Неразъемные соединения: технологический процесс и класификация

Стыковку элементов и конструкций можно разделить на две основные группы: разъемные и неразъемные соединения. К первым относят те, которые можно разобрать без нарушения целостности скрепляющих элементов. Это крепления с помощью гаек, болтов, шпилек, винтов, все соединения с резьбой и без нее. Неразъемными считаются такие, при разборке которых придется нарушить элементы крепления.

К ним относят: сварные, клееные, заклепочные, сшивные и паяные. Разъемные и неразъемные соединения широко используются в определенных областях промышленности. Ниже мы рассмотрим каждый из видов более подробно.

Разъемные соединения

Их исполнение состоит в высверливании отверстий немного большего диаметра, чем крепежный элемент (винт или болт). Делается это для того, чтобы в обеих скрепляемых деталях были точные отверстия. Погрешность в долю миллиметра компенсируется, в особенности для элементов с большим количеством креплений. При использовании болтов и винтов для надежности стыка на них надевают гайку и шайбу.

Первую подкладывают под вторую для неподвижности соединения, она не дает деталям вращаться. Существует еще пружинное кольцо, которое имеет два острых зуба. Ими она упирается в заготовку и деталь, тем самым препятствует самопроизвольному раскручиванию гайки.

Шурупы стягивают детали, нарезая резьбу самостоятельно. При их применении гайки и шайбы не нужны. Шпильки используются, если к массивной детали крепится другая. Она имеет резьбу на обоих концах, под нее в заготовке сверлят отверстие больше длины резьбы шпильки.

Неразъемные соединения

Они бывают:

• сварные;
• заклепочные;
• паяные;
• клеевые.

Такие виды неразъемных соединений нашли применение в отдельных областях производства. Рассмотрим каждый из них по отдельности.

Сварка

Соединение, усыновленное путем межатомных связей между частями деталей при нагревании, называют сварным.

Неразъемные соединения, сварка которых была правильно выполнена, достигают необходимой прочности, снижения себестоимости, а также массы детали.

Источниками нагрева элементов могут быть:

• расплавленный шлак;
• газовое пламя;
• электрическая дуга;
• плазма;
• лазерный луч.

Металл, который подлежит сварке, называют основным. А тот, что используется в ванне – присадочным.

Участок, прихваченный подобным способом, называется сварным швом.

Получение неразъемных соединений таким образом может быть следующих видов:

• контактная сварка;
• электородуговая ручная;
• автоматическая под флюсом и полуавтоматическая;
• дуговая.

Шов также подразделяется на:

• стыковой;
• нахлесточный;
• угловой;
• тавровый.

Любой из них может быть как односторонним, так и двухсторонним.

Они делятся на прерывные и беспрерывные. Также есть различия в форме поперечного сечения: нормальный шов, выпуклый или вогнутый.

Преимущества:

1. Низкая стоимость на такие неразъемные соединения, за счет простоты шва и малой затрате трудоемкости.
2. Относительно небольшая масса, по сравнению с другими методами работ.
3. Нет необходимости делать отверстия в детали, что придает прочность в ее сечении.
4. Автоматизация сварочного процесса подразумевает его герметичность.

Недостатки:

1. Появление деформации и коробления после произведенных работ, а также возникновение остаточных напряжений.
2. Выдерживает несильную вибрацию и удары.
3. Сложность в проверке качества.
4. Рабочие, осуществляющие неразъемные соединения деталей сваркой, в обязательном порядке должны пройти обучение и подтверждать свою квалификацию.

Пайка

Детали в методе пайки скрепляются введением дополнительного металла припоя.
Причем температура плавления припоя должна быть меньше, чем у соединяемых деталей. По данному критерию припои различают:

• особолегкоплавкие. Необходимая температура их плавления составляет всего 145 градусов;
• мягкие или легкоплавкие. Рабочий нагрев не выше 450 градусов Цельсия;
• твердые или среднеплавкие. Температура их плавления находится в диапазоне от 450 до 600 градусов;
• высокотемпературные или высокоплавкие. Такие металлы плавятся при температуре свыше 600 градусов Цельсия.

Припои

В зависимости от компонента они делятся на:

• оловянно-свинцовые (ПОС);
• оловянные (ПО);
• цинковые (ПЦ);
• серебряные (ПСр);
• медно-цинковые (ПМЦ, латунные).

Большинство работ по припою производят с применением оловянно-свинцового материала марки ПОС. Как правило, их выпускают в виде проволоки, лент или прутиков.

Перед припоем поверхности хорошо очищают. Чтобы они не окислились, применяют специальный паяльный флюс. Это вещество не дает образовываться оксидам и очищает от них поверхности деталей, способствует лучшему растеканию припоя. Определенный вид флюса подходит под конкретную температуру, свыше которой он перестает работать и сгорает.

Заклепочные

Это соединения, которые создают с применением специальной детали – заклепки. Она имеет стержень и головку. Процесс получения неразъемных соединений происходит за счет образования на другом конце детали замыкающей головки, она получается путем сжатия конца стержня. Такая конструкция вовсе неподвижная и при этом неразъемная. В ней отсутствует возможность смещения деталей относительно друг друга.

Используют такое крепление для деталей небольшой толщины в основном листовых материалов или там, где применение высоких температур недопустимо из-за возможной деформации деталей. Когда заклепки стоят рядом, они образуют заклепочный шов.

Материал элементов должен соответствовать материалу скрепляемых деталей, иначе может возникнуть электрохимическая коррозия из-за разности коэффициентов температурного расширения. Головки заклепок бывают круглые, потаенные, полупотаенные и плоские.

Плюсы

Преимущества данного соединения:

1. Способность выдерживать большую вибрацию и нагрузки на удар, что не по силам сварке.
2. Применение возможно в материалах, которые не свариваются или этот процесс очень долог.
3. Нет применения высоких температур при соединении.

Минусы

Среди них можно отметить следующие моменты:

1. Большой расход металла на произведенную работу.
2. Увеличение веса конструкции.
3. Высокая трудоемкость.
4. Технологичность процесса невысокая.

Клеевые

Чтобы получить прочные неразъемные соединения, достаточно соединить детали с помощью клеевого состава. Действие происходит путем образования связей на межмолекулярном уровне поверхности склеиваемой детали и пленкой клея.

Применение такого способа можно встретить в конструкциях из различных материалов. Крепление на основе клея применяют даже в мостостроении и авиации. Долговечность такого соединения и его качество будет зависеть от подготовки поверхностей деталей и вида нагрузки, которая будет на них воздействовать. Нужно провести очищение поверхностей от ржавчины и жировых пятен, после обработать места наждачной бумагой.

Склеивать детали, на которые будет действовать нагрузка на сдвиг или поворот, при маленькой площади стыка не следует. Это приведет к потере прочности. Склеивать лучше те части, которые подвержены смещению относительно друг друга или нагрузке растяжения.

Преимущества клеевого способа:

1. Соединить таким образом можно любые заготовки и конструкции, независимо от их формы, массы или материалов.
2. Высокая устойчивость к коррозии.
3. Герметичность, что позволяет производить работу с трубопроводами.
4. Не вызывает деформацию деталей.
5. Не создается концентрация напряжений.
6. Надежность работы в условиях вибрационных нагрузок.
7. Низкая стоимость расходного материала.
8. Клеевые неразъемные соединения не утяжеляют конструкцию.

Минусы:

1. Низкая прочность, особенно при нагрузке на отрыв.
2. Недолговечность, некоторые виды клея могут стареть.
3. Низкая устойчивость к тепловой нагрузке.
4. Многие соединения должны пройти длительную выдержку пред эксплуатацией.
5. Обязательное соблюдение мер безопасности.

Неразъемное соединение полиэтилен-сталь

Широкое применение для стыковки труб стальных и современных полиэтиленовых получило неразъемное соединение полиэтилен-сталь.

Оно позволяет надежно скрепить между собой пластиковые и металлические трубы, а также установить необходимую арматуру для запоров. Чтобы изготовить неразрывную конструкцию, применяют трубы из полиэтилена, изготовленные по определенному стандарту.

Получают неразъемное соединение сталь (переходник ПЭ-сталь) путем сварки патрубка металлического участка с полиэтиленовым. Применять этот метод можно в качестве заглушек на газо- и водопроводах магистральных сетей.

Такие неразъемные соединения труб монтируются к газопроводам жилых домов. Часто можно встретить их в котельных установках. Применение стальных трубопроводов в наше время все чаще вытесняется аналогом полиэтиленовым. Связано это с очевидным преимуществом пластиковых труб над металлическими. Поэтому они используются все чаще. Неразъемное соединение полиэтилен-сталь настолько надежно, что не требует особого обслуживания.

Его установка происходит напрямую в грунт без использования колодцев. Монтаж осуществляют с помощью сварки встык или терморезисторной. Неразъемное соединение полиэтилен-сталь может быть с усиливающей муфтой или без нее. Данная деталь придает переходнику способность выдерживать большое давление и непрерывную нагрузку 1 Мпа. Переходник без муфты может выдержать нагрузку не больше 0,6 Мпа. Соединение металла с полиэтиленом может происходить при помощи резьбы или с применением различных фланцев.

Итак, мы рассмотрели основные виды соединений, их преимущества и недостатки.