Каждая машина, механизм, приспособление состоят из различных деталей и узлов, которые имеют различное назначение, размеры и форму. Все эти детали и узлы соединены друг с другом то простым, то хитроумным способом. Но вместе, в соединении, они и образуют машину. Соединяют между собой детали в машине по-разному: одни — раз и навсегда (неразъемные), другие — так, чтобы их можно было снимать для осмотра, ремонта и замены (разъемные), а третьи во время работы должны иметь возможность перемещаться относительно друг друга (подвижные). Правильный выбор типа соединения, а главное, правильное его выполнение — отнюдь не простая штука даже для инженера. Но зато в нем гарантия надежной, безопасной, успешной работы машины. Неразъемные соединения получают сваркой, клепкой, склейкой и пайкой деталей. Клепка в технике ныне почти повсеместно заменена сваркой, однако юные техники к клепке прибегают нередко ввиду ее простоты и доступности. Но делают они ее не всегда грамотно, и потому соединения часто получаются недостаточно прочными. Заклепки диаметром до 8—10 мм нужно ставить холодными, а большего диаметра — нагретыми до светло-красного каления. Заклепка а пропускается через отверстие соединяемых листов с—с (рис. 37), поддерживается снизу поддержкой (матрицей) — е, с углублением в ней по форме закладной головки — в, а сверху на выступающий конец стержня заклепки ставится обжимка р, имеющая углубление по форме и размерам затяжной головки а, показанной пунктиром в готовом соединении. При больших размерах листы предварительно сжимаются наджимным кольцом h. Расклепывать можно ударами молотка и давлением пресса. Отверстия в листах можно получить высверливанием, а также пробивкой, но она в ответственных случаях
не допускается, так как около пробитого отверстия лист становится хрупким. Толщина склепываемых листов не должна превышать 4d (d — диаметр тела заклепки). Форма головки может быть сферической, потайной и полупотайной. Длина хвоста /, необходимая для осаживания всей заклепки и для образования затяжной головки, равна 1—0,7 d для потайных и /~1,3 d для других видов головок. Заклепки следует ставить из того же материала, что и соединяемые ими части, так как при разнородных металлах и наличии влаги возникают электрические токи, разъедающие металл: медные листы склепывают медными заклепками, стальные — стальными, алюминиевые —алюминиевыми, латунные — латунными. Чтобы соединение деталей было надежным, заклепки необходимо устанавливать по определенным правилам. По назначению различают следующие заклепочные швы: 1) прочные, применяемые в строительных и мостовых фермах; 2) плотные, применяемые в резервуарах и трубопроводах для жидкостей и газов при небольших давлениях (они должны обеспечить герметичность); 3) прочно-плотные, которые должны обеспечить и прочность и герметичность при больших давлениях. Заклепочные швы по конструкции делятся на: А. Швы внахлестку: а) однорядные (рис. 38—I); б) двухрядные — 1) параллельные (цепные); 2) шахматные (рис. 38—II). Б. Швы встык: а) с одной накладкой (рис. 38—III) однорядные и многорядные; б) с двумя накладками (рис. 38—IV) при параллельном и шахматном расположении заклепок. Шов встык с двумя накладками дает наилучшее распределение усилий в листе. Расстояние t между центрами заклепок по длине шва называется их шагом, расстояние а между рядами заклепок называется дорожкой. Очень важное значение для прочности заклепочного шва имеет расстояние от края шва до отверстий под заклепки и шаг заклепок. Они должны быть не меньше тех, которые указаны на рисунках 38—I и 38—IV.
Для прочных швов берут следующие размеры: при однорядном шве внахлестку (рис. 38—I) диаметр заклепок до d=26 (б — толщина листа в мм), шаг t =3d, расстояние заклепки от края листа 1=1,5d. Для двухрядного шва внахлестку t =4d, расстояние между рядами a=2d. Для однорядного шва (рис. 40—IV) встык с двумя накладками d=(l,5-7-1,75)6, t =3,35d. Для двухрядного шахматного шва берут d=26; t =Ad\ a=2d (6 — толщина листа в мм). При соединении фасонных профилей отверстие под заклепки нужно сверлить так, чтобы в одной точке пересекались линии центров тяжести профилей (рис. 39—I) либо так, чтобы в одной точке пересекались осевые линии заклепок (рис. 39—II), что обычно и делают. Если заклепочные швы должны быть герметичными, то этого можно достичь: 1) прокладками из холщовых или бумажных полос, пропитанных маслом или суриком, или же из мягких металлов (напр
имер, красной меди), зажатых при склепывании между поверхностями склепываемых листов; 2) чеканкой кромок листов и головок заклепок.
Шлифование пластмасс производится наждачной бумагой сначала начерно, затем начисто более мелкой шкуркой. Изделия из фено- и аминопластов зачищают и шлифуют мягкими карборундовыми кругами и кругами средней твердости. Детали из текстолита, гетинакса и других слоистых пластиков целесообразно полировать кругами на мягкой связке. Изделия из литых термореактивных и термопластичных материалов шлифуют пастой из отмоченной пемзы с водой, которую наносят на хлопчатобумажные и суконные круги. Изделия нужно слегка прижимать к кругу и перемещать, не допуская перегрева. Изделия из полиметилметакрилата шлифуют вручную и на станках всухую и с водой. При ручной шлифовке пасту наносят на щетку или мягкую кожу и шлифуют равномерными круговыми движениями. Состав пасты: трепел (инфузорная земля) — 20%, этиловый спирт — 25%, керосин — 2%, масло—1%, скипидар—4%, дибутилфталат и столярный клей по 0,2%, вода —45%. Вместо пасты иногда можно шлифовать и мелкой шкуркой 0—00 и ООО—0000. Полирование производят для удаления с поверхности изделия рисок и матовых пятен и придания ей зеркального блеска. Полируют обычно в два приема: начерно — на хлопчатобумажных или шерстяных (шерсть, войлок) кругах со специальной пастой и начисто — на кругах из бязи или фланели (всухую). Размеры полированного круга: диаметр — 2504-400 мм, толщина 30-f-40 мм. Составы некоторых полировочных паст: 1. Окись хрома — 30%, парафин — 70%. 2. Окись хрома — 55%, воск пчелиный—11%, стеариновая кислота — 34%. 3. Пемза — 25%, вода — 70%, керосин — 4%, масло машинное — 0,5%, скипидар — 0,5%. При полировании больших количеств мелких изделий, например шариков для подшипников, пользуются не кругами, а методом галтовки. Изделия загружают (на 1/4) в специальные барабаны, вместе с полирующим составом (так же на 1/4) — опилками, мелом, пемзой, смоченными маслом. Затем барабан приводят во вращение на 1—3 часа. Готовые изделия отделяют от полировочной массы при помощи сита.
Склеивание материалов имеет ряд преимуществ перед другими видами соединения. Склеивание заменяет пайку, сварку и клепку, обеспечивая достаточную прочность шва. Клеями называются вязкие вещества, способные при определенных условиях скреплять между собой поверхности различных деталей. Клей обладает связывающими свойствами, которые основаны на его способности смачивать склеиваемый материал и прочно соединяться с ним. Жидкий раствор клея, нанесенный на склеиваемые поверхности, при высушивании или в результате химических реакций густеет и превращается в твердую пленку — клеевой шов. По своему происхождению клеи разделяются на органические (животные и растительные) и синтетические (искусственные.) По применению клеи разделяются на универсальные, которыми можно склеивать между собой самые различные материалы, и специальные, предназначенные для определенных материалов. Применение клеев непрерывно расширяется. Склеивают теперь не только отдельные мелкие детали, но и целые конструкции. Соединением деталей при помощи клея обеспечивается: 1) высокая прочность и герметичность швов; 2) возможность соединения между собой самых разнородных материалов (металл — резина, металл — пластмассы и т. п.); 3) ликвидация технологических операций, ослабляющих скрепляемые детали и элементы конструкций (пробивка и сверление отверстий под заклепки, винты и т. п.); 4) большая равномерность распределения напряжений в клеевых конструкциях по сравнению с конструкциями клепаными, болтовыми, сварными; 5) получение соединений, гладких по наружной и внутренней поверхностям; 6) возможность изготовления конструкций из элементов любой толщины и формы, включая тонкие пленки, пластины, листы, трубы и др. (рис. 44). Выбор клея зависит от конструкции и назначения изделия, а также от условий, в которых оно работает. При склеивании деталей особое внимание нужно уделять тщательной подготовке склеиваемых поверхностей и строгому соблюдению режима склеивания. Чтобы соединение было прочным, нужно правильно подготовить склеиваемые поверхности: 1. Придать им шероховатость (шкуркой, на-
пильником). 2. Удалить со склеиваемых поверхностей пыль и жировые пятна (органическими растворителями). 3. Смазать склеиваемые поверхности клеем. При применении некоторых марок клея склеенные детали необходимо выдерживать при определенной температуре. Для нагрева склеиваемых деталей можно использовать электрические лампы (как это делают строители при сушке стен и потолков), электрические тепловые отражатели (бытовые), утюги, медицинские термостаты, имеющиеся в школах нагревательные электропечи. Органические клеи. Промышленность выпускает два вида органических клеев: казеиновый и столярный. Казеиновый клей в основе своей состоит из молочного белка — казеина, который получают из отходов переработки молока. Продается он в виде белого порошка. Боится сырости. Хорошо клеит сухое дерево, бумагу. Для получения клея казеиновый порошок растворяют в воде при комнатной температуре. Посуду для приготовления клея следует брать чистую, отсыпать в нее одну весовую часть порошка, залить его двумя частями воды и перемешивать до полного растворения. После приготовления клей годен 4—5 часов. При склеивании готовым клеем смазывают обе тщательно подогнанные поверхности деталей, дают выдержку на воздухе 4—5 минут, затем плотно прижимают обе детали друг к другу и оставляют под прессом (или каким-нибудь тяжелым предметом) не менее чем на 24 часа до полного отверждения клея. Соединение, полученное на казеиновом клее, боится сырости, поэтому склеенную деталь следует оберегать от влаги. Столярный клей, широко используемый в производстве шкафов, табуретов, стульев и прочей мебели, выпускается двух видов: костный и мездровый. Костный клей вываривают из костей, хрящей и рогов скота, забиваемого на скотобойнях для выработки мяса. Мездровый клей готовят из мездры — отходов боен и кожевенных заводов, то есть из обрезков кожи, хрящей, подкожной ткани животных. Мездровый клей прочнее и долговечнее костного. Оба клея поступают в продажу либо в виде клеевого студня (галерты), либо в виде сухих прозрачных и полупрозрачных плиток светло-желтого и темно-коричневого цвета. Один клей от другого можно легко отличить при сжигании: пепел мездрового клея — это белый порошок, пепел костного — спекшийся шлак. Самый качественный клей — в плитках; он должен быть твердым, сухим, хрупким и прозрачным. Как и казеиновый, столярный клей применяется
для склеивания дерева, и также подвержен воздействию влаги. Столярный клей готовят («распускают») с помощью клеянки. Клеянку (рис. 45) можно изготовить из двух консервных банок, вставленных одна в другую. В большую, наружную банку заливают воду, а во внутреннюю — засыпают разбитый на мелкие кусочки клей. Затем к клею добавляют воды (на одну часть клея — две весовых части воды). В таком виде клей оставляют «размокать» на 12—15 часов, потом клеянку ставят на огонь и расплавляют в ней клей. Но до кипения клей доводить нельзя. Готовность клея проверяют по его вязкости: слишком жидкий клей стекает с палочки отдельными каплями, густой — тянется сгустками, а нормальный — сплошной
Рис. 45. Клеянки а) — банка с клеем; б) — сосуд для воды; в) — кран; г) — электроплитка. струйкой. Клей нормальной густоты применяют при склеивании деталей и подклейке фанеры с помощью пресса, жидкий клей — для предварительной промазки торцов деталей перед склеиванием или перед окрашиванием их полупрозрачными красителями. Густой клей — при склеивании мелких деталей без применения зажимов. Синтетические клеи. По своей клеящей способности все синтетические клеи делятся на две большие группы: клеи универсальные и клеи специального назначения. Промышленность выпускает эти клеи в жидком, порошкообразном и твердом (пленки) виде. Жидкие клеи — это обычно раствор клеящего вещества в каком-либо растворителе (чаще всего — летучем), или же смесь жидких компонентов без растворителя. Прочность клеевого соединения в значительной мере зависит от вязкости клея. Поэтому перед склеиванием ответственных деталей вязкость клея необходимо проверить при помощи вискозиметра — прибора, который несложно изготовить самим (рис. 46). Делают это так: в стакан / — при закрытом иглой 2 калиброванном штуцере 3 (штуцер здесь — пробка с отверстием) заливают до определенного уровня испытуемый клей. Затем иглу выдергивают и при помощи секундомера засекают время вытекания некоторого количества клея. Если вязкость клея не соответствует указанным
в паспорте техническим условиям (клей стал более густым), то ее доводят до нормы, добавляя в клей растворитель. Проверить вязкость можно и без прибора: взять чистое стекло, поставить его под углом к столу и с небольшой высоты вылить на стекло некоторое количество клея (например, чайную ложку). Жидкий клей оставит на стекле более длинный след, чем клей густой. Если один раз определить таким образом длину следа свежего клея, вязкость которого заведомо соответствует техническим условиям, то в дальнейшем, производя испытания в сходном режиме (при неизменном угле установки стекла, том же объеме и температуре клея, той же высоте, с которой его сливают на стекло), вполне можно контролировать вязкость клея без вискозиметра. Важным условием получения надежного клеевого соединения является правильный подбор давления, которое прилагается к склеиваемым деталям. Это давление должно быть равномерным, одинаковым по всей поверхности склеивания, достаточным для полного и плотного контакта деталей, но не чрезмерным, чтобы не выдавливалась из шва часть клея, потому что это снизит прочность соединения. Склеиваемые детали следует выдерживать под давлением некоторое время при определенной температуре. Это время и температура указываются в инструкции по применению клея. Отступление от требований инструкции приведет к ослаблению соединения. Для термореактивных клеев важной характеристикой является их жизнеспособность, то есть время, в течение которого клей сохраняет вязкость, необходимую для получения соединений заданной прочности. Кроме того, прочность соединения зависит еще и от водостойкости его и теплостойкости. Синтетическими клеями можно соединять разнородные материалы: металл и древесину, металл и керамику, металл и стекло, пластмассы с металлами и т. д. Прочность клеевого шва выше при склейке мягких металлов друг с другом, нежели твердых. В любом случае для получения достаточно прочного шва необходимо наносить на детали пленку клея минимальной толщины, так как из-за различной величины коэффициента расширения клея и металла при нагреве в толще клеевого шва могут образоваться трещинки, снижающие его прочность. Все синтетические клеи горючи и токсичны (ядовиты), поэтому работать с ними нужно только под наблюдением старших. В помещении должна быть хорошая вентиляция, а если клеить приходится много, то работу лучше вести в вытяжном шкафу. С
интетические клеи достаточно подробно описаны в литературе, поэтому мы ограничимся здесь перечислением лишь некоторых, наиболее употребительных в машиностроении клеев. Клеи БФ-2 и БФ-4 применяются для склеивания металлов, стекла, пластмасс, древесных, керамических и других материалов как между собой, так и в различных их сочетаниях, а также в качестве подслоя на металле при склеивании его с неметаллическими материалами клеем ВИАМ Б-3. Клей БФ-6 склеивает металлы, ткани, войлок, резину между собою и в сочетании друг с другом. Клей 88Н хорош для склейки резины и пластмасс с металлами. Резорциновый клей пригоден в первую очередь для склеивания слоистых пластиков и древесных материалов. Клей карбинольный «работает» неплохо в несиловых соединениях металлов, пластмасс и керамики друг с другом. Клей ПВ-16 применяется для склеивания изделий из оргстекла. Перхлорвиниловый клей — для склеивания полихлорвиниловых пластикатов, линолеума, линолеумных плиток между собой и с металлами. Термопреновый клей — для склеивания резины с резиной и резины с металлами. Метиловый, уксусный, муравьиный, дихлорэтановый клеи — для склейки оргстекла. Клей ВК-3 — для склейки металлов, дюралюмина и пластмасс. Клей «Мёкол» (ГДР) склеивает бумагу, дерево, картон, керамику, металлы. Клей «Суперцемент» (Польша) идет под пластмассы, кожу, металл, дерево, керамику.
