Transcript 5.2. ea_Kötésmódok _05

5. Kötésmódok technológiai
jellemzői
Prof. Dr. Kundrák János
Miskolci Egyetem
Gépgyártástechnológiai Tanszék
1
5.4. Nem oldható, nem mozgó kötések
Jellemzői:
• szerelés után csak roncsolással lehet a kötést oldani és
általában nem lehet újra szerelni
Fajtái:
•
•
•
•
•
•
•
hegesztés
forrasztás
ragasztás
szegecselés
fedéssel illesztett kötések (sajtolás, zsugorkötés)
hidegalakításos kötés
beöntés
2
5.4.1. Szegecskötések
Elsődlegesen lemezjellegű alkatrészek összekötésére szolgáló
kötésfajta. A szegecselést gyakran a hegesztés helyett kell alkalmazni,
elsősorban a következő esetekben:
• heterogén ötvözeteket vagy különböző anyagminőségű
alkatrészeket kell összekötni;
• a szerkezeti adottságok miatt belső feszültségektől kell
tartani;
• az illesztési helyek kevésbé hozzáférhetők;
• képlékeny alakítással keményített (szilárdított) ötvözetek
összekötése;
• nagyméretű, hőkezelt elemekből kialakítandó szerkezetek
kialakítása.
3
Szegecskötések
A szegecseléssel kialakított kötések jellegzetes igénybevételnek tehetők
ki, melyeket a tervezés és a szerelés során is figyelembe kell venni.
A lehetséges igénybevételek (ábra) a következők lehetnek
(a tervezés során ezek közül a mértékadó igénybevételre kell méretezni a kötést):
• nyírás
• nyomás (palástnyomás)
A szegecs igénybevétele
nyírásra ill. palástnyomásra
4
Jellegzetes szegecstípusok
a)
b)
c)
d)
e)
félgömbfejű-;
lapos gömbfejű-;
elliptikus-;
gombafejű-;
trapézfejű-;
f) 90°-os süllyesztettfejű-; g) 75°-os süllyesztettfejű-;h) domborított süllyesztettfejű-; i) csonkakúp fejű-; j) laposfejű-; k) üreges szárvégű süllyesztettfejű szegecs;
l) csőszegecs; m) laposfejű menetes csőszegecs; n) süllyesztettfejű menetes
5
csőszegecs; o) robbanószegecs
4.1.1. Szegecselési módszerek
•
kézi szegecselés (ha nincsenek szegecselőgépek vagy
helyszűke miatt nem használhatók)
–
kézi kalapáccsal
–
készülékkel
–
légkalapáccsal
•
gépi szegecselés
–
szegecselősajtóval
–
imbolygó szegecselés
–
radiál szegecselés
•
húzószegecselés (popszegecselés)
•
robbantásos szegecselés
6
Szegecselési módszerek
A szegecselés hidegen végezhető,
ha a szegecs átmérője kisebb mint 10 mm.
Kézi szegecselés esetén
- 4 mm szegecsátmérőig kézi fejezőkalapácsot és kézi ellentartót használnak,
- 6 mm átmérőig sűrített levegős és egyéb gépi kalapá-csot,
- efölött pedig már nehezebb szerszámokra van szükség.
A gépi szegecselések közül előnyben részesítendő az imbolygó és a
radiál szegecselés . Mindkét eljárásnál a szegecsfejező tengelye kb.
5°-ot zár be a szegecs tengelyével.
7
Az imbolygó szegecselésnél a szegecsfejező körpálya,
a radiál szegecselésnél pedig hipociklois pálya mentén mozog.
Ezekkel a korszerű eljárásokkal
még a legkényesebb
anyagoknál (pl. porcelán
szigetelőtest) is lehet
nagy-szilárdságú kötést
létesíteni,
akár edzett keménységű
szegecsek esetében is.
Korszerű szegecselési eljárások
a)imbolygó-;
b) radiál szegecselés
8
Szegecskötések
A nem teherviselő szegecskötések kialakítására a húzószegecselés az
utóbbi időben egyre inkább tért hódít, előnyös jellemzői miatt:
• nagy termelékenységű szegecselést eredményez;
• a gyártmánytervezés egyszerűbbé válik;
• a szegecseléshez nem kell szakképzett munkaerő;
• az egyedi gyártástól a tömeggyártásig terjed alkalmazhatósági területe;
• gyakorlatilag nincs szegecselési hiba;
• a szegecselendő szerkezeten nem keletkezik sérülés
Húzószegecsek (POP-szegecsek) fajtái:
• nyitott szegecs
• zárt szegecs (víz- és nyomástartó kötésekhez
• recés szegecs (lágy vagy törékeny anyagok szegecseléséhez)
9
4.1.2 A szegecselés műveletei
a) Előkészítés
–
–
–
–
szegecs anyagminőségének ellenőrzése
(a további előkészítési lépések csak szegecsfuratok hiánya
esetén szükségesek!)
szegecsméretek ellenőrzése, szükség szerint szegecshossz
módosítás (egyedi, néhány darabos szegecselésnél)
előrajzolás
fúrás, szükség szerint dörzsölés
(furatátmérő: 10 mm szegecsátmérőig szegecsátmérő + 0.1 mm,
10 mm szegecsátmérő felett szegecsátmérő + 0.2 mm)
–
szegecsvég felőli oldalak előkészítése
–
sorjázás, tisztítás
(élletörés
szegecsfej rádiusz miatt, ill. süllyesztés készítés a szegecsfejnek
megfelelően)
10
b) Szegecselés
- illesztendő elemek furatainak fedésbe hozása (előre fúrt furatok esetén)
- szegecs behelyezése
- lemezek összehúzása szegecshúzóval, ellentartás mellett
- szegecsvég zömítése  kialakítási ütések száma (d szegecsátmérő cm-ben!)
 kézi szegecselés: n=10•d
- szegecsfej kialakítása  légkalapácsos szegecselés:t=0,5•d [s]
A szegecselési művelet szakaszai
11
c) Ellenőrzés
A leggyakrabban előforduló szegecselési hibák a következők:
–
a lemezben hiányzik a szegecsfej és a szár közötti átmenetnek
megfelelő süllyesztés;
a
–
a szegecsfej eltolódik, ezért nem megfelelő az illeszkedés és az
erőeloszlás;
b
–
túl rövid a szegecsszár, emiatt a szegecselőszerszám a fej körül
a lemezt is alakítja, emiatt csökken a lemez szilárdsága;
c
12
c) Ellenőrzés
A leggyakrabban előforduló szegecselési hibák a következők:
–
a furatok eltolódtak, ezáltal a szegecsszár berágódott, csökken a
szegecs szilárdsága
d
–
a lemezeket nem nyomták össze eléggé
–
túl hosszú a szegecsszár és/vagy túl nagy a furat, a szegecsszár
kihajlik, nem zömíthető
f
e
13
5.4.2. Hegesztett kötések
A hegesztett kötések kialakításához az összekötendő alkatrészek, ill.
munkadarabok érintkező felületét hő és/vagy nyomás - gyakran
hegesztőanyagok - segítségével egyesítik.
A hegesztett kötések széles felhasználási területtel rendelkeznek,
elterjedésüket az tette lehetővé, hogy ezek a kötések ma már
megbízhatóak, az egyes hegesztési eljárások jól gépesíthetők és
automatizálhatók, berendezés ellátottságuk igen jó.
Hegesztett kötések alkalmazásának terjedését a következő előnyök is
elősegítik:
• víz- vagy nyomásálló kötés kialakításához ez a legegyszerűbb
módszer,
• mindkét oldalról való hozzáférés nem feltétlenül szükséges,
• átlapolást ritkán kell alkalmazni, szemben a mechanikus kötésekkel.
A hegesztett kötések legfontosabb hátrányai a következők:
• a legtöbb hegesztési eljárás során a munkadarabok jelentős
hőhatásnak vannak kitéve,
• némelyik hegesztési eljárás igen jól képzett szakmunkást igényel.
14
Hegesztett kötések
A szerelésre használható hegesztési eljárások a következők:
• ívhegesztés bevonatos elektródával
• fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés (AFI)
• wolframelektródás védőgázas ívhegesztés (AWI)
• ívhegesztés porbeles elektródával
• fedettívű hegesztés
A szakirodalom a hegesztéssel mint
• lánghegesztés
technológiai
ágazattal
részletesen
• ponthegesztés
foglalkozik. A fenti hegesztő eljárások
közül néhány – elsősorban a sorozat és
• dudorhegesztés
tömeggyártás (szerelés) esetében –
• vonalhegesztés
szervesen
beépülhet
a
szerelési
folyamatba. Ezekben az esetekben ezért
• lézerhegesztés
a nem oldható kötésmódok kialakítására
• plazmahegesztés
elsősorban az ellenállás- (g, h, i), a pont
az
ultrahanghegesztést
(n)
• elektronsugaras hegesztés és
alkalmazzák.
• dörzshegesztés
• ultrahang hegesztés
• salakhegesztés
15
5.4.3 Forrasztott kötések
A forrasztás két vagy több alkatrész nem oldható egyesítése idegen
anyag – forrasz – hozzáadásával, miközben az alkatrészeket csak
a forrasz olvadási hőmérsékletéig hevítik.
A forrasz olvadáspontjától függően megkülönböztetjük a lágy- ill. a
keményforrasztást.
A lágyforrasztás forraszanyaga rendszerint ón-ólom ötvözet,
olvadáspontja Top<400°C, szilárdsága Rm=5-7 N/mm2. Ezért
általában csak tömítésre, illetve igénybevétel nélküli kötések
kialakítására alkalmazzák.
A keményforrasztás forraszanyaga réz-, cink- és ezüstötvözet,
olvadáspontja Top=600-1100°C, szilárdsága Rm<50 N/mm2, ezért
mechanikai igénybevételnek kitett kötések kialakítására is
alkalmazható.
16
Forrasztott kötések
A forrasztott kötés kialakításához ún. folyatószereket egyrészt azért kell
alkalmazni, hogy a forrasztás helyén a fémoxidokat feloldják és így a
megömlesztett fém jobban köt az alapanyagokhoz, másrészt a
forrasztás közben védeni kell a kötést az oxidációtól.
A lágyforrasztás folyatószerei:
– gyanta
– ZnCl
– szalmiáksó
A keményforrasztás folyatószerei:
– bórax
– folypát
– különleges lúgos keverék
Folypát: egy ásvány. Vegyi képlete:CaF2 Kalcium fluorit
Neve a HF vegyjelű folysavra emlékeztet.Főleg bázikus bevonatú ívhegesztő
elektroda bevonatokbanalkalmazzák, ahol a hígító szerepét látja el
17
Forrasztott kötések
A forrasztott kötés kialakításához szükséges melegítés
(hevítés) eszközei:
• lágyforrasztás
– páka
– gázégő
– villamos kemence
• keményforrasztás
–
–
–
–
gázégő
villamos hevítés
mártás
kemence
18
5.4.4 Ragasztott kötések
A különböző ragasztóanyagok és módszerek kifejlesztésével és elterjedésével
egyre nagyobb teret hódít a ragasztással kialakított kötések alkalmazása.
Ma már gyakorlatilag bármilyen típusú feladat megvalósítására alkalmas
ragasztóanyag ill. módszer rendelkezésre áll a kötések ragasztással történő
megvalósítására.
A ragasztott kötések alkalmazásánál ismernünk kell ezen kötésmód
előnyeit és hátrányait.
A ragasztott kötés előnyei:
•feszültségmentes kötés,
• különféle anyagok köthetők egymáshoz,
• rezgéscsillapító hatása van,
• nagy potenciálkülönbségű fémek összekötése egyszerűen
megvalósítható (korróziógátló szigetelés),
19
Ragasztott kötések
A ragasztott kötés előnyei:
• nem kell szigorú tűréseket előírni, ezért csökken a gyártási költség,
• jól tömít még nagy nyomások esetén is,
• a kötendő alkatrészeket nem kell más elemekkel gyengíteni (pl. furat),
• általában
szobahőmérsékleten
elhanyagolható a hőhatás,
(max.
200°C)
létrehozható,
• a ragasztóréteg könnyű (súlycsökkenés),
• elméletileg tetszés szerinti nagyságú felületek köthetők össze
• igen vékony ill. különböző vastagságú alkatrészek is összeköthetők,
• általában nem igényel költséges beruházást,
• jó technológia esetén nem igényel szakmunkást.
20
Ragasztott kötések
A ragasztott kötés hátrányai:
•
•
•
•
•
a felületi előkészítés költséges lehet,
a keményedés időtartama hosszú is lehet, ez növeli az átfutási időt,
lefejtő igénybevétellel szembeni ellenállása kicsi,
az alkalmazási hőmérséklet növelésével a kötés szilárdsága csökken,
speciális technológiáknál hevítés ill. befogó készülékre is szükség
lehet (költségnövelés)
• dinamikus hatásokra általában érzékenyek,
• tartós, statikus terhelés esetén hidegfolyásra (kúszásra) hajlamos,
• a kötés minőségvizsgálata csak roncsolásos vizsgálattal végezhető el.
21
Ragasztott kötések
A ragasztott kötések általános tervezési elvei:
•
•
főként nyírásra terheljük a kötést,
lefejtő igénybevétel ne terhelje a kötést, védekezés a következő
módszerekkel:
–
–
–
–
•
•
•
•
•
•
a ragasztott él lehajlításával
szegecseléssel kombinált kötés alkalmazásával
pótlólagos vastagabb elem ráragasztásával
besüllyesztéssel, ill. szélre felvitt ragasztóanyaggal
a ragasztóerőt úgy kell méretezni, hogy a kötés szakadása a ragasztott
anyag folyáshatárán következzen be,
egyenletes, vékony ragasztóréteg tervezése (0,04-0,25)
klimatikus hatásokat és vegyi igénybevételeket (környezeti hatásokat) is
vegyünk figyelembe,
a szabványos statikus és rövid-időtartamú vizsgálatokból lehet
következtetni a dinamikus terhelhetőségre (a statikus terhelhetőség 5-15
%-a!),
a kötés öregedése3-4 % 10-15 éves klimatikus igénybevétel esetén
a rejtett lefejtő igénybevétel létrejöttét kerülni kell (pl. görbe lemez sík
felületre történő ragasztása esetén jöhet létre ilyen hatás)
22
Ragasztott kötések
A ragasztott kötés szilárdságát számos tényező befolyásolja, ezeknek
csak egy részét tudjuk kiküszöbölni, a többit csak figyelembe venni:
•anyagtulajdonságok
•technológiai tényezők
– felületi állapot
– felületi előkészítettség
– kikeményedés módja (idő, hőmérséklet, nyomás)
•geometriai tényezők
–
–
–
–
kötés formája
felület mérete
ragasztó réteg vastagsága
kiöntendő alkatrész vastagsága
•igénybevétel jellege
– statikus
– dinamikus
•környezeti hatások
– víz, gőz
– radioaktív
– klíma
23
5.4.5. Sajtolt kötések
Általában tengely-agy kötések kialakítására alkalmazott kötésmód. Az
alkatrészek illesztése és kötése közös tevékenység, a kialakuló
kötés az erőzáró kötések csoportjába tartozik.
A kötés létrehozásának célja:
• rögzítés
• Nyomatékátvitel
Az összeszerelendő alkatrészek megfelelő tájolása után a fedéssel
elkészített kötést megfelelő irányú sajtolóerővel hozzuk létre. Az
érintkező felületek között létrejövő rugalmas alakváltozások okozta
p nyomás és a súrlódó erők eredményezik a szilárd kötést.
24
Sajtolt kötések
A kötés létrehozása szerint az alábbiak szerint csoportosíthatjuk
• axiális sajtolás (szobahőmérsékleten
végzett tengelyirányú sajtolás)
radiális sajtolás
–
–
–
–
–
zsugorkötés: az agy melegítésével (max. 400°C)
(a)
táguló kötés: a tengely hűtésével (max. 1,5‰ méretváltozásig) (b)
kombinált kötés: agy melegítése + tengely hűtése
képlékeny alakítással
tágítás, széthengerlés
(c)
befogott alkatrész rugalmassá tétele
(d)
25
a
b
c
d
Sajtolt kötések
A feszített kötéseket befolyásoló tényezők:
•
•
•
•
•
•
•
•
gyártási tűrés (agy, csap)
hőmérsékleti differencia
köralakhiba
tengelyirányú nyomáseloszlás
üzemi hőmérséklet
bevezető kúpszög
illesztett felületek érdessége
sajtolás sebessége
26
5. Nem oldható, mozgó kötések
Az alkatrészek viszonylagos helyzetbe rögzített és
nem állandó, az alkatrészek meghatározott
pályán és korlátozásokkal egymáshoz képest
elmozdulhatnak
(pl.
egysorú
mélyhornyú
golyóscsapágy, szerelt gumirugó).
A szétszerelés csak roncsolással lehetséges.
27
6. Szerelésbarát kötésformák
Az alkatrészek összeállítása és rögzítése a szerelési folyamatban
jelentős munkahányadot képvisel. A szerelés termelékenysége
nagymértékben növelhető a kötési módszerek és a kötőelemek
fejlesztésével.
Az automatizálás (sorozat ill. tömeggyártás) igényli a szerelésre kerülő
alkatrészek egyszerűsítését, a könnyű továbbíthatóságot, az egy
fordulatra, nyomásra vagy mozdulatra létrehozható kötést és az
ennek megfelelő kötési módszereket ill. kötőelemeket, azaz a
szerelésbarát kötésformákat. Ezek a kötésformák persze
alkalmazhatók a nem automatizált szereléseknél is.
Szokás ezeket a kötésformákat gyors kötéseknek is nevezni.
• önmetsző csavarok (ábra)
–
menetfúró (a ábra), fúró-menetfúró (b ábra) csavarok
28
- menetsajtoló csavarok (c ábra)
- menethengerlő (pszeudókör
keresztmetszetű)
csavarok (d ábra)
Önmetsző csavarok működése
A hagyományos csavar csak három helyen fekszik fel (26.e ábra baloldali képe);
menetfúró csavar alkalmazásánál a kialakítás miatt mintegy 1/3 furathossz van
kötésben ill. forgács marad a furatban (26.e ábra jobboldali képe);
a menethengerlő csavar adja
a legjobb minőségű kötést
a teljes felfekvés,
a forgácsmentesség és a
menetszilárdítás miatt
(26.e ábra középső képe)].
29
•
zárt üregbe szerelhető expanziós anyák
Expanziós anya és behelyező szerszáma
30
•
lemezanyák
a) Egymenetes lemezanya
(ívelt lap ráfeszül a síkra)
b) Páros lemezanya
c) Lemezanyák tekercselt
szalagban
d) Derékszög merevítése
lemezanyával
e) Lemezanya műanyag furatban
f) Lemezanya a lemezszélekre
kapocsszerűen felerősíthető
31
•
kapcsok (pl. autókárpithoz)
a)Szekrényes léc felerősítése alaplemezre
b) Lemezfelerősítése U tartóra, a kapcsokat takarólemez burkolja
c) Domború és szögletes övlemez felerősítése az alaplemezre
d) Csövek és rudak felerősítése
e) Lemezek derékszögű
összeerősítése
Kapcsok alkalmazása
32
•
képlékeny alakítással felerősíthető csavarok és anyák
Képlékeny alakítással felerősíthető csavarok és anyák
33
•
hegesztéssel felerősíthető csavarok és anyák
Ellenállás hegesztéssel felerősíthető csavarok és anyák
34
•
•
különleges csavarbiztosítások (lásd korábban)
lemezkötések (korckötések)
a) Merőleges lemezcsatlakozás hasítékkal és
füllel
b) Sík lemezcsatlakozás
hasítékkal és füllel
c) Merőleges lemezcsatlakozás peremezéssel
d) Sík lemezcsatlakozás
peremezéssel
Korckötések
35