь-якому се­редовищі, яке пропускає світло, - на повітрі, в інших газах, у вакуумі. Джерелом теплоти для зварювання є концентрований світловий промінь, який утворюється в установці, що називаєть­ся лазером (оптичний квантовий генератор). Зварювання лазером застосовують для малогабаритних виробів у приладобуду­ванні, наприклад, при виготовленні мікросхем у радіоелектронній промисловості. Лазером можна прошивати отвори дуже малого діаметра (до 5 мкм) у будь-яких матеріалах, у тому числі в алма­зах, рубінах, твердих стопах та ін.

Дифузійне зварювання у вакуумі виконують нагріваючи заготовки за допомогою високочастотних індукторів до темпе­ратури рекристалізації зварюваних металів і стисканні загото­вок. В результаті відбувається взаємна дифузія в поверхневих шарах матеріалів, які контактують, і міцне з'єднання частин. При дифузійному зварюванні деталі не жолобляться і з'єднання утворюються з високою точністю розмірів; зварюють різнорідні метали, метали і стопи з неметалами. Цим зварюванням корис­туються при виготовленні електровакуумних приладів, інстру­ментів, біметалевих деталей та інших виробів.

Зварювання тертям застосовують найчастіше для стико­вих з'єднань. Частини нагріваються до пластичного стану теп­лом, що виділяється при взаємному терті. Розігріті частини стис­каються (осаджуються) і зварюються. Зварюванням за допомо­гою тертя з'єднують однорідні і різнорідні метали, його викори­стовують при виготовленні різальних інструментів (свердел, фрез та ін.), осей, валів, штампів і т.д.

Холодне зварювання застосовують для пластичних металів. При великих тисках (150...1000МПа) у зоні контакту зварюва­них частин виникають деформації, які спричинюють руйнуван­ня поверхневих плівок, дроблення кристалів, зближення матері­алу частин до міжатомних відстаней і утворення металевих зв'язків. Біля швів немає зон термічного впливу (як при зварю­ванні нагріванням), тому холодне зварювання застосовують при виготовленні радіо- та електротехнічних деталей. З'єднання можуть бути стиковими і внапуск (з безперервними швами).

Зварювання вибухом застосовують в основному для виго­товлення біметалевих виробів. З'єднання частин (листів) відбу­вається при спрямованому вибуху заряду вибухової речовини, що зумовлює сильний удар цих частин. У поверхневих шарах частин, що співударяються, метал тече подібно до рідини, дифун­дує і зварюється. Отже, зварювання вибухом аналогічне холод­ному зварюванню; необхідний для зварювання тиск тут забезпе­чується в результаті вибухової хвилі.

Ультразвукове зварювання ґрунтується на перетворенні ультразвукових коливань у механічні, які спричинюють у зва­рювальних частинах деформації зсуву з одночасним нагріванням на локальних ділянках. Це в поєднанні з невеликим стис­каючим зусиллям від зварювального штифта приводить до зро­шування частин і зварювання.

Такий спосіб застосовують для з'єднання однорідних та різно­рідних металів і пластмас.

Термітне зварювання виконують за допомогою терміту - порошкової суміші алюмінію з окалиною. Алюміній в окалині згоряє:

Горіння в терміті відбувається досить бурхливо з виділен­ням великої кількості тепла, причому температура досягає 3000°С і вище. Алюмінієвий терміт широко використовують для зварю­вання рейок на трамвайних та залізничних коліях. Крім алюм­інієвого, застосовують також магнієвий терміт, наприклад, для зварювання сталевих проводів зв'язку, причому зварювані кінці не оплавляються і зварювання відбувається в пластичному стані при стисканні.

Ковальське (горнове) зварювання застосовують для маловуглецевої сталі. Воно відбувається в умовах температури, близь­кої до точки солідуса (1400...1450°С), при проковуванні зварю­ваних кінців, накладених один на одного.

Індукційне зварювання здійснюють нагріванням металу до пластичного стану або до розтоплювання за допомогою індук­ційних струмів середньої (2...10 кГц) або високої (70...5000 кГц) частоти з наступним його стисканням; використовують його для виготовлення зварних труб із поздовжнім прямим або спіральним швом і при формуванні твердими сплавами ріжу­чого інструменту.

Плазмо-дугове зварювання на вуглецевих і нержавіючих ста­лях, важкотопких і кольорових металах, а також неметалевих матеріалах товщиною починаючи від декількох десятків мікро­метрів і більше здійснюють спеціальними плазмовими пальни­ками, через які пропускають плазмоутворюючий газ, головним чином аргон.

Дефекти зварних з’єднань.

При зварюванні металів у процесі їх нагрівання і наступного охолодження виникають значні температурні напру­ження, а після охолодження виробу - залишкові напруження.

Основними причинами, які викликають напруження і де­формації при зварюванні, є нерівномірне нагрівання, усадка наплавленого металу при переході його з рідкого стану в твердий, структурні зміни наплавленого і основного металу в зоні термі­чного впливу, форма деталей, їх розміри, зона нагрівання при зварюванні.

До основних засобів боротьби з названими вище напружен­нями відносяться попереднє підігрівання виробів перед зварю­ванням, сповільнене охолодження, рекристалізаційний відпал стальних виробів при 550...650°С, легке проковування шва уда­рянням молотка для багатошарових швів.

Для боротьби з деформацією металу при зварюванні рекомен­дують зворотньоступеневий порядок нанесення швів; деформуван­ня деталі перед зварюванням у зворотному напрямку на величину, що виникає при зварюванні; зрівноважування деформацій; збільшен­ня відведення тепла від зварювального виробу; жорстке закріплен­ня елементів при зварюванні в спеціальних пристроях.

Дефекти зварних з'єднань бувають зовнішніми і внутрішні­ми. До зовнішніх при дуговому і газовому зварюванні належать: нерівномірність поперечного перетину (уздовж швів), незаповнені кратери, підрізи основного металу, зовнішні тріщини, відкриті пори та ін. Внутрішні - непроварювання країв або несплавлення окремих шарів при багатошаровому зварюванні, внутрішні пори і тріщини, шлакові включення і т.д.

Контактне точкове і шовне зварювання може давати великі вм'ятини в основному металі, пропалювання і виплеск металу, а в середині зварних з'єднань - тріщини, пори та інші дефекти.

Дефекти у зварних з'єднаннях утворюються з різних при­чин. Так, нерівномірність перетину швів при дуговому і газово­му зварюванні пояснюється порушенням режиму зварювання, підрізування - великим струмом і великою потужністю зварю­вального пальника, утворення пор у зварних швах - насичені­стю їх воднем, азотом та іншими газами, тріщин - застосуван­ням сталей з підвищеним вмістом вуглецю або легуючих до­мішок, сірки і фосфору, непроварів - мала величина струму або недостатня потужність пальника, погане зачищення кромок тощо.

Основні види контролю.

Основними видами контролю якості зварних з'єднань є: випробування зварних швів на щільність (гідравлічні, пневма­тичні, часова проба), механічні випробування металу шва і звар­них з'єднань (границя міцності, текучості, пластичність, статич­ний згин, ударна в'язкість), металографічні дослідження (макро­скопічний і мікроструктурний аналізи зварних швів), просвічу­вання швів рентгенівськими і гама-променями, ультразвуковий і магнітний методи контролю.

Для створення безпечних умов різних видів зварювальних робіт слід пам'ятати, що всі проводи і струмоведучі частини ус­тановок повинні мати добру ізоляцію, їх корпуси, зварювальні столи, кожухи вимикачів - надійно заземлені.

Зварювальник повинен мати щитки і шоломи з захисним склом, брезентові рукавиці, захисні окуляри, спецодяг і спецвзуття. Робо­че місце зварювальника має бути огороджене ширмами або знахо­дитися в спеціальних кабінах, забезпечених приточно-витяжною вентиляцією і місцевими витяжними пристроями.

Особливо уважними слід бути при експлуатації ацетилено­вих генераторів, кисневих балонів, іншої газозварювальної апа­ратури. Недопустимим є витік газів із генераторів, трубопроводів, балонів, кидання балонів та ін.

У авіаційному двигунобудуванні використовуються наступні види зварки:

- аргонно-дугова;

- електронно-променева;

- електродугова;

- контактна.

Складання деталей з майбутнім з’єднанням зваркою виконується у наступній послідовності:

- підготовка місць під зварку на деталях які будуть зварюватися;

- складання виробу під зварку;

- початкове зварювання (приз ватка);

- контроль якості взаємного розташування складальних елементів;

- зварювання;

- термообробка;

- слюсарна обробка шва;

- зміцнення шва;

- контроль зварного з’єднання.

Методи контролю якості зварки містять у собі:

- попередній контроль (перевірка якості основного матеріалу, зварочних матеріалів та стану зварочної апаратури);

- поточний контроль (переварка зовнішнього вигляду шва, його геометричних розмірів та спостереження за виконанням операції зварки);

- кінцевий контроль (перевірка якості зварки у готовому виробі).

При виконані кінцевого контролю зварних з’єднань в залежності від призначення виробу використовують наступні методи контролю:

- зовнішній огляд та обмір зварних з'єднань;

- випробування (вакуумні, гідравлічні. пневматичні);

- рентгенконтроль;

- ультразвуковий контроль;

- магнітний контроль;

- люмінесцентний контроль;

- металографічні дослідження;

- механічні випробування.

Пайка на відміну від зварки являє собою процес з’єднання деталей з використанням проміжного металевого прошарку – припоя, їх нагріву до температури плавлення припоя.…

Під час пайки припой повинен мати наступні властивості:

- припой повинен мати властивість доброго змочування поверхонь деталей;

- припой повинен мати визначену температуру плавлення;

- припой повинен мати визначену температуру плавлення припою;

- припой повинен легко наноситися на поверхню деталей які зпаюються.

Розрізняють тверду та м’яку пайку ) в залежності від температури плавлення припою. …

М’які припої мають температуру плавлення до 670^о К, ними бувають зазвичай олов’яно – свинцеві матеріали.…

Тверді припої мають температуру плавлення вище 870^о К (до 1500 ^о К і вище), ними бувають зазвичай припої на мідній, цинковій, нікелевій, кадмієвій, срібній та інших основах.…

Паяні з’єднання які здійснюються твердими припоями мають міцність у декілька разів більшу ніж з’єднання м’якими припоями.…

При пайці корозійностійких сталей та сплавів зазор між деталями повинен складати 0,01 – 0,1 мм.…

Збільшення зазору між деталями призводить до втрати міцності паяного з’єднання.…

Технологія складання з використанням механізованої пайки наступна:

- підготовка поверхонь деталей під пайку (ретельне очищення поверхонь, травлення тощо);

- нанесення флюса та припою;

- складання під пайку;

- нагрів місць спая;

- промивка та зачищення паяного шва;

- контроль паяного з’єднання.

Тема № 12. Складання нерухомих роз’ємних з’єднань.

Тема № 12.1. Складання різьбових з’єднань.

Рiзьбовi з'єднання с найбiльш поширеним видом нерухомих з'єднань деталей та вузлiв машин. В сучасних двигунах лiтаючих апаратiв головним чином газотурбiнних, налiчустьєя декiлька тисяч нарiзних деталей, серед яких маються вiдповiдальнi болти та шпильки, якi визначають надiйнiсть роботи та ресурс двигуна в цiлому.

Незалежно вiд виду посадок нерухомi рiзьбовi з'єднання повиннi вiдповiдать слiдуючим основним вимогам:

1. Стик деталей, що скрiплюються за допомогою рiзьбового з'єднання, не повинен розходитися пiд дiєю робочого навантаження.

2. При наявностi змiнного навантаження скрiплюючi елементи (болти, шпильки) повиннi мати достатню витривалiсть.

3. Стик, пiдданий дiї рiдини або газу, повинен бути герметичним.

4. Елементи рiзьбового з'єднання не повиннi cамовiльно ослаблюватися.

Виконання цих вимог досягасться шляхом проведення конструктивних та технологiчних заходiв. Одним з найважнiших технологiчних заходiв є затяжка рiзьбового з'єднання при складаннi, у т.ч. створення значних пружних розтягуючих напружень у болтi та зжимаючих у сполучаємих деталях до прикладання зовнiшнього ( робочого ) навантаження.

У різьбових з’єднаннях найбільше розповсюдження отримала посадка з зазором по середньому діаметру різьби 0,12 – 0,2 мм.….

Найважливішим технологічним заходом при складанні різьбових з’єднань є отримання пружніх стягуючих деформацій у бовті та стискуючих деформацій у деталях які з’єднуються до прикладення робочого навантаження.…

Для нормальної роботи різьбового з’єднання сила затяжки шпильки (бовта) повинна бути більшою від зусилля яке діє на з’єднання при роботі сила затяжки шпильки (бовта) повинна бути більшою від зусилля яке діє на з’єднання при роботі..…

Відомо декілька способів контролю величини сили затяжки різьбового з’єднання:

- по обертаючому моменту;

- по куту повороту гайки;

- по видовженню бовта (шпильки);

- по тарированому штифту;

- по деформації тарированої шайби.

При використанні контролю зусилля затіжки різьбового з’єднання по Мкр сила затяжки визначається по величинi крутячого моменту, який прикладено до гайки.…

При використанні контролю зусилля затіжки різьбового з’єднання по Мкр сила затяжки розраховусться по формулi

М_кр= Р_з[1\3f + tg (α + ς) ]

Для виконання затягування рiзьбових з'єднань по Мкр. застосовують динамометричнi ключi або граничнi ключi.…

Метод контролю зусилля затягування різьбових з’єднань по Мкр отримав найбiльше розповсюдження.…

Метод контролю зусилля затягування різьбових з’єднань по Мкр має наступні характеристики:

- продуктивний;

- простий при виконанні;

- не завжди забезпечує високу точність затяжки (f коливається в межах від 0,05 до 0,4 і залежить від чистоти обробки поверхонь які труться, покриття деталей, числа затяжок різьбового з’єднання).

Метод контролю зусилля затягування різьбових з’єднань по Мкр не можна рекомендувати коли деталi складенi за допомогою механiчноi затяжки, тому що для зрушення гайки з мiсця потрiбно бiльше зусилля так як iснує таке явище як тертя спокою.…

Контроль зусилля затяжки по куту поворота гайки проводиться наступним чином: спочатку гайку накручують вiд руки до упору у поверхню сполучаємоi деталi, пiсля цього гайку загвинчують ключем на кут, розрахований ранiше.

Кут повороту гайки для отримання заданої сили затяжки розраховується по формулі:

Контроль зусилля затяжки по куту поворота гайки має наступні особливості:

- простий у виконанні;

- економічніший у порівнянні з М_кр (не потребує дорогих динамометричних ключів);

- важко визначити початок відрахування кута, при якому починається видовження бовта або шпильки.

Контроль зусилля затяжки по подовженню бовта чи шпильки проводиться шляхом вимiру деформацii розтягнення бовта чи шпильки пiд дiєю сили затяжки рiзьбового з'єднання.

Сила затяжки Р_з зв'язана з деформацiєю бовта, що вимiрюється в метрах, наступною залежнiстю:

Вимiрюють подовження бовта чи шпильки у прoцесi затяжки гайки iндикаторними пристосуваннями чи мiкрометрами.…

При контролі зусилля затяжки по тарированому штифту видовження бовта вимірюється відносно штифта довжина якого залишається незмінною.…

При контролі зусилля затяжки по тарированому штифту недоліком є ускладнення конструкції різьбового з’єднання (необхідний отвір у бовті під штифт).…

При контролі зусилля затяжки по видовженню бовта (шпильки) недоліком є:

- спосіб малопродуктивний;

- інколи у зібраному вузлі неможливо заміряти видовження.

Контроль зусилля затяжки по деформацiї тарованої шайби проводиться шляхом контроля пластичноi деформацiї спецiальної шайби вiд зусилля зжимання скрiпляємих деталей.…

Для реалiзацii способу контроля зусилля затяжки по деформацiї тарованої шайби в конструкцiю рiзьбового з'єднання вводять додатково чотири шайби, мiж двума плоскими шайбами встановлюють таровану шайбу та допомiжну шайбу. Причому допомiжна шайба бiльш тонка чим тарована навеличину δ, яка розраховується конструктором та дорiвнює деформацiї зжимання тарованої шайби i потребуємого зусилля затяжки різьбового з'єднання.…

Точнiсть способу контроля зусилля затяжки по деформацiї тарованої шайби залежить вiд точностi виготовлення тарованої та допомiжної шайб.…

При виборі способу контролю зусилля затяжки різьбового з’єднання технолог повинен враховувати відносну довжину бовтів або шпильок.…

Сили, якi дiють у piзьбовому з'єднаннi.

Припустимо, що на систему, яка знаходиться в пружному станi, буде дiяти деяка зовнiшня cила Р (наприклад, сила iнерцii або тиску газiв), роз'єднуюча стик. Тодi болт додатково подовжується на величину ∆λ_σ, а стик розiжметься на ту саму величину, i деформацiя його дорiвнює λ_Д.

У цьому випадку сила, яка навантажує болт, збiльшується i буде дорiвнювати Р^΄ , а сила, що зжимає деталi, зменшиться та буде дорiвнювати Р_о .

При зростаннi зовнiшньоi сили Р болт може отримати поздовження, яке дорiвнює λ_σ + λ_Д , при якому деталi повнiстю розiжмуться.

Подальше зростання сили викликає розкриття стику. Значення зовнiшньоi сили Р_max , при якому ще не виникає зазор у стикi cполучаємих деталей, очевидно, слiд визнать максимально допустимим. Звичайно значення Р вiдомо з технiчної характеристики машини, i в задачу технолога входить визначення потрiбної сили затяжки. Обрахована величина сили затяжки Р_з що забеспечує умову нерозiмкнення стику i збереження в ньому деякого натягу при дiї зовнiшньої сили, дорiвнює :

Р_з = Р₀ + Р = Р₀ + Р

Величину залишкової сили затяжки Р_о вибирають згiдно з умовами роботи з'єднання в залежностi вiд величини зовнiшньої сили

Р_о = κ * Р

Коефiцiєнт к , що рекомендується для рiзних умов, коливається у межах 1,1-1,8.

При обраному значеннi Р_о напруження вiд сили Р΄ , що навантажує болт, не повинно перевищувати допустимого напруження при розтяжцi та обертанні болта. Даннi про коефiцiєнти жорсткостi болтiв та деталей що стягуються, виконаних з рiзних матерiалiв, приводяться в технiчнiй лiтературi, наприклад в ЕСМ (том 2). З виразу (4.1) отримуємо, що чим бiльше жорсткicть сполучаємих деталей та чим меньше жорсткiсть болта, тим бiльше розрахункова сила затягування.

Затягування як засiб пiдвищення витривалостi болтiв.

Як вiдомо, при змiнних навантаженнях деталi машин iнколи руйнуються при напруженнях, якi не перевищують межу пружностi металу. Вiдомо, що 90% усiх руйнувань болтових з'єднань вiдбуваються вiд дiї пульсуючих та знакозмiнних навантажень. У звязку з цим до нарiзних з'єднань висуваються високi вимоги по вiдношенню до витривалостi або мiцностi вiд утоми.

Межею витривалостi вважають те максимальне напруження (рахуючи вiд 0), яке деталь може витримати при знакозмiнному симетричному навантаженнi достатньо довгий час (десять i бiльше мiллiонiв циклiв). Межа витривалостi визначається експериментально. В двигунах лiтаючих апаратiв практично усi крiпильнi елементи навантажуються в процесi роботи змiнними силами. Для пiдвищення витривалостi рiзьбового з'єднання треба намагатися знизити амплiтуду коливання напруження в болтах, поцьому при конструюваннi нарiзних з'єднань дотримуються правила : жорсткi деталi-пiддатливi болти." Найважливiшим технологiчним засобом пiдвищення витривалостi рiзьбових деталей двигунiв лiтаючих апаратiв є попередня затяжка необхідної величини. Дуже важлива роль, що вiдводиться затяжцi з'єднань, якi роблять при змiнному навантаженні, пояснюється слiдуючим:

1. Ослаблення i тим бiльше розкриття стика приводить до появи додаткових напружень ударного характеру i в кiнцi до зруйннування вузла.

Рис..1 Збiльшення змiнної складової при недостатнiй силi затяжки.

2. При недостатнiй силi затяжки змiнна складова Р починає дуже швидко рости (Рис.4.1), що приводить до рiзкого зниження витривалостi з'єднань. Очевидно, сила затяжки повинна бути настiльки великою, щоб виконувалась умова Р < Р_max .

Рис.2 Зменьшення вiдносного значення змiнної cкладової при збiльшеннi сили затяжки.

3. Подальше збiльшення сили затяжки Р_з при незмiнних величинах зовнiшнього навантаження i коефiцiєнтiв жорсткостi болта та деталей що з'єднуються не змiнює величину змiнної складової Р_н (Рис.4.2). Однак вiдношення величини Р_н до постiйної cкладової Р_ср буде при цьому зменшуватися, так як:

Р_н /Р_ср1 < Р_н /Р_ср .

В межi цикл буде наближатися до умов статичного навантаження.

Таким чином, з точки зору пiдвищення витривалостi з'єднань, бажано максимальне пiдвищення напруженостi затяжки болта σ_з (наприклад до 0,9 σ_0,2 матерiалу болта). Але методи затяжки що iснують поки що не дозволяють витримувати це найбiльш вигiдне напруження у вузьких межах допуска щоб запобiгти можливих пластичних деформацiй болтiв. На основi дослiдних данiх напруження затяжки болтiв дорiвнює

σ_з = 0,5 – 0,6*σ_0,2

Контроль зусилля затяжки нарiзних з'єднань.

Затяжка нарiзного з'єднання з заданим є найважливiшим технологiчним заходом, що забезпечує надiйну роботу з'єднання пiд час експлуатацiї двигуна. При затяжцi рiзьбового з'єднання у болтi чи шпильцi виникають пружнi деформацiї, якi стягують деталi що з'єднуються. Значення зусилля затяжки визначає конструктор двигуна та записує в технiчнi вимоги на складання вузла чи двигуна. Сила затяжки нарiзного з'єднання повинна бути бiльше зусиль, що дiють на

з'єднання пiд час роботи та направлених на розтиснення стику деталей. В з'єднаннi, маючому декiлька болтiв або шпильок, зусилля затяжки повинно бути однаковим для усiх крiпильних деталей. У противному випадку однi болти або шпильки будуть перевантаженi, а iншi недовантаженi.Це приведе до передчасного розкриття стика з'єднаних деталей. Все сказане вище пiдтвержує необхiднicть контролю зусилля затяжки рiзьбових з'єднань у процесi iх складання.

При складаннi двигунiв можливо застосовувати наступнi засоби контролю зусилля затяжки рiзьбових з'єднань:

- по куту поворота гайки;

- по крутячому моменту;

- по подовженню болта чи шпильки;

- по подовженню болта вiдносно тарованого штифта;

- по деформацiї тарованоi шайби.

Контроль зусилля затяжки по куту поворота гайки проводиться слiдуючим чином. Спочатку гайку накручують вiд руки до упору у поверхню сполучаємоi деталi. Пiсля цього гайку загвинчують ключем на кут, розрахований ранiше. Недолiком способу с низька точнiсть визначення зусилля затяжки. Це пояснюється тим, що недостатньо точно визначасться початок облiку кута повороту гайки.

При використанні контролю зусилля затіжки різьбового з’єднання по крутячому моменту сила затяжки визначається по величинi крутячого моменту, який прикладено до гайки. Крутячий момент, який по значенню рiвний заданiй силi затягування розраховусться по формулi (4.5):

М_кр = Р_з [ 1\3 f + tg (α + ς) ]

де: Р_З - сила затяжки в кг;

Д - зовнішній діаметр опорної поверхні гайки в см;

d - дiаметр отвору пiд болт в см;

d_cp - середнiй дiаметр рiзьби в см;

f - коефiцiент тертя по опорнiй поверхнi

α - кут пiд'сму рiзьбової нiжки;

ς - кут тертя рiзьбової пари;

tg (α + ς ) = f -коефiцiєнт тертя по рiзьбi.

Приблизно Мкр. можна розрахувати по формулi:

М_кр = 0,2 * Р_з * d

де d - зовнішній дiаметр рiзьби в мм.

Для виконання затягування рiзьбових з'єднань по Мкр. застосовують динамометричнi ключi або граничнi ключi. Цей метод отримав найбiльше розповсюдження. Цей спосiб не можна рекомендувати, коли деталi складенi за допомогою механiчноi затяжки, тому що для зрушення гайки з мiсця потрiбно бiльше зусилля так як iснує таке явище як тертя спокою. Але якщо гайки попередньо нагвинтити механiзовано слабо, то їх дотяжка забеспечує достатню точнiсть та стабiльнiсть з'єднання.

Контроль зусилля затяжки по подовженню болта чи шпильки проводиться шляхом вимiру деформацii розтягнення болта чи шпильки пiд дiєю сили затяжки рiзьбового з'єднання. Сила затяжки Р зв'язана з деформацiсю болта, що вимiрюсться в метрах, слiдуючою залежнiстю:

λ=Р_З*lσ/Fσ*Eσ

де:lσ - довжина болта, м;

Fσ - площа перерiзу болта чи шпильки,м² ;

Eσ - модуль пружностi матерiалу болта чи шпильки.

Вимiрюють подовження болта чи шпильки у прoцесi затяжки гайки iндикаторними пристосуваннями чи мiкрометрами. Подовження шпильки замiряють таким чином. Закручують гайку вiд руки до упора в торець деталi. Пiсля цього встановлюють iндикаторне пристосування, а вимiрювальний наконечник iндикатора встановлюють по осi шпильки, упираючись в iї торець. Створюють обумовлений натяг в iндикаторi та встановлюють його в нульове положення. Пiсля цього загвинчують гайку плоским ключем до тих пiр, поки iндикатор не покаже розраховане значення подовження шпильки, яке вiдповiдає заданому зусиллю затяжки рiзьбового з'єднання.

Контроль зусилля затяжки по деформацiї тарованої шайби проводиться шляхом контроля пластичноi деформацiє спецiальноi шайби вiд зусилля зжимання скрiпляємих деталей. Для реалiзацii цього способу контролю в конструкцiю рiзьбового з'єднання вводять додатково чотири шайби. Мiж двума плоскими шайбами встановлюють таровану шайбу та допомiжну шайбу. Причому допомiжна шайба бiльш тонка чим тарована на

величину δ, яка розраховується конструктором та дорiвнює деформацiї зжимання тарованоi шайби i потребуємого зусилля затяжки різьбового з'єднання. Складання рiзьбового з'єднання в цьому випадку проводиться слiдуючим чином. Пiд гайку встановлюють набiр шайб, закручують гайку вiд руки до упору в торець. Пiсля цього гайку продовжують закручувати звичайним засобом плоским або торцевим ключем, перiодично провертаючи допомiжну шайбу ручкою. По мiрi зростання зусилля затяжки тарована шайба буде деформуватися (зжиматися) i, внас-

лiдок, буде зменшуватись зазор δ. При досягненнi зусилля затяжки, рiвного розрахованому, товщина тарованоi шайби зменьшиться, зазор зникне, що розраховусться по зажаттю допомiжноi шайби (проворот iї буде нейможливим). Точнiсть даного способу контролю залежить вiд точностi виготовлення тарованої та допомiжної шайб.

Порушення затяжки та заходи по iї стабiлiзацiї.

Збереження оптимального напруження затяжки необхiдно забеспечити при самих несприятливих умовах роботи машини.

Збiльшення затяжки може мати мiсце, наприклад, як слiдство температурних напружень, i воно повинно бути враховано при розрахунку. Але, як вiдмiчено вище, бiльш небеспечним є ослаблення затяжки.

Основнi причини ослаблення затяжки слiдуючi:

а) остаточнi деформацiї в болтi та деталях, що з'являються при

рiзкому збiльшеннi навантаження;

б) самовикручування гайокк внаслiдок вiбрацiї та перекосу опорних поверхонь;

в) релаксацiя напружень в болтах та деталях при роботi в умовахх пiдвищених температур.

З метою стабiлiзацiї напруження затяжки використовують ряд умов, головними з яких є:

1. Збiльшення напруження затяжки та точний його контроль.

2. Дотримання визначеної схеми затяжки в групових рiзьбових з'єднаннях.

3. Ретельне припасування стикових поверхонь та "осадка" сполучаємих деталей до затяжки шляхом навантаження їх силою, що дорiвнює розрахованiй силi затяжки.

4. Використання пружних болтiв та пружних елементiв у “системi болта".

5. Надiйне стопорiння крiпильних элементiв (шплiнтами, пелюстковими та пружинними шайбами, контргайками, дротом та iн.)

6. Зменшення кiлькостi cтикiв.

Тема № 15 Стопоріння різьбових з”єднань.

Збереження оптимального напруження затяжки необхiдно забеспечити при самих несприятливих умовах роботи машини.

Збiльшення затяжки може мати мiсце, наприклад, як слiдство температурних напружень, i воно повинно бути враховано при розрахунку. Але, як вiдмiчено вище, бiльш небеспечним є ослаблення затяжки.

Основнi причини ослаблення затяжки слiдуючi:

а) остаточнi деформацiї в болтi та деталях, що з'являються при

рiзкому збiльшеннi навантаження;

б) самовикручування гайокк внаслiдок вiбрацiї та перекосу опорних поверхонь;

в) релаксацiя напружень в болтах та деталях при роботi в умовахх пiдвищених температур.

З метою стабiлiзацiї напруження затяжки використовують ряд умов, головними з яких є:

1. Збiльшення напруження затяжки та точний його контроль.

2. Дотримання визначеної схеми затяжки в групових рiзьбових

з'єднаннях.

3. Ретельне припасування стикових поверхонь та "осадка" сполучаємих деталей до затяжки шляхом навантаження їх силою, що дорiвнює розрахованiй силi затяжки.

4. Використання пружних болтiв та пружних елементiв у “системi болта".

5. Надiйне стопорiння крiпильних элементiв (шплiнтами, пелюстковими та пружинними шайбами, контргайками, дротом та iн.)

6. Зменшення кiлькостi cтикiв.

Для усування послаблення затяжки різьбових з’єднань використовують наступні методи стопоріння:

- розвідними дотиковими шплінтами;

- пружинячими шайбами;

- керновкою;

- за допомогою проволоки;

- спеціальними замками звідгинними вусиками;

- пластинчатими шайбами;

- контровочними гайками.

Тема № 16 Складання шлицевих та фланцевих з”єднань.

При складанні фланцевих з’єднань важливо дотримуватися чистоти та співпадання осей фланців які з’єднуються.

Тема № 17 Складання конічних з’єднань та гладких з’єднань з натягом.

При складанні конічних з’єднань при малих кутах конусностіодну деталь напресовують на іншу одинарним або подвійним тарированим ударом вантажем визначеної ваги який падає з визначеної висоти.

При контролі прилягання конусних поверхонь, їх перевіряють по фарбі, відбиток повинен складати не менше 80% загальної площі контакту.

З’єднання деталей з натягом здійснюється наступними способами:

– при кімнатній температурі деталей які з’єднуються;

- з нагрівом охоплюючої деталі;

- з глибоким охолодженням охоплюємої деталі;

- з нагрівом охоплюючої та з глибоким охолодженням охоплюємої деталі.

Вибір способу з’єднання деталей з натягом залежить від:

– величини натягу у з’єднанні;

- конструкції деталей;

- фізико-механічних властивостей матеріалу деталей.

Невірно вибраний спосіб запресовки призводить до руйнування деталей під час складання або роботи, до втрати натягу при роботі, до порушення роботи деталей.

Зусилля запресовки Р для отримання з’єднання з натягом визначається по формулі:

;

де: f – коефіцієнт тертя;

d – діаметр з’єднання, мм;

l – довжина з’єднання, мм

p_y – питомий тиск на поверхнях які з’єднуються, н/м².

З’єднання з натягом 0,02 – 0,04 мм здійснюється при кімнатній температурі.

Температура нагріву охоплюючої деталі визначається з співвідношення:

;

де: I_max – максимальний натяг у мм;

I₀ – зазор у момент складання у мм;

d – діаметр отвору охоплюючої деталі у мм;

α – коефіцієнт лфнфйного розширення;

t – температура зовнішнього середовища.

Температура нагріву не повинна викликати зміну фізико-механічних властивостей матеріалу.

Охоплюєму деталь охолоджують:

– простим льодом з росолом;

- сухим льодом;

- спиртом або ацетоном попередньо охолодженим до –100С⁰;

- сухим льодом змішаним зі спиртом або гасом;

- рідким киснем або азотом.

Запресовку виконують:

– ударним способом;

- з використанням пресів.

Ударний спосіб запресовки може викликати пошкодження деталей які складаються.

Для запресовки деталей використовують наступні види пресів:

– гідравлічні (5-10т);

- пневматичні (1-5т);

- приводні (3-5т);

- ручні (1-2т).

При запре совці нероз’ємних підшипників кочення зусилля запресовки повинне бути спрямоване наобойму яка насаджується з натягом.