|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ МАТЕРИАЛОВСтр 1 из 13Следующая ⇒
ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методическое пособие к лабораторным занятиям по курсу «Технологии соединений материалов в художественных изделиях» для студентов специальности 261001 «Технология художественной обработки материалов» и специальности 070603 «Искусство интерьера»
УДК 621.88(07)+694.1(07) ББК 34.441я7+37.134.08я7 В42
Р е ц е н з е н т канд. тех. наук, доц. каф. «Технология промышленной и художественной обработки материалов» А. В. Рябчиков
С о с т а в и т е л ь канд. тех. наук, доц. каф. «Технология промышленной и художественной обработки материалов» Ю. В. Ложкин
Виды соединений материалов : учеб.- метод. пособие к лабораторным В42 занятиям по курсу «Технологии соединений материалов в художественных из- делиях» для студентов специальностей 261001 «Технология художественной обработки материалов» и 070603 «Искусство интерьера» / сост. Ю. В. Ложкин. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2008. – 64 с.
В учебно-методическом пособии приведены краткие теоретические сведения, порядок и методика выполнения, а также контрольные вопросы к лабораторным работам, охватывающим основные разделы курса «Технология соединения материалов в художественных изделиях».
УДК 621.88(07)+694.1(07) ББК 34.441я7+37.134.08я7
© Ложкин Ю. В., составление, 2008 © Ижевский государственный технический университет, 2008 ВВЕДЕНИЕ
Технологии соединений материалов являются основой производства изделий и дают возможность соединять различные детали, полученные разными способами обработки, а также соединять разнородные материалы. Целью цикла лабораторных работ является изучение технологии, оборудования и инструмента, применяемых при выполнении различных соединений материалов, таких как резьбовые, заклепочные, паяные и столярные. Цель цикла лабораторных работ по дисциплине «Технологии соединений материалов в художественных изделиях» заключается в том, чтобы при проектировании изделий студенты могли правильно выбрать нужное соединение, отвечающее требуемой жесткости при эксплуатации, позволяющее (при необходимости) разобрать изделие, заменить вышедшую из строя деталь, очистить от грязи и пыли. При проектировании необходимо анализировать, в каких климатических условиях, при какой влажности и температуре будет эксплуатироваться изделие. Из неразъемных соединений желательно выбирать такое соединение, которое бы позволило заменить сломанную деталь. В цикл лабораторных работ по технологиям соединений материалов входят четыре работы: · Лабораторная работа № 1 «Изготовление резьбовых соединений» (4 часа). · Лабораторная работа № 2 «Изготовление заклепочных соединений» (4 часа). · Лабораторная работа № 3 «Изготовление паяных соединений» (4 часа). · Лабораторная работа № 2 «Изготовление столярных соединений» (4 часа).
СОЕДИНЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ХУДОЖЕСТВЕННО-ПРОМЫШЛЕННЫХ ИЗДЕЛИЯХ
Классификация соединений
Все распространенные соединения материалов можно классифицировать по определенным признакам (рис. 1). В художественно-промышленных изделиях часто используют лишь часть соединений, таких как резьбовые, заклепочные, паяные, клеевые и некоторые другие.
Рис. 1. Классификация соединений
По целостности соединения делятся на разъемные и неразъемные (рис. 1). Разъемные соединения позволяют разъединять детали без их повреждения (резьбовые соединения; соединения хомутами, скобами; шпоночные соединения и др.), неразъемные соединения не позволяют разъединить детали без их видимого повреждения. По подвижности составных частей различают подвижные соединения (шарниры, подшипники, защелки и др.) и неподвижные соединения (резьбовые, сварные соединения и др.). По форме соприкасаемых поверхностей различают: плоскую, цилиндрическую, коническую и т. п. По методу образования соединения различают: резьбовое, шпоночное, штифтовое, прессовое и др.
Требования, предъявляемые к соединениям
Соединения является важным элементом любой конструкции, особенно для изготовления художественного изделия. От правильно выбранного вида соединения во многом зависит надежность, долговечность будущего изделия. К соединениям художественных изделий предъявляются различные требования: 1) выбранное соединение не должно искажать форму художественного изделия или вносить дополнительные элементы в конструкцию изделия, т. е. соединение не должно нарушать общей эстетики изделия; 2) соединительные элементы, выходящие на лицевую сторону изделия, должны быть украшены под декоративные элементы, например декоративные гайки, накладки или заглушки и др. Современные тенденции, диктующие моду на мебель и, в частности, на художественные изделия, придерживаются мнения о необходимости декора в местах соединения элементов конструкции соединительными элементами с двух сторон, как с лицевой, так и с изнаночной, чтобы не нарушить целостное восприятие изделия; 3) технологии выполнения художественного изделия и изготовления соединительных элементов по возможности должны быть похожими, или едиными, также для обеспечения единства восприятия будущего изделия; 4) при изготовлении художественных изделий следует стремиться к такой конструкции изделия, при которой детали можно соединять без соединительных элементов (винты, заклепки, болты и др.), т. е. желательно приблизить соединение к целым деталям. Все вышеперечисленные требования к соединениям художественных изделий прежде всего отвечают за эстетическое восприятие, на что обычно обращается внимание в первую очередь, но не меньшую роль играют требования, отвечающие за технологичность изделия; 5) выбранный вид соединения должен быть надежным, прочным, жестким и долговечным; 6) необходимо стремиться к тому, чтобы выбранное соединение было равнопрочным с соединяемыми элементами изделия. Соблюдение этого условия будет способствовать не только эстетическому аспекту восприятия будущего изделия, но и приведет к изменению массы изделия в лучшую сторону, экономии соединительных элементов и материалов, а также упрощению сборки; 7) в связи с необходимостью сохранения точности соединения под нагрузкой соединение должно удовлетворять условию жесткости; 8) в тех случаях, когда в изделии имеются сосуды, содержащие жидкость, выдвигается особое требование на герметичное соединение. Для этого контактирующие поверхности соединений должны быть сжаты под давлением, существенно превышающим давление среды. Основные перечисленные требования говорят о том, что художественно-промышленное изделие должно быть совершенным как с позиции дизайнера-художника, так и с позиции инженера-технолога. Слияние двух направлений дает возможность создавать по настоящему качественные художественные изделия, качество которых проверено временем. При конструировании художественно-промышленных изделий применяют различные соединения деталей. В зависимости от функционального назначения изделия, климатических условий (влажность, температура воздуха и т. п.), при которых будет использоваться изделие, различают разъемные и неразъемные соединения. Разъемные соединения допускают разборку изделия без разрушения соединяющих или соединяемых элементов. К разъемным соединениям относят резьбовые, клиновые, штифтовые, шпоночные, шлицевые. В художественных изделиях чаще используются резьбовые соединения. Неразъемные соединения применяют там, где нет необходимости разборки изделия. К неразъемным соединениям относят заклепочные, сварные, паяные, клеевые.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Резьбовые соединения
Классификация резьб Классифицировать резьбы можно по многим признакам: 1) по форме профиля: трубную, круглую, винтовую, трапециидальную, прямоугольную, упорную и др.; 2) по форме поверхности: коническая, цилиндрическая, последнюю, в свою очередь, подразделяют на соединения крепежными и специальными резьбами. К крепежным резьбам относят крупную и мелкие метрические резьбы, а также резьбы со спиральными вставками; 3) по расположению: наружная, внутренняя (деталь с внутренней резьбой называют гайкой, с наружной – болтом, винтом или шпилькой); 4) по числу заходов: однозаходная, многозаходная; 5) по направлению заходов: правая, левая; 6) по величине шага: с крупным, с мелким; 7) по эксплуатационному назначению: крепежная, крепежно-уплотнительная, ходовая, специальная и др.
Виды резьбовых соединений
С помощью резьбовых соединений скрепляют различные материалы как однородные, так и разнородные: металл с металлом, дерево с деревом, пластик с пластиком, стекло с металлом, дерево с металлом и т. д. Резьбовые соединения подразделяются на болтовые, винтовые, шпилечные, соединения на винты для дерева (шурупы). Распространенными крепежными резьбовыми элементами являются болты, винты, шпильки, гайки и т.п. Под болтом или винтом понимают стержень с головкой и одним резьбовым концом. Шпилька имеет два резьбовых конца. При болтовом соединении не требуется нарезать резьбу в соединяемых деталях, но оно больше искажает внешние очертания, чем винтовое соединение, и увеличивает массу изделия. Винты применяют в тех случаях, когда постановка болта невозможна или нерациональна. На рис. 2 показаны условные изображения болтовых и винтовых резьбовых соединений.
а б
Рис. 2. Условное изображение резьбовых соединений на чертежах: а – болтовое соединение; б – винтовое соединение
Если при эксплуатации деталь часто снимают и снова ставят на место, то используют соединение с помощью шпилек, т. к. винты при многократном завинчивании могут повредить резьбу внутри детали. На рис. 3 показан пример условного изображения шпилечного соединения на чертеже.
а б
Рис. 3. Соединение шпилькой: а – элементы шпилечного соединения; б – условное изображение шпилечного соединения при помощи корончатой гайки и шплинта
Способы изготовления резьб
Основными способами изготовления резьбы являются: • нарезка вручную плашкой или метчиком; • нарезка на токарных станках; • нарезка на резьбофрезерных станках; • литье; • выдавливание; • нарезка на резьбонакатных станках-автоматах.
Изготовление резьбы вручную трудоемко и применяется в единичном производстве и ремонтных работах. Нарезка резьбы на токарных станках применяется в мелкосерийном производстве. Резьбофрезерование – это метод изготовления резьбы с помощью многолезвийного вращающегося инструмента. Применяется для нарезки винтов больших диаметров с повышенной точностью к резьбе. На станках изготавливают как короткие, так и длинные резьбы, это относится как к наружной, так и к внутренней резьбе. В первую очередь резьбофрезерование применяется при обработке заготовок, которые трудно или невозможно обработать другими методами получения резьбы. Для неметаллических материалов используют способ литья, особенно такой способ актуален для деталей из стекла, пластмассы, керамики и др. Выдавливание применяется для тонкостенных деталей, полученных обработкой давлением или штамповкой из жести, пластмассы и др. При нарезке на резьбонакатных станках-автоматах накатка не срезает слой материала, а вдавливает его. Данный способ является высокопроизводительным и дешевым. Кроме того, накатка упрочняет детали и является безотходным производством. При выборе способа изготовления резьбы необходимо представлять, в каких механизмах или изделиях будет использоваться резьбовое соединение, будет ли изделие выпускаться серийно или в единственном экземпляре, какие нагрузки будет испытывать соединение при статичных или динамичных нагрузках.
Нарезание резьбы на стержне
Художественно-промышленные изделия зачастую изготавливаются малыми партиями, иногда в единственном экземпляре. Часто при сборке изделий используются нестандартные соединительные детали, которые могут служить декоративными элементами. Например, в художественной ковке болты могут быть изготовлены с головкой в виде цветка и т. п. Поэтому на нестандартных крепежных элементах резьбу практичнее нарезать вручную или на токарно-винторезном станке с помощью метчика и плашки. На стержнях резьбу нарезают плашками. Заготовки представляют собой цилиндрические стержни различного диаметра. Стержни отрезают до необходимой длины вручную ножовкой по металлу или на отрезных станках. Резка заготовок вручную пилой по металлу малопроизводительна, но не требует дополнительного оборудования и эффективна при единичном и мелкосерийном производстве. Отрезка на станках осуществляется абразивными кругами и ножовочными полотнами. Данный способ является производительным, но требует оснащения дополнительным оборудованием, например вытяжной вентиляцией средствами индивидуальной защиты. Для изготовления винтовой нарезки на болтах служат плашки, которые представляют собой закаленную стальную гайку с прорезями, образующими режущие кромки (рис. 4). Плашки вставляют в особую державку с ручками – клупп (рис. 5).
Рис. 4. Конструкция плашки: а – цельная; б – разрезная; 1 – плашка; 2 – резьба; 3 – заборная часть
Рис. 5. Державка плашки – клупп
Нарезка резьбы вручную делается следующим образом (см. рис. 6). Зажимают в тисы стержень соответствующего диаметра и длины со снятой на конце фаской. Клупп с плашкой устанавливают на торец стержня таким образом, чтобы ось плашки совпала с осью заготовки (рис. 6). Это позволит избежать перекоса при нарезании резьбы. Затем, держась обеими руками за рукоятку клуппа, слегка надавливают на клупп и одновременно медленно вращают его по часовой стрелке. Для облегчения нарезания резьбы инструмент и заготовку-стержень в месте резьбы смазывают небольшим количеством машинного масла.
Рис. 6. Нарезание резьбы плашкой вручную: 1 – плашка; 2 – клупп; 3 – заготовка; 4 – тисы
Поворачивать клупп необходимо с небольшим усилием. Если усилие при нарезании резьбы возрастает, необходимо сделать пол-оборота или один оборот назад, затем продолжить нарезку резьбы. Если и в этом случае плашка упирается и не нарезает резьбу, то необходимо вывернуть плашку со стержня, прочистить ее от стружек, смазать машинным маслом и продолжить нарезание резьбы до определенной длины.
Нарезание резьбы в гайке
В зависимости от конструкции и назначения изделия, размеров и формы деталей, заготовка для гайки в сечении может быть различной формы – круглой, прямоугольной, шестигранной или другой сложной формы. Для изготовления гайки предварительно в заготовке сверлят отверстие. Заготовку закрепляют в тисах на вертикально-сверлильном станке. На заготовке размечают центр будущего отверстия и кернят, чтобы сверло не смещалось на плоскости во время сверления. В патрон вертикально-сверлильного станка устанавливают сверло, по диаметру меньшее, чем диаметр будущей резьбы. Диаметр сверла подбирают в зависимости от диаметра и шага резьбы. При нарезании резьбы материал частично «выдавливается», поэтому диаметр сверла должен быть несколько больше, чем внутренний диаметр резьбы. Скорость вращения инструмента (сверла) подбирают в зависимости от материала, т. к. резьбу можно нарезать как в разных по твердости металлах, так и в пластике, пластмассе и других материалах. Просверлив отверстие, заготовку переустанавливают в тисы на рабочем столе. Диаметр отверстия определяют по справочным таблицам, но когда это невозможно, диаметр вычисляют по формуле
D = d - P, (1)
где D – диаметр отверстия, мм; d – диаметр нарезаемой резьбы, мм; В отверстии резьбу нарезают метчиком (рис. 7). Метчик представляет собой закаленный стержень с винтовой резьбой. В зависимости от назначения метчики делят на ручные, машинно-ручные, гаечные и плашечные. В зависимости от профиля нарезаемой резьбы метчики делят на пять типов: для метрической, дюймовой, трубной, трапецеидальной и конической резьбы. Метчик состоит из двух основных частей: рабочей и хвостовой. Чтобы он мог резать и оставлять за собой на стенках отверстия нарезку, на его теле имеются три или четыре продольные канавки, образующие на резьбе метчика режущие грани и служащие также для удаления опилок. Метчиками нарезается треугольная (метрическая) резьба.
Рис. 7. Метчик ручной: а – конструкция; б – элементы; в – главные углы
Нарезка отверстий обычно выполняется двумя или тремя метчиками. Сначала берется метчик с неполной нарезкой 1, у которого резьба конически срезана. Этот метчик делает в отверстии неглубокую лентообразную нарезку, которую углубляют более полным метчиком 2, иногда требуется прохождение третьим метчиком 3, почти цилиндрической формы (рис. 8).
1 2 3
Рис. 8. Комплект метчиков: а – черновой; б – средний; в – чистовой
Нарезание резьбы на стержне
Отрезанную на станке или вручную ножовкой по металлу заготовку устанавливают в патрон токарного станка. Затем включают станок и с помощью проходного резца срезают фаску под углом 45º на вращающейся заготовке. Также фаску можно срезать под углом 45º до установки в токарный станок на шлифовальном станке. Затем отводят суппорт станка к задней бабке. Смазывают конец заготовки и резьбонарезную часть плашки машинным маслом. После этого вручную прижимают клупп с плашкой к торцу заготовки и включают станок. При вращении заготовки клупп удерживают в одном положении двумя руками таким образом, чтобы не было перекоса плашки относительно оси заготовки. В процессе нарезания резьбы плашка перемещается к передней бабке, а заготовка как бы завинчивается в плашку, как болт в гайку. При другом способе нарезания резьбы дополнительно пользуются суппортом станка. Для этого перед началом нарезания резьбы подводят суппорт станка к заготовке. Прижимают плашку к торцу заготовки, один конец клупп упирают в суппорт, а другой придерживают рукой. Переключив на автоматическую подачу к передней бабке, включают станок. Нарезав резьбу необходимой длины, станок отключают, переключают автоматическую подачу в сторону задней бабки. Отводят суппорт станка к задней бабке, включают станок и удерживают клупп двумя руками. Заготовка сама выворачивается из плашки.
Нарезание резьбы на гайке
Заготовка для гайки может быть различной формы – круглой, квадратной, шестигранной и т. п. Если необходимо изготовить одну гайку, то предпочтительнее отверстие в ней сверлить на вертикально-сверлильном станке. Если нужно изготовить несколько одинаковых гаек, то практичнее взять стержень, закрепить его в патроне токарного станка. Затем в заднюю бабку установить патрон со сверлом и просверлить отверстие в стержне. После этого на квадратный хвостовик метчика насаживают вороток. Смазывают рабочую часть метчика и отверстие в заготовке машинным маслом. Затем метчик устанавливают в отверстие таким образом, чтобы ось метчика совпала с осью заготовки. Включают станок и, удерживая вороток двумя руками, нарезают резьбу. Существует другой вариант нарезания резьбы. Метчик с воротком устанавливают в отверстие в заготовке. В торце квадратного хвостовика существует коническое углубление, к которому подводят и устанавливают центр задней бабки, тем самым центрируют метчик и исключают возможность перекоса. Включают станок и нарезают резьбу. Изготовив элементы резьбового соединения, осуществляют сборку.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Заклепочные соединения
Ручной способ клепки
Перед клепкой в соединяемых деталях необходимо просверлить отверстия на вертикально-сверлильном станке или с помощью ручной электродрели. Другим способом получения отверстий является пробивка. Часто пробивку совмещают с последующим сверлением, т. к. при пробивке края отверстия получаются рваными с микротрещинами, что может привести к срезу головки заклепки при динамичных нагрузках. В соединении рекомендуется устанавливать не менее двух заклепок. Склепываемые листы осаживают (уплотняют) с помощью натяжки, которую устанавливают так, чтобы выступающий конец стержня вошел в ее отверстие (рис. 17). В процессе клепки сначала несколькими ударами молотка осаживают стержень, затем боковыми ударами молотка придают полученной головке необходимую форму (рис. 18), после чего обжимкой окончательно оформляют замыкающую головку (рис. 19).
Рис. 17. Осаживание заклепываемых листов с помощью натяжки: 1 – натяжка; 2 – поддержка
а б
Рис. 18. Осаживание стержня заготовки: а – придание формы замыкающей головке при помощи молотка; б – осаживание стержня
Рис. 19. Окончательное оформление замыкающей головки с помощью обжимки: 1 – обжимка; 2 – поддержка
При выполнении шва с потайными головками под закладную головку ставят плоскую поддержку, ударяют точно по оси заклепки. Во избежание образования неровностей клепку выполняют не подряд, а через два-три отверстия, начиная с крайних, после чего производят клепку по остальным отверстиям.
Виды и причины брака клепки
У плохо поставленной заклепки срубают головку, а затем бородком выбивают стержень. Заклепку можно также высверлить. Для этого закладную головку накернивают и сверлят на глубину, равную высоте головки. Диаметр сверла берут немного меньше диаметра заклепки. Недосверленную головку надламывают бородком, затем выбивают заклепку. После сборки заклепочные соединения подвергают тщательному наружному осмотру: проверяют состояние головок заклепок и склепанных деталей. Плотность прилегания соединенных деталей определяют щупом. Головки заклепок и расстояние между ними проверяют шаблонами.
Общие сведения
При всех своих достоинствах заклепочные соединения при помощи полнотелых заклепок имеют один существенный недостаток – заклепку необходимо расклепывать с одной стороны, а с другой – удерживать. Поэтому путь развития заклепочных соединений привел к созданию вытяжных заклепок (рис. 20). Односторонняя тяговая заклепка состоит из двух частей: корпуса и стержня. Корпус заклепки изготавливается из различных материалов: алюминия, стали, нержавеющей стали, меди. Стержень вытяжных заклепок изготавливают из оцинкованной или нержавеющей стали.
Рис. 20. Вытяжные заклепки
Из характеристик вытяжных заклепок следует обращать внимание на геометрические размеры (диаметр и длину корпуса заклепки). Тип заклепки может быть обычный с буртиком, с увеличенным буртиком, потайной и глухой с водогазонепроницаемым корпусом. Элементы стандартной вытяжной заклепки представлены на рис. 21.
а б Рис. 21. Элементы вытяжной заклепки: а – тело заклепки; 1 – торец; 2 – бортик; 3 – ножка; 4 – внутреннее отверстие; б – стержень; 1 – головка; 2 – точка разлома; 3 – ножка; 4 – наконечник
При выборе заклепок необходимо обратить внимание на прочностные характеристики (усилие на срез и усилие на разрыв). Особое внимание при выборе заклепок следует обратить на взаимное влияние материала корпуса заклепки и материалов, которые заклепка будет соединять. Для того чтобы соединение было прочным и долговечным, важно чтобы материалы были однотипные и не образовывали гальваническую пару. Кроме того, необходимо правильно выбирать длину корпуса заклепки в зависимости от толщины соединяемых материалов. Если длина будет выбрана меньше, то не хватит количества материала корпуса для формирования замыкающей головки, а если больше – замыкающая головка будет формироваться далеко перед скрепляемыми деталями. В обоих случаях соединение будет непрочным. Для сборки соединений на вытяжные заклепки существуют заклепочники различных конструкций и способа действия – ручные, пневмогидравлические, аккумуляторные и т. п. На рис. 22 представлен ручной заклепочник, позволяющий соединять тонкостенные детали и листовые материалы из металлов и неметаллов стальными заклепками диаметром до 4 мм и алюминиевыми – до 5 мм.
Рис. 22. Инструмент для выполнения ручной клепки с помощью вытяжных заклепок – заклепочник
Механические характеристики распространенных вытяжных заклепок, тело которых изготовлено из алюминия, а стержень из оцинкованной стали, представлены в табл. 2.
Таблица 2
Порядок выполнения работы
На гильотинных ножницах из металлического листа отрезают два куска, например, размером 100´200 мм и две пластины размером 60´200 мм. На заготовках с помощью металлических чертилки и линейки размечают центры отверстий. Затем кернят центры отверстий. Для этого устанавливают керн острым концом в размеченный центр отверстия и наносят один или несколько коротких ударов молотка до получения на заготовке углублений, которые позволят центровать сверло при сверлении отверстий. После этого на вертикально-сверлильном станке либо поочередно, либо собрав заготовки в пакет, сверлят отверстия необходимого диаметра. После этого собирают заклепочное соединение и выполняют клепку при помощи оправки или пресса. Для тщательного изучения заклепочных соединений необходимо рассмотреть прочность соединений при различных диаметрах заклепок и толщинах соединяемых деталей. Полученные данные заносятся в табл. 3.
Соединений вручную
Контрольные вопросы
1. Какие виды заклепок вы знаете? 2. Назовите типы заклепочных швов. 3. Какое оборудование и инструменты используются при ручной клепке? 4. Опишите технологию получения заклепочных соединений. 5. Назовите марки сталей и сплавов, рекомендуемых для изготовления заклепок. 6. Из каких частей состоит вытяжная заклепка? 7. Опишите способ изготовления соединения вытяжными заклепками. 8. Опишите принцип расчета заклепочных швов.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Материалы для пайки
Прочность пайки зависит от правильного подбора припоя и флюса и от тщательности подготовки спаиваемых деталей. Припой представляет собой легкоплавкий сплав, который в расплавленном состоянии соединяет спаиваемые детали. Припои для нормальной спаиваемости деталей должны обладать рядом свойств: • температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления спаиваемых металлов; • припой должен хорошо смачивать спаиваемый металл; • припой должен быть прочным; • при пайке не должны образовываться пары, отрицательные в электрохимическом отношении; • припой должен быть недорогим. По физическим свойствам припои делятся на легкоплавкие (мягкие) с температурой плавления до 500 °С и тугоплавкие (твердые) с температурой плавления выше 500 °С. Наиболее широко распространены легкоплавкие припои на основе сплава олово-свинец (табл. 4).
Таблица 4 Флюсы на основе канифоли
К слабокоррозионным флюсам относятся флюсы на основе канифоли, глицерина и спирта с максимальной рабочей температурой 300 – 350 °С (табл. 8). Таблица 8 Расчет паяных соединений
Паяные соединения должны обладать прочностью, пластичностью, непроницаемостью. Паяные соединения бывают: внахлест, встык, вскос, тавровые, соприкасающийся. Стыковое соединение может разрушаться по шву. При расчете полосы, спаянной встык, расчетами проверяют прочность соединения на растяжение по формуле
где F – сила, приложенная к соединению, Па; b и S – ширина и толщина полосы, мм. Кроме этого, паянное соединение рассчитывают на изгиб по формуле
где b и S – ширина и толщина полосы, мм; М – крутящий момент; σ' – допускаемое напряжение при растяжении, Па. Отношение допускаемого напряжения для паяных соединений к допускаемому напряжению материала самой детали является коэффициентом прочности паяного соединения j, значение которого колеблется в пределах 0,9…1,0. В тех случаях когда требуется повысить прочность, применяют косые швы. При расчете косого шва значение j принимается равным 1. Соединение внахлест рассчитывают следующим образом. Основные характеристики шва внахлест: катет k и высота h, где h = 0,7k. По условиям технологии принимают k < 3 мм, если толщина листа < 3 мм. Расчет швов выполняют приближенно по среднему напряжению:
где F – сдвигающая сила, Па; l – длина шва, мм; k – катет. Допускаемые напряжения на срез для паяных швов из оловянно-свинцовых припоев [τ'] = 20…30 МПа, из медноцинковых припоев [τ'] = 175…230 МПа. Рассмотрев типы паяных швов, полученные данные заносят в табл. 9.
Таблица 9 Характеристики паяных швов
Контрольные вопросы
1. В чем заключается сущность процесса пайки? 2. Какие инструменты используются для пайки? 3. Опишите процесс изготовления паяного соединения. 4. Какие виды паяных швов вы знаете? 5. Назовите, какие припои и флюсы используются для пайки различных металлов. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Элементы шиповых соединений
Для осуществления соединения с помощью шипов требуются сложные специализированные станки, формирующие шип и отверстие. Операции по формированию шипа трудоемки и требуют относительно квалифицированных рабочих, способных обеспечить необходимую точность изготовления шипов и гнезд. Кроме этого, при изготовлении изделий на цельных шипах теряется до 10 % древесины. По этой причине в настоящее время используются соединения только на круглых вставных шипах. Шип – это специально обработанный конец бруска, вставляемый в сделанное в другом бруске углубление, или прорезь, называемое гнездом или проушиной. В зависимости от формы шипы бывают плоские, трапециевидные и круглые, в зависимости от конструкции – цельные, выполненные заодно с деталью, вставные и изготовляемые отдельно (рис. 26). Круглые вставные шипы называют шкантами, вставные плоские шипы, проходящие по всей длине соединяемых деталей, – рейками или шпонками. Плоские и трапециевидные шипы имеют боковые грани, называемые щечками. Заплечниками называют срезанные торцевые части бруска, образующие шипы. Торцом называется торцевая часть самого шипа. Длина шипа - это расстояние от заплечников до его торца, толщина шипа – это размер между заплечниками или щечками. Ширина шипа – поперечный размер щечки. Боковые стенки проушины также называют щечками. Шпунтом принято называть небольшое углубление, чаще всего прямоугольной формы, выбранное в детали. Гребень – прямоугольный выступ в детали, входящий в шпунт.
Рис. 26. Элементы шиповых соединений: 1 – шпунт; 2 – гребень; 3 – круглый шип; 4 – плоские шипы; 5 – проушина; 6 – гнездо плоского шипа; 7 – гнездо круглого шипа Разметка столярного щита
Полученные заготовки укладывают на рабочем столе на бруски или на другую ровную поверхность в щит таким образом, чтобы заготовки плотно прилегали друг к другу кромками. Если в щите обнаруживаются щели, то заготовки снова подгоняют на фуговальном станке. Если в щите кромки заготовок примыкают плотно друг к другу, то на лицевой стороне по ширине щита размечают две пересекающиеся прямые линии в виде латинской буквы V или нумеруют цифрами, чтобы в процессе склейки не перепутать заготовки местами (рис. 36).
Рис. 36. Подбор и разметка заготовок при склеивании по ширине: 1 – заготовки; 2 – бруски; 3 – разметка
Склейка щита
Заготовки промазывают клеем. Для этого при помощи кисти или валика наносят клей ПВА на кромки заготовок (у крайних промазывают только внутренние кромки). Далее дают клею подсохнуть в течение 5–10 минут (так называемая открытая выдержка) для того, чтобы клей впитался поглубже. После этого заготовки укладывают в щит и стягивают струбцинами (рис. 37), клиньями или в вайме на время не менее 4–6 часов. Последним этапом является фугование щита для получения ровной заготовки по всей длине и шлифование склеенного щита до необходимой шероховатости.
Рис. 37. Склеивание заготовок для получения щитов большой ширины: а – зажим винтами; б – зажим клиньями
Разметка соединения
Для выполнения углового концевого соединения на открытый сквозной одинарный плоский шип УК-1 для соединяемых между собой брусковых деталей возьмем размеры деталей, например, толщиной 44 и шириной 64 мм. Тогда толщина шипа и соответственно ширина проушины S1 = 0,4S0 = 0,4 • 44 = 17,6 мм. Округленно принимаем 16 мм. Длина шипа равна ширине бруска – 64 мм. Приемы разметки показаны на рис. 38. С помощью линейки, угольника и рейсмуса наносят разметочные линии (риски) карандашом, чертилкой или шилом с учетом формы и размеров шипа и проушины согласно чертежу. Одинаковые чистовые заготовки можно размечать одновременно, укладывая их рядом по несколько штук. Если кромки деталей должны иметь профильную обработку в виде фасок, четвертей, калевок, пазов, гребней, то уменьшают ширину шипов и длину соответствующих проушин на ширину таких профилей.
Рис. 38. Разметка шипа и проушины: а – разметка линейкой высоты (длины) шипа; б – нанесение линии длины шипа угольником с карандашом; в – разметка толщины шипа рейсмусом; г – разметка углового концевого шипового соединения УК-1; 1 – риска; 2 – линия пропила; 3 – линия разметки; 4 – проушина; 5 – удаляемая часть древесины; 6 – шип; 7 – заплечик Склеивание соединения
Перед склеиванием необходимо собрать изделие, проверить точность изготовления соединений, устранить дефекты, если такие были обнаружены. Затем изделие размечается, чтобы при сборке детали не переставить местами. Далее изделие разбирается, раскладывается на рабочем столе. С помощью кисти на все шипы и проушины наносится клей. В течение 5–10 минут детали выдерживаются для того, чтобы клей глубже проник в поры. После этого изделие собирается и выдерживается под давлением в струбцинах или вайме в течение не менее 6–10 часов. Завершающим этапом является шлифование изделия.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе лабораторных работ изучаются различные виды соединений, наиболее часто используемых в художественно-промышленных изделиях. Обосновывается выбор соединений в зависимости от условий эксплуатации изделия. Рассматриваются различные инструменты и оборудование для изготовления соединений. Изучаются различные технологии изготовления соединений материалов. Студенты на практике знакомятся с поэтапным изготовлением соединений: от подготовки поверхности детали, разметки места будущего соединения до самостоятельного выполнения резьбовых, заклепочных, паяных или столярных соединений. Список литературы
1. Бобров, В. А. Справочник по деревообработке / В. А. Бобров. – Ростов н/Д: Феникс, 2003. 2. Бобиков, П. Д. Изготовление столярно-мебельных изделий / П. Д. Бобиков.– М. : Академия, 2002. 3. Гузенков, П. Г. Детали машин : учеб. пособие для студентов втузов / П. Г. Гузенков. – М. : Высш. шк., 1982. 4. Ерлыкин, Л. А. Дом и участок / Л. А. Ерлыкин. – М. : Знание, 1993.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………..3 1. Соединения, применяемые в художественно-промышленных изделиях…………………………………………………………………………………..4 1.1. Классификация соединений…………………………………………....4 1.2. Требования, предъявляемые к соединениям………………………….5 2. Лабораторная работа № 1 «Изготовление резьбовых соединений»……………………………………………………………………………….7 3. Лабораторная работа № 2 «Изготовление заклепочных соединений»22 4. Лабораторная работа № 3 «Изготовление паяных соединений»….....34 5. Лабораторная работа № 4 «Изготовление столярных соединений»....42 Заключение………………………………………………………………….61 Список литературы…………………………………………………………62
Учебное издание
ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методическое пособие к лабораторным занятиям по курсу «Технологии соединений материалов в художественных изделиях» специальности 261001 «Технология художественной обработки материалов» и специальности 070603 «Искусство интерьера»
Составитель: Ложкин Юрий Валериевич
В редакции составителя
Корректор М. А. Ложкина
Подписано в печать 22.01.2008. Формат 60×84/16 Усл. печ. л. 3,72. Заказ № 10. Тираж 50 экз. Издательство Ижевского государственного технического университета Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ 426069, Ижевск, Студенческая, 7
ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методическое пособие к лабораторным занятиям по курсу «Технологии соединений материалов в художественных изделиях» специальности 261001 «Технология художественной обработки материалов» и специальности 070603 «Искусство интерьера»
ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ МАТЕРИАЛОВ
Учебно-методическое пособие к лабораторным занятиям по курсу «Технологии соединений материалов в художественных изделиях» для студентов специальности 261001 «Технология художественной обработки материалов» и специальности 070603 «Искусство интерьера»
УДК 621.88(07)+694.1(07) ББК 34.441я7+37.134.08я7 В42
Р е ц е н з е н т канд. тех. наук, доц. каф. «Технология промышленной и художественной обработки материалов» А. В. Рябчиков
С о с т а в и т е л ь канд. тех. наук, доц. каф. «Технология промышленной и художественной обработки материалов» Ю. В. Ложкин
Виды соединений материалов : учеб.- метод. пособие к лабораторным В42 занятиям по курсу «Технологии соединений материалов в художественных из- делиях» для студентов специальностей 261001 «Технология художественной обработки материалов» и 070603 «Искусство интерьера» / сост. Ю. В. Ложкин. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2008. – 64 с.
В учебно-методическом пособии приведены краткие теоретические сведения, порядок и методика выполнения, а также контрольные вопросы к лабораторным работам, охватывающим основные разделы курса «Технология соединения материалов в художественных изделиях».
УДК 621.88(07)+694.1(07) ББК 34.441я7+37.134.08я7
© Ложкин Ю. В., составление, 2008 © Ижевский государственный технический университет, 2008 ВВЕДЕНИЕ
Технологии соединений материалов являются основой производства изделий и дают возможность соединять различные детали, полученные разными способами обработки, а также соединять разнородные материалы. Целью цикла лабораторных работ является изучение технологии, оборудования и инструмента, применяемых при выполнении различных соединений материалов, таких как резьбовые, заклепочные, паяные и столярные. Цель цикла лабораторных работ по дисциплине «Технологии соединений материалов в художественных изделиях» заключается в том, чтобы при проектировании изделий студенты могли правильно выбрать нужное соединение, отвечающее требуемой жесткости при эксплуатации, позволяющее (при необходимости) разобрать изделие, заменить вышедшую из строя деталь, очистить от грязи и пыли. При проектировании необходимо анализировать, в каких климатических условиях, при какой влажности и температуре будет эксплуатироваться изделие. Из неразъемных соединений желательно выбирать такое соединение, которое бы позволило заменить сломанную деталь. В цикл лабораторных работ по технологиям соединений материалов входят четыре работы: · Лабораторная работа № 1 «Изготовление резьбовых соединений» (4 часа). · Лабораторная работа № 2 «Изготовление заклепочных соединений» (4 часа). · Лабораторная работа № 3 «Изготовление паяных соединений» (4 часа). · Лабораторная работа № 2 «Изготовление столярных соединений» (4 часа).
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-05-08; Просмотров: 813; Нарушение авторского права страницы
, (17)
, (18)
, (19)
