ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Содержание Резьбовые соединения из "Соединения деталей из полимерных материалов " В работе [66] исследовали возможность осадки с помощью ультразвука цилиндрических стержней диаметром 4 мм из отвержденного реактопласта (по всей видимости, поликонденсационного типа) с использованием принципа вторичного формования при образовании соединения полимерной детали с металлической шайбой толщиной 2,5 мм. Мерой возможности отвержденного реактопласта повторно формоваться служила деформационная теплостойкость Низкие значения были характерны для ПМ с органическим наполнителем. Облегчению формования, как и других сборочных процессов, способствовала неполнота отверждения ПМ. Осадка стержня ультразвуком проводилась в течение 0,4- 1,0 с при усилии прижима 200-400 Н. Установлено, что вследствие больших нагрузок происходит сильный износ рабочей поверхности инструмента. Поэтому рекомендовали применять минимальные амплитуды колебаний и тщательно центрировать инструмент относительно расклепываемой поверхности. При смачивании водой расклепываемой поверхности стержня значительно улучшается качество заклепки. О применении на практике рассматриваемого способа сведений не обнаружено. [c.180] Формование замыкающих головок у заклепок из термопластов производят при нормальной температуре ( холодная клепка) или при нагреве ( горячая клепка) [33, 67, 68]. [c.180] В принципе крепежные элементы для холодной клепки можно изготавливать практически из всех конструкционных термопластов, в том числе наполненных волокнами. Но по комплексу физико-механических свойств лучшими являются кристаллизующиеся термопласты с высоким уровнем вынужденной эластичности, в частности полиформальдегид и ПА [71]. Для повышения деформативности во время клепки полиамидные стержни рекомендуется предварительно увлажнять. При использовании стержней круглого сечения во время расклепывания замыкающей головки остальная часть стержня находится в зажатом состоянии. Хорошие условия для формования потайной замыкающей головки при холодной клепке создаются, если ее располагают в металлической (присоединяемой к полимерной) детали. [c.181] Длина стержня, необходимая для образования замыкающей головки, зависит от его диаметра и типа материала и может быть рассчитана из условия равенства объема головки объему выступающей части стержня при отношении диаметра головки к ее высоте равном 2 1 [67]. [c.181] Преимуществом холодной клепки является высокая производительность процесса. Однако соединения, полученные холодной клепкой, чувствительны к изменениям температуры и могут ослабевать в результате релаксации эластических деформаций в стержне заклепки. Кроме того, при проведении процесса возможно ухудшение механических свойств материала заклепки. [c.181] Более стабильное по свойствам соединение получается, если расклепыванию подвергают полую часть стержня. При этом образование головки происходит при меньшем усилии, в результате чего тело крепежа в меньшей степени подвергается эластическим деформациям, которые релаксируют после снятия давления. Так как абсолютная величина эластических деформаций возрастает с увеличением длины стержня, использование коротких крепежных деталей обеспечивает более высокую плотность собранного узла. Компенсировать ослабление соединения, вызванное релаксацией эластических деформаций в осевом направлении заклепки, можно, применяя последние со специальной формой закладной головки (рис. 5.43), которая при расклепывании подвергается упругому деформированию [71]. [c.183] Соединение, более устойчивое к нагреву, получают, осуществляя клепку при повышенных температурах [67]. Восстановление первоначальной формы стержня не наблюдается, если образование головки термопластичной заклепки проводить при нагреве выступающей части стержня до температуры текучести материала. При клепке таким способом исключается ползучесть полимерной детали в отличие от расклепывания при нормальной температуре [9]. [c.183] Для горячего расклепывания можно применять монолитные или полые стержни, например, из ПВХ, изготовленные вытяжкой в эластическом состоянии прутков, диаметр которых равен диаметру головки будущих заклепок, до заданного диаметра стержня заклепки, охлаждением в ориентированном состоянии и последующим разрезанием на отрезки нужной длины [73]. Стержни вставляют в совмещенные отверстия соединяемых деталей, и их выступающие над поверхностью части нагревают до температуры выше температуры их вытяжки. Стержни, проявляя память , уменьшаются в продольном направлении и увеличиваются в поперечном направлении. Так как расширение стержней в отверстиях ограничено стенками последних, происходит формование замыкающих головок, стягивающих детали. [c.183] Соединение, при выполнении которого в совмещенные отверстия деталей, например, корпуса и накладки фары автомобиля вдавливают нагретые стержни, имеющие диаметр, несколько больщий, чем диаметр отверстий [68], можно рассматривать как комбинированное механо-сварное соединение, поскольку в этом случае имеют место и прессовая посадка, и сварка стержня со стенками отверстия и введение штифта в отверстие. [c.184] Из способов горячей клепки полимерными заклепками наибольщее распространение получила клепка с помощью ультразвука (УЗ) [72, 74-82]. Развитие технологии УЗ-клепки с применением полимерных стержней началось с конца 60-х начала 70-х гг. XX в., когда в США фирмами, выпускающими У 3-оборудование были запатентованы основные принципы метода. Метод УЗ-клепки обеспечивает наиболее высокую производительность и возможность механизации и автоматизации процесса сборки (скорость соединения приблизительно в 2 раза больше, чем при формовании нагретым инструментом), а также качественное соединение с хорошим внешним видом головки заклепки. [c.184] При этом сам инструмент, который подводит к полимерному стержню продольные механические колебания У 3-частоты, остается холодным, что способствует быстрому охлаждению размягченного материала головки. То, что после достижения температуры текучести тепловыделение в головке заклепки прекращается, является важным преимуществом УЗ-клепки, поскольку благодаря этому предотвращается термическое разложение материала заклепки. [c.185] В патенте [83] предложен способ соединения деталей из термопластов с металлическими или полимерными деталями, согласно которому шипы, отформованые за одно целое с деталями из термопластов, вставляются в соответствующие отверстия присоединяемых деталей и оплавляются под действием УЗ в целях формования замыкающей головки. [c.185] Для ускорения образования головки рабочий конец УЗ-инструмента в начале клепки соприкасается со стержнем по линии (по окружности торца стержня) или в точке (в центре основания). В зависимости от этого инструмент имеет сферическую рабочую поверхность и оформляет полукруглую замыкающую головку (рис. 5.45, а, 6) или выступ, играющий роль концентратора энергии механических колебаний, и оформляет развальцованную полутороидальную замыкающую головку (рис. 5.45, в, г). Такая рекомендация касается прежде всего стержней из термопластов, наполненных 15-20% стекловолокна. [c.185] Полукруглую головку можно оформить у стержней диаметром 1-3 мм из жестких и эластичных термопластов, а полутороидальную — у стержней диаметром 3-10 мм. Оформляя в инструменте несколько полостей, можно выполнять так называемую групповую клепку, при которой оформляется одновременно несколько замыкающих головок. Для формования плоской головки инструмент 1 может иметь плоскую рабочую поверхность, а роль концентратора энергии может играть конический выступ 2 на полимерном стержне 3 (рис. 5.46, а) или на рабочей поверхности инструмента оформляют насечку (рис. 5.46, б) [77]. Расчет высоты части стержня для образования головки производится с учетом эквивалентности их объемов и избытка 10 % [75]. [c.185] Опытные и мелкосерийные работы по У 3-клепке можно выполнять с помощью инструментов конической или экспоненциальной формы из сплава Al u4Mgl [75]. В серийном производстве хорошо себя зарекомендовали инструменты из Ti-спла-вов. При больших нагрузках и износе инструмента применяют насадки из твердого металла. При больших нагрузках и износе инструмент и насадку изготавливают из одного металла. [c.185] Параметры УЗ-клепки (амплитуда колебаний инструмента или потребляемая мощность УЗ-генератора, продолжительность, осевое усилие на стержень) зависят от формы головки, материала и диаметра стержня заклепки (табл. 5.11). [c.185] Амплитуда колебаний инструмента при клепке составляет 15-100 мкм. Потребная мощность при клепке инструментом с выступом, создающим полутороидальную поверхность головки (см. рис. 5.45, в), в течение 1 с составляет 215 Вт, а осевое усилие осадки инструментом стержня — 640 Н [84]. Присоединяемая к полимерной детали металлическая деталь должна лежать свободно, чтобы не было износа инструмента. Диаметр штифта меньше диаметра отверстия на 0,1-0,2 мм. [c.185] Исследуя соединение опорного и покрывающего дисков рабочего колеса центробежного насоса из капролона В методом УЗ-клепки с помощью шипов диаметром 4,7 мм, отлитых за одно целое с опорным диском, определили, что оптимальная амплитуда колебаний инструмента составляет 47-63 мкм, а давление 8,2 кПа [85]. Продолжительность клепки фиксировали по осадке шипа в полость, полученную после зенковки, в покрывающем диске. [c.186] УЗ-клепку наиболее широко используют для соединения термопластичных деталей с металлр1ческими или с деталями из реактопластов. Полученные соединения имеют небольшие остаточные напряжения, способны работать при высоких нагрузках и малочувствительны к изменениям температуры. [c.188] Оригинальна технология механического крепления, при которой заклепки из термопластов целиком оформляются при введении в отверстия соединяемых деталей расплава полимерного материала литьем под давлением [67]. Это позволяет ставить несколько заклепок одновременно и в труднодоступных местах. По своим эксплуатационным характеристикам получаемые этим методом соединения превосходят все остальные соединения, изготовленные методами горячей клепки. Однако для его проведения требуется дорогие оборудование и литьевые формы (рис. 5.49). Если детали и заклепки изготовлены из одинаковых материалов, то способ их соединения правильнее называть точечной сваркой литьем под давлением (см. главу 6). [c.189] Вернуться к основной статье