Геометрическое черчение Проекционное черчение Изучение резьбовых соединений Соединение деталей Эскизы и рабочие чертежи деталей Сборочный чертеж изделия Детелирование сборочного чертежа Графический редактор КОМПАС

Машиностроительное черчение Практические занятия

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №10

Соединение деталей клейкой или пайкой

Способы паяния.

Некоторые металлы или сплавы требуют специальных способов паяния.

Свинец. При нагревании свинец настолько быстро окисляется, что паяние его приходится вести в восстановительной атмосфере, которая предохраняет спаиваемые места от окисления и дает возможность припою легко соединяться с основным металлом. Восстановительная атмосфера образуется в результате применения для нагревания горелки, в которую поступает водород и 'кислород воздуха, причем водород всегда должен быть в избытке. В качестве припоя применяют свинец.

Применение свинцово-оловянных припоев нежелательно, так как шов тогда начинает коррозировать в кислотах.

Цинк. Для паяния цинка применяют обычные свинцово-оловянные припои. Рекомендуем применять припой ПОС 30 в смеси с хлористым флюсом.

Если цинк чистый, то при паянии его обычно применяют насыщенный раствор хлористого цинка или разбавленную соляную кислоту. Если паяется загрязненный цинк или цинковый сплав, то при использовании в качестве флюса соляной кислоты в месте травления образуется черное отложение (поэтому рекомендуют применять соляную кислоту с хлористым аммонием).

Заметим, что двойные флюсы в большей степени предохраняют металл от коррозии, чем обыкновенный флюс. При паянии свинцово-оловянными припоями лучше применять флюс, содержащий хлористый аммоний и насыщенный раствор хлористого цинка, взятые в соотношении 1:5 (по массе). Для оловянно-кадмиевых припоев в качестве флюса рекомендуют брать едкий натр. При паянии цинковых сплавов, содержащих свыше 2 % алюминия (детали, изготовленные способом литья под давлением), применяют те же методы, что и при паянии алюминия или сплавов. В этом случае применяют припои оловянно-цинковые, а в качестве флюсов берут соляную кислоту, вазелин или стеарин. Иногда применяют флюс, состоящий из 85 % стеариновой кислоты и 15 % хлористого натрия.

Чугун. Чтобы запаять трещину или иной дефект в чугунной детали мягким припоем, производят тщательную механическую очистку места паяния и хорошо смачивают его соляной кислотой. Затем это место обрабатывают водным раствором хлористого цинка, посыпают порошком нашатыря (хлористого аммония) и подогревают паяльником или паяльной лампой. Нагревать место пайки надо до тех пор, пока не станет плавиться поднесенный к нему припой. Тогда натирают припоем место спайки и сейчас же протирают его порошком нашатыря, нанесенного на густую металлическую щетку или паклю. Эта операция —- предварительное лужение перед паянием. Пока деталь еще горячая, запаивают трещины или иные дефекты паяльником, перемещая его от одного конца трещины к другому. Если припой не проходит в трещину, надо острым  зубилом снять с обоих краев ее небольшую фаску, вылудить это место и снова произвести паяние. Излишек припоя снимается шабером или напильником.

Припаивание металлов к стеклу, кварцу, фарфору. При припаивании металла к стеклу и другим подобным материалам необходимо на место паяния осадить гальваническим способом слой металла и далее производить паяние обычным способом.

Припаивание стеклянных изделий к металлу (например, при соединениях стеклянных трубок с металлическими фланцами и т. п.) производят так: предварительно поверхность стекла шлифуют наждачной бумагой, затем тряпкой в шероховатую поверхность втирается графит, и на это место осаждают медь в гальванической ванне. Далее производится паяние и вторичное осаждение меди (или никеля).

Кварц. Кварцевую деталь тщательно очищают и обезжиривают последовательной промывкой в азотной кислоте, щелочи и воде. На очищенную деталь наносят слой серебра с помощью двух растворов (содержание компонентов дано в граммах).

Раствор 1 (серебрильный) 

Вода 200

Азотнокислое серебро 2

Аммиак до растворения осадка

Раствор 2 (восстановительный)

Вода 1000

Азотнокислое серебро 10

Сегнетова соль 3,3

Сахар-рафинад 3,3

Растворы 1 и 2 сливают вместе и наносят на поверхность детали с таким расчетом, чтобы вся подлежащая серебрению площадь была покрыта раствором. Непосредственно перед серебрением деталь следует обработать в течение 1—2 мин. 1 %-ным раствором хлористого олова и промыть дистиллированной водой. Процесс серебрения длится 20—30 мин до получения осадка золотистого оттенка. Посеребренную деталь ополаскивают и просушивают при 50—70 °С. После просушки на полученный слой серебра электролитически наращивают слой меди требуемой толщины из кислой медной ванны. Точно так же производят серебрение и меднение на фарфоре.

Алюминий. Для паяния алюминия на паяльник надевают рифленый наконечник (рабочая часть его пропилена трехгранным напильником). Насадку изготовляют из стали марки У-7 и закаливают, с тем чтобы зубцы не срабатывались. Насадку вытачивают токарном станке, и ее конец спиливают. Трубку насадки пропиливают ножовкой на четыре части, это создает пружинистость насадки, и она плотно вставляется в рабочую часть обычного паяльника. Диаметр отверстия в насадке высверливают в соответствии с диаметром рабочего конца паяльника.

Места спая тщательно очищают до блеска, на зубчики насадки берут расплавленную канифоль и наносят на спаиваемое место. Когда в процессе облуживания канифоль начнет покрывать алюминий, паяльник короткими движениями передвигают взад и вперед, и зубцы будут скоблить металл. Таким методом очищают всю поверхность места спая, после чего облуживают очищенные места. Затем приступают к паянию. Для этого берут на паяльник каплю олова, предварительно посыпанную канифолью, и подносят к облуженному месту. Если облуженное место шероховатое, то паяльником снимают эту шероховатость, которая представляет собой пористое олово, смешанное с частичками окиси алюминия, образующейся из-за недостатка флюса. Предварительно на место спая насыпают канифоль, берут на паяльник каплю олова и наносят на спаиваемый шов. Как только олово смочит место спая, паяльник снимают с металла. Затем паяние производят вторично, для этого место спая снова посыпают канифолью.

При паянии алюминия, особенно в процессе его лужения, паяльник следует хорошо разогреть и длительное время держать на одном месте и после прогрева металла медленно водить по спаиваемому шву.

Для паяния алюминиевых сплавов рекомендуются припои ПОС 50 и ПОС 90. Флюсом служит минеральное масло (особенно рекомендуется оружейное). Предварительно на спаиваемые швы наносят флюс и затем зачищают места пайки. Паяние ведут мощным, хорошо прогретым паяльником. Перед началом паяния металл следует хорошо прогреть. Для паяния алюминиевых сплавов выпускается и специальный припой П250А, он состоит из 80 % олова и 20 % цинка. Флюсом служит смесь йодида лития (2.—Зг) и олеиновой кислоты (20 г). Перед работой паяльник необходимо облудить указанным припоем, пользуясь канифолью. Спаиваемые поверхности очищают от остатков флюса марлевым тампоном, смоченным в ацетоне.

Паяние изделий с тонкими швами.

 Для паяния таких изделий (например, цепочек, колец или иных ювелирных изделий) применяют специальный припой, состоящий из смеси равных частей — борной кислоты, цинка (тонкого цинка), меди, фосфора, которые замешивают на касторовом масле. В этот припой изделия окунают, и припой проникает в стык изделия. Затем изделия присыпают тальком для удаления лишнего припоя, оставшегося на поверхности изделия, после чего изделие интенсивно нагревают на газовой горелке с температурой 1000°С. При быстром нагревании припой дает микровспышку, при этом температура повышается до 1200 °С.

Паяние твердыми припоями. Для паяния изделий из меди и латуни, при паянии наиболее ответственных швов, применяют твердые припои, состоящие из сплава меди и цинка. К таким припоям относится латунь марки Л-63, которая содержит меди от 62 до 65 %, остальное цинк, а также припои с содержанием меди — 51 %, цинка — 44 и олова — 5%. Добавка олова придает припою пластичность и улучшает растекаемость по металлу. Температура плавления припоя Л-63—950 °С, припоя с оловом — 860 °С. Для паяния тонких изделий применяют припои в виде опилок, на одну часть припоя берут одну часть флюса — прокаленную буру. Паяние производят в струе пламени от паяльной лампы,

Флюсы. При паянии флюсы играют роль химических растворителей и поглотителей окислов. В процессе паяния они предохраняют металл от окисления и создают условия для смачивания металла припоем. При работе со свинцово-оловянными припоями в качестве флюсов применяют соляную кислоту, хлористый цинк, борную кислоту, буру, хлористый аммоний и др. К флюсам, не производящим химического действия, относятся: канифоль, воск, вазелин, оливковое масло и др. Эти флюсы образуют покрытие на поверхности металла, защищающее его от окисления.

Раствором соляной кислоты пользуются при паянии свинцово-оловянными и другими мягкими припоями.

Хлористый цинк — хорошее флюсующее средство для паяния латуни, меди, железа и других металлов и сплавов. Для приготовления хлористого цинка, нарезав мелкими кусочками цинк, «растворяют» в соляной кислоте, и затем приготовленный хлористый цинк разбавляют равным объемом воды.

Нашатырь (хлористый аммоний) хорошо растворяет жировые вещества.

Буру применяют как в растворенном, так и в твердом виде. Вместо буры можно также брать порошок стекла. Жидкое стекло тоже применяют в качестве флюса.

Флюс для паяния алюминия состоит из тунгового масла, канифоли и кальцинированного хлористого цинка, взятых в соотношении 3:2:1 (по массе). Для удаления окислов на алюминии при паянии применяют мелкие стальные опилки, которые в процессе паяния сдирают образующийся окисел.

Швы неразъемных соединений, получаемых пайкой, изображают условно по ГОСТ 2.313-82.

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 — 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.

Марка припоя записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделе «Материалы».

Клеевые соединения позволяют соединять разнообразные материалы. Клеевой шов, как и паяный, согласно изображается сплошной линией толщиной 2s. На линии-выноске чертят условный знак (рисунок 2), напоминающий букву К. Если шов выполняется по периметру, то линию-выноску заканчивают окружностью (рисунок 4, б). Марка клея записывается или в технических требованиях, или в спецификации в разделе «Материалы».

 Паяное соединение на чертежах изображают линией, толщина которой в два раза больше, чем линия обводки видимого контура, т.е. 2s. К паяному соединению проводят выносную линию со стрелкой, в соответствии с рисунком 4 (а и б).

Эту линию пересекают условным знаком пайки в виде полудуги «С». Для швов, выполненных по периметру, линию-выноску заканчивают окружностью диаметром 3…5 мм, от которой проводят полочку. Ее используют для обозначения номера пункта технических требований, в которых указывают марку припоя и требования к качеству шва. Обозначение клееных соединений производят с помощью условных знаков, которые наносят на наклонном участке линии-выноски

Рисунок 2 – Размер знака склеивания

Склеивания различных.

Клеи БФ-2, БФ-4 и бакелитовый применяют для склеивания пластмасс с древесиной, металлами и кожей.

Эпоксидные клеи применяют для склеивания и герметизации неразъемных соединений деталей из стали, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов, керамики, стекла и т. п.

С помощью резинового клея соединяют детали из резины, кожи и ткани. Карбинольным клеем склеивают сталь, дуралюмин, пластмассы, стекло, фарфор.

 КР-4 – Для склеивания пластмасс,

СБС-2 – Для склеивания пластмасс,

КМ-з – Для склеивания пластмасс,

 Клеи, применяемые для склеивания пластмасс с металлами и различными неметаллическими материалами.

Эпоксидный клей ЭД-6 применяется для склеивания пластмасс, керамических материалов, металлов.

Карбинольные клеи с перекисью бензоила в качестве отверди-теля применяются для склеивания металлов (стали, чугуна, алюминия и др.), стекла, слюды, пластмасс, мрамора.

Карбинольные клеи с азотной кислотой в качестве отвердителя применяются для склеивания пластмасс, эбонита, фибры, слюды, стекла.

Карбинольный клей используется для склеивания различных металлов (за исключением меди и ее сплавов), резины, кожи и органического стекла. Он обеспечивает прочность соединения до 20 МПа при комнатной температуре в сухом помещении. Этот клей не обладает достаточной стойкостью против влаги и становится пластичным при нагреве.

  КЛЕЙ — природные или синтетич. вещества, применяемые для соединения различных материалов за счёт образования адгезионной связи (см. Адгезия) клеевой плёнки с поверхностями склеиваемых материалов. По физ. состоянию К. представляют собой жидкости различной вязкости (жидкие мономеры, р-ры, суспензии, эмульсии), плёнки, порошки или прутки, расплавляемые перед употреблением и наносимые на горячие поверхности. По природе осн. компонента различают К. неорганич., органич. или элементоорганические. К неорганич. К. относятся жидкие стёкла (водные р-ры силиката натрия и калия) и клеи-фритты (водные суспензии композиций, содержащих окислы щелочных и щёлочноземельных металлов). Жидкие стёкла применяют для склеивания целлюлозных материалов, клеи-фритты — для склеивания металлов и керамики. К органич. К. относят композиции на основе природных и синтетич. полимеров. В произ-ве К. на основе природных полимеров используют вещества животного происхождения — продукты переработки мездры, костей и чешуи (коллаген), крови (альбумин) и молока (казеин), растит, происхождения — камеди, смолы, крахмал, декстрин, натур, каучук, гуттаперчу, зеин и соевый казеин. К. на основе природных полимеров применяют для склеивания древесины, бумаги, кожи, текст, материалов и т. д. Группа синтетич. К. включает композиции на основе полиакрилатов, полиимидов, полиэфиров, полиуретанов, синтетич. каучуков, феноло-формалъдегидных смол, карб-амидных смол, эпоксидных смол и др. Синтетич. К. обеспечивают высокую прочность склеивания различных материалов, обладают устойчивостью к факторам внеш. воздействия и находят применение при склеивании металлов, стекла, керамики, пластмасс, древесины, текст., целлюлозных и др. материалов. Элементоорганич. К. содержат в своём составе кремнийорганич., борорганич., металлоор-ганич. и др. полимеры, обладают очень высокими термостойкостью и термостабильностью (обеспечивают высокую прочность соединения различных материалов при кратковрем. нагревании до темп-р порядка 1000 °С и выше и выдерживают длит. нагревание при 400—600 °С). Элементоорганич. К. используют для склеивания металлов, керамики, графита, термостойких пластмасс и др.

  На прочность клеевых соединений влияют характер нагрузок, конструкция соединения, марка клея, технология склеивания и время (с течением времени прочность некоторых клеев уменьшается). Для склеивания различных материалов применяют большое количество марок клея, отличающихся физико-механическими и технологическими свойствами (клеи БФ, ВК-1, ВК-2, МПФ-1 и др.). Наибольшее применение в машиностроении получили нахлесточные клеевые соединения, работающие на сдвиг.

  Для склеивания различных масло- и топливостойких резин между собой и приклеивания их к металлам применяются клеи 4НБ-4в, КР-5-18, КР5-18р, КР-6-18, а также смесь клеев 4НБ-4в и КР-6-18.

Клей ОК-50. Клей ОК-50 предназначается для склеивания различных оптических деталей, в том числе работающих в условиях влажного тропического климата, а также для склеивания деталей, соприкасающихся с морской водой.

Если клееный или паяный шов выполняют по замкнутому контуру, то к обозначению шва на конце выносной линии добавляют специальный знак

Рисунок 3 – Размер знака шва по замкнутому контуру

Рисунок 4 – Обозначение паяного шва

 При необходимости на изображении паяного соединения указывают размеры шва и обозначения качества его поверхности.

Рисунок 5 – Изображение паяного, клееного шва на чертежах

 Специфическими для вакуумной техники являются вакуумноплотные соединения – спаи стекла с металлом. В этих соединениях одну из деталей –стеклянную – нагревают до пластичного состояния и соединяют с нагретой металлической деталью. На чертежах в спаях стекла с металлом стеклянную деталь изображают в таком виде, какой она имеет в готовом соединении с отражением ее деформации, возникающей при соединении без утолщения линии в зоне шва. При необходимости указывают размеры паяного шва, а также взаимное положение деталей.

 Основные типы паяных соединений устанавливает ГОСТ 19249-73 и их условные обозначения указаны в соответствии с рисунком 6.

 А) Нахлесточные соединения

 ПН-1 ПН-2 ПН-3

 б) Телескопические соединения

 ПН-4 ПН-5  ПН-6

 в) Стыковые соединения

 ПВ-1 ПВ-2

 г) Косостыковые соединения

 ПВ-3 ПВ-4

Рисунок 6 – Основные типы паяных соединений

2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

На основании исходных данных необходимо:

- выбрать метод соединения деталей (склеиванием или пайкой);

-подобрать материал клеящего вещества (марку клея) или припоя (марку припоя) по соответствующим нормативным документам (ГОСТам, ТУ, инструкциям)

-выполнить чертеж сборочной единицы;

-составить спецификацию сборочной единицы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (ответить письменно)

1 Краткая характеристика паяного шва.

2 Краткая характеристика клееного шва.

3  Как обозначаются на чертеже паяные швы?

4 Как изображаются на чертеже клееные швы?

Рекомендуемая литература для самостоятельного изучения

1. ГОСТ 2601–84. Сварка металлов. Термины и определения основных понятий / Сварка, пайка и термическая резка металлов. – Ч. 1. – М. : Изд-во стандартов, 1990. – С. 3 -56.

2. Справочник конструктора точного приборостроения / Г. А. Веркович, Е. Н. Головенкин, В. А. Голубков и др.; под общей редакцией К. Н. Явленского, Б. П. Тимофеева, Е. Е. Чаадаевой. – Л. : Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. – 792 с.

3. ГОСТ 15878–79. Контактная сварка. Соединения сварные. Конструк-тивные элементы и размеры / Сварка, пайка и термическая резка металлов. – Ч. 3. – М. : Изд-во стандартов, 1991. – С. 3. – 12.

4. ГОСТ 17325–79. Пайка и лужение. Основные термины и определения / Сварка, пайка и термическая резка металлов. – Ч. 1. – М. : Изд-во стандартов, 1990. – С. 57-75.

5. ГОСТ 17349–79. Пайка. Классификация способов / Сварка, пайка и термическая резка металлов. – Ч. 1. – М. : Изд-во стандартов, 1990. – С. 89-90.

6. Петрушин, И. Е. Справочник по пайке / И. Е. Петрушин. – М. : Маши-ностроение, 1984. – 398 с.

7. ГОСТ 19249–73. Соединения паяные. Основные типы и параметры / Сварка, пайка и термическая резка металлов. – Ч. 3. – М. : Изд-во стандартов, 1991. – С. 99 – 103.

8. Попова, Г. Н. Машиностроительное черчение : Справочник. / Г. Н. Попова, С. Ю. Алексеев. – СПб. : Политехника, 2005. – 445 с.

9. Машиностроительное черчение: учебник для студентов вузов / под ред. Г. П. Вяткина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1985. – 368 с.

10. Мерзон, Э. Д., Машиностроительное черчение : учебное пособие для вузов / Э. Д. Мерзон, И. В. Мерзон, Н. В. Медведовская. – М. : Высш. шк., 1987. – 335 с.

11. Левицкий, В. С. Машиностроительное черчение и автоматизация вы-полнения чертежей : учеб. пособие для втузов / В. С. Левицкий. – 7-е изд., стер.– М. : Высш. шк., 2006 – 435 с.


Машиностроительное черчение Практические занятия