Сварка, пайка

1.

2.

Введение в неразъёмные соединения
• Неразъёмные соединения — это способы крепления деталей,
которые невозможно разобрать без разрушения элементов или
крепёжного материала. Они обеспечивают прочность,
герметичность и долговечность конструкций. Применяются в
машиностроении, строительстве, авиации. Основные виды:
сварные, паяные, клеевые и соединения с натягом. Каждый
метод имеет уникальные особенности.

3.

Сварные соединения: общие сведения
• Сварка — это процесс соединения деталей путём нагрева и
расплавления материала в зоне контакта с последующим
охлаждением и затвердеванием. Виды: дуговая, плазменная,
газовая. Преимущества: высокая прочность, герметичность,
надёжность. Недостатки: остаточные напряжения, деформация,
сложность технологии. Используется для металлов, сплавов и
некоторых полимеров.

4.

Типы сварных швов
• Стыковой шов — соединение торцов деталей в одной плоскости.
• Угловой шов — для угловых стыков под разными углами.
• Нахлёсточный шов — соединение с перекрытием деталей.
• Тавровый шов — для Т-образных конструкций. Выбор
определяется нагрузкой и конструкцией.

5.

Типы неразъёмных соединений
• Сварные: стыковые, угловые, нахлёсточные, тавровые — зависят
от расположения деталей.
• Паяные: стыковые, нахлёсточные, трубные — определяются
зазором и припоем.
• Клеевые: плоские, нахлёсточные — по площади склейки.
• С натягом: цилиндрические, конические — по форме контакта.
Тип выбирается по условиям эксплуатации.

6.

Допускаемые напряжения в сварных
соединениях
• Допускаемые напряжения для сварных швов при статической нагрузке определяют по таблице в зависимости от допускаемого
напряжения [σ]р основного металла на растяжение:
• Где σт — предел текучести основного металла; [s]T —
допускаемый коэффициент запаса прочности; [s]T= 1,35...1,6 —
для низкоуглеродистой и [s]T = 1,5...1,7 — для низколегированной
стали.

7.

Таблица

8.

Расчёт неразъёмных соединений при
осевом нагружении

9.

Паяные соединения: общие сведения
• Пайка — процесс соединения деталей с использованием припоя,
плавящегося при температуре ниже, чем основной материал
(200–800 °C). Преимущества: малая деформация, возможность
соединять металлы с керамикой или стеклом. Недостатки:
меньшая прочность, чем у сварки. Применение: электроника,
трубопроводы, радиаторы.

10.

Типы паяных соединений
• Паяные соединения классифицируются по конструкции:
• Стыковые — соединение торцов с минимальным зазором (0,05–
0,2 мм).
• Нахлёсточные — перекрытие деталей с припоем в зазоре.
• Трубные — для соединения труб или фитингов с герметичностью.
• Припои: оловянные (мягкие), серебряные, медные (твёрдые).
• Прочность зависит от подготовки поверхности.

11.

Клеевые соединения: общие сведения
• Клеевые соединения создаются адгезионными материалами
(клеями), обеспечивающими сцепление поверхностей.
Преимущества: простота технологии, отсутствие нагрева, малая
масса соединения. Недостатки: ограниченная прочность,
чувствительность к температуре и влаге. Применение: дерево,
пластик, металл, композиты в авиации и мебельной
промышленности.

12.

Особенности клеевых соединений
• Особенностью клеевых соединений является то, что на более
плотных материалах они дают большую прочность, а на более
рыхлых - меньшую. Одним из недостатков клеев является
высокая температура их плавления (150-180° С) и длительное
время прессования (около 60 с) при давлении 0,5 кгс/см2.
• Клеи делятся на: эпоксидные (высокая прочность),
полиуретановые (эластичность), цианоакрилатные (быстрое
схватывание). Прочность определяется адгезией (сцепление с
поверхностью) и когезией (внутренняя прочность клея). Расчёт: τ
= F / S, где τ — касательное напряжение (МПа), F — сила (Н), S —
площадь склейки (мм²).

13.

Соединения с натягом: общие сведения
• Соединения с натягом создаются за счёт разницы диаметров
деталей (вал меньше втулки), что вызывает упругую деформацию
и силу трения. Передают момент и осевую нагрузку.
Преимущества: высокая надёжность, отсутствие крепежа.
Недостатки: сложность сборки. Используются в подшипниках,
зубчатых колёсах, осях.

14.

Расчёт соединений с натягом
• Основная задача расчета соединения с натягом состоит в определении
наименьшего требуемого натяга, обеспечивающего взаимную
неподвижность деталей при передаче заданной нагрузки,
наибольшего натяга, допускаемого из условия прочности соединяемых
деталей и выбора соответствующей посадки.
• Для обеспечения неподвижности соединения давление между
сопряженными поверхностями деталей Р должно быть таким, чтобы
силы трения Fтр превышали внешние сдвигающие силы Fвн.
• В цилиндрических соединениях величина давления на сопряженных
поверхностях деталей для различных случаев нагружения
определяется из условия работоспособности

15.

Расчёт соединений с натягом
• При действии только осевой нагрузки Fа ( рис. 4.1) условие
работоспособности соединения имеет вид
• Где d – номинальный диаметр соединения, мм;
• l – длина соединения, мм;
• р – посадочное давление, МПа;
• к = 2…4 – коэффициент запаса сцепления (большие значения
принимают с целью недопущения контактной коррозии);
• f – коэффициент сцепления (трения).

16.

Рисунок 4.1

17.

Сравнение неразъёмных соединений
• Сварка: высокая прочность, сложная технология, остаточные
напряжения.
• Пайка: универсальность для разнородных материалов, меньшая
прочность, простота.
• Клей: лёгкость применения, ограниченная нагрузка,
чувствительность к условиям.
• Натяг: высокая надёжность, точность сборки, сложность
разборки. Выбор зависит от задачи.

18.

Примеры применения
• Сварка: мосты, кузова автомобилей, трубопроводы,
судостроение.
• Пайка: радиаторы, печатные платы, медные трубы в сантехнике.
• Клей: мебель, обшивка самолётов, сборка композитов.
• Натяг: валы двигателей, зубчатые передачи, крепление колёс.
• Условия эксплуатации определяют тип соединения.

19.

• Неразъёмные соединения : обеспечивают прочность и долговечность конструкций. Итоги
по типам:
• Сварные соединения: Высокая прочность и герметичность делают их незаменимыми в
тяжёлых конструкциях (мосты, суда), но требуют точной технологии из-за остаточных
напряжений и деформаций.
• Паяные соединения: Универсальность и простота применения идеальны для электроники и
тонких деталей, хотя прочность ниже, чем у сварки, что ограничивает нагрузки.
• Клеевые соединения: Лёгкость и отсутствие нагрева подходят для композитов и лёгких
конструкций, но чувствительность к условиям требует тщательного выбора клея.
• Соединения с натягом: Высокая надёжность и точность сборки обеспечивают передачу
больших моментов (валы, шестерни), однако сложность монтажа повышает требования к
изготовлению.
Знание особенностей расчёта и применения каждого типа позволяет проектировать
надёжные изделия с учётом нагрузок и материалов.