Как и каким клеем клеить металл. Как соединить металлические трубы без сварки – советы профессионалов

К атегория: Оборудование гаража

Соединение металлических деталей

Металлические детали так же, как и. деревянные, можно соединить с помощью шурупов и болтов. Но есть и еще три способа соединения, которые отличаются тем, что соединяют очень прочно, без последующего рассоединения. Эти способы - заклепочные соединения, пайка металла и сварка термитом.
Заклепочные соединения применяются в основном в листовом металле различных конфигураций. Заклепка представляет собой гладкий стержень из малоуглеродистой стали или из мягких металлов, имеющий на одном конце головку. Цель заклепывания состоит в том, чтобы, просверлив в соединяемых деталях отверстия, вставить в них заклепку и молотком

расклепать второй конец, образовав на нем такую же головку. Иногда, при соединении маленьких деталей, заклепки изготовляются самим работающим из проволоки нужной толщины. В этом случае обе головки образуются при расклепывании в момент соединения. Расклепываемые концы стержня расклепки должны выступать над поверхностью отверстия на величину, равную 1-1,5 диаметра заклепки.

Обычно при помощи заклепки крепят листовой материал, когда детали соединяют швом внахлестку, в стык с одной накладкой или в стык с двумя накладками - с обеих сторон шва.

Отверстия под заклепки делают при помощи сверла, диаметр которого должен быть на 0,1-0,2 мм больше диаметра заклепки. Чтобы отверстия в обеих деталях совпадали, их сверлят спаренными, зажав в тисках или” другим способом.

Заклепку вставляют в отверстия и головку упирают в кусок железа. Затем ударами молотка поторцу заклепки ее осаживают и расклепывают, из меняя направление ударадля придания головке нужной формы. Затем головку окончательно от делывают специальной об
жимкой.

Рис. 1. 3аклепочныесоединения

Пайка - это соединение металлических деталей при помощи легкоплавких сплавов, называемых припоями. Существуют различные способы паяния. Мы расскажем о самом простом. Для паяния наиболее удобен электрический паяльник. Предназначенные к пайке поверхности следует хорошо зачистить напильником или шкуркой. Затем нагретый конец паяльника погружают в канифоль.

Рис. 2. Формование головки

Если при этом появится легкий дымок, значит, паяльник нагрет достаточно. Канифоль очистит конец паяльника, который после этого нужно немедленно приложить к припою, которым является чаще всего сплав свинца с оловом, и держать, пока припой не начнет плавиться. После этого следует захватить концом паяльника немного припоя и еще раз потереть его о канифоль. Паяльник, как говорят, залудится и будет хорошо прихватывать припой.

Набрав на паяльник припой, нужно осторожно перенести его на те поверхности, которые необходимо припаять, и покрыть их припоем. Затем поверхности прикладываются друг к другу и нагреваются паяльником. Припой расплавится, а потом, когда паяльник будет убран, застынет, прочно соединив детали.

Сварку термитом используют в том случае, если нет возможности сварить металлические изделия при помощи газовой сварки и электросварки. Для этого
изготавливают термитный карандаш.

Термитный карандаш представляет собой отрезок проволоки из обычной углеродистой стали, на которую наносят термит, круто замешанный на клею. Клей лучше всего брать нитроцеллюлозный, т. к. он быстрее сохнет. Диаметр проволоки может быть от 2 до 5 мм, это зависит от того, насколько массивными будут свариваемые детали: чем они массивнее, тем толще нужна проволока. В состав термита входят опилки алюминия (но не силумина) - 23% (по массе) и порошок железной окалины - 77%. Размер частиц алюминия и окалины должен быть около 0,5 мм.

На конец термитного карандаша наносят затравку- «спичечную головку», которая состоит из бертолетовой соли и мелких алюминиевых опилок в соотношении 2: 1, замешенных на клее. Затравка нужна для поджигания термита.

Необходимо всегда выбирать способ в соответствии с реальными возможностями. Зачастую сварку можно заменить соединением винтами или заклепками. При соединении винтами две детали могут смещаться одна относительно другой. Чтобы этого не произошло, применяют штифты (обычно их изготавливают из серебрянки диаметром 3 мм), под которые выполняют точные отверстия.

Прессовое соединение применяют для установки штифтов в плите. Диаметр штифта должен незначительно превышать диаметр отверстия в плите, Штифт запрессовывают в отверстие (на обоих должны быть сняты заходные фаски) киянкой, следя за тем, чтобы его не погнуть.

Шкивы на валу крепят обычно штифтом или стопорным винтом. При большой передаваемой мощности применяют шпоночное соединение с пазами в шкиве и на валу.

Сварка - универсальный способ соединения металлов, хотя бы уже потому, что он легко достижим. Единственным недостатком сварки является то, что усадка металла после местного нагрева приводит иногда к деформации деталей. Сваренные детали требуют дополнительной обработки: зачистки, шпатлевки, нанесения лакокрасочного покрытия и т. д.

Подшипники

Обычно применяют подшипники скольжения с вкладышем (втулкой) из бронзы, нейлона, лучше - тефлона. Подшипники качения, как правило, - это однорядные шарикоподшипники; можно купить комплектную втулку переднего колеса велосипеда или мотоколяски (рис. 1) либо изготовить корпус под имеющийся подшипник. Иногда применяют втулки педали велосипеда: например, для установки натяжного ролика ленточно-шлифовального станка, так как здесь необходимо консольное крепление вала.

Рис. 1. Втулка переднего колеса: а - велосипеда; б - мотоколяски: 1 - резьба М8Х1; 2 - паз на оси; 3 «-» коническая гайка; 4 - шарики подшипника; 5 - шайба о лапкой; и, v, w, х, у, г - размеры, необходимые чля встраивания втулки в ставок; исполь-зуется однорядный шарикоподшипник 6201 (12X32X10)

В домашних условиях основные трудности возникают при изготовлении корпусов для стандартных подшипников. Следует руководствоваться изложенными ниже правилами.

Для обычных мощностей домашних станков однорядные шарикоподшипники наиболее удобны - они имеют минимальные размеры и дешевы. Их недостаток заключается в необходимости точной соосности посадочных отверстий корпуса и цапфы вала, иначе подшипник быстро выйдет из строя (самоустанавливающиеся двухрядные подшипники требуют более сложной конструкции узла). Диаметр вала должен быть несколько больше диаметра отверстия подшипника: вал легко и осторожно запрессовывают в подшипник, следя за тем, чтобы не погнуть вал. Он.ни в коем случае не должен соединяться с подшипником свободно. То же относится и к посадке наружного кольца подшипника в корпусе.

Типовая конструкция вала и корпуса с однорядными шарикоподшипниками показана на рис. 2, а. Основное требование к узлу - фиксация одного подшипника на валу (посредством внутреннего кольца) и в корпусе (посредством наружного кольца) во избежание осевого смещения. У другого подшипника закрепляют только одно (обычно внутреннее) кольцо, тогда как наружное кольцо устанавливают в корпусе с осевым зазором. Это делается для того, чтобы при различии температур вала и корпуса, а значит, различии температурных деформаций, не возникли дополнительные осевые нагрузки, которые могут привести к перегрузке, перегреву и выходу подшипника из строя.

После сборки вал должен вращаться легко и плавно. Если это не так, узел собран неправильно (что выявится после разборки) с одной или обеих сторон (проверяют вращением) или же свободный подшипник не имеет возможности осевого перемещения (неправильно выполнена расточка под наружное кольцо либо отсутствует зазор). Иногда дефект вызван несоосностью посадочных мест под подшипники в корпусе или на валу, прогибом вала. Необходимо также убедиться, что неподвижный подшипник не имеет осевого зазора на валу. Возможный зазор устраняют установкой кольца между шкивом и втулкой или смещением шкива и повторным сверлением отверстия в валу под стопорный винт.

Рис. 2. Вал на шарикоподшипниках: 1- снять фаску 1 X 45°

Рассмотренная конструкция предназначена для валов большой длины, значительных передаваемых мощностей и температурных нагрузок. Для коротких валов и малых мощностей, когда осевая нагрузка подшипника мала, достаточно более простой конструкции (см. рис. 2, б), относительно которой специалисты высказали бы возражения, так как в ней не учтены температурные деформации.

Следует отметить, что вал не должен иметь осевого перемещения, как и наружное кольцо подшипника. Оперные плоскости обозначены на рис. 2, б буквой X. Кроме того, в данном случае наружные кольца подшипников неподвижны, а внутренние вращаются с валом. Следовательно, крышка должна опираться на неподвижную деталь, а поэтому в ней следует выполнить проточку под внутреннее кольцо подшипника. И наоборот, вал должен иметь опору только на внутреннее кольцо. Отверстие в крышке должно быть больше диаметра вала, кроме того, в ней необходимо выполнить проточки под уплотнительное кольцо из прессшпана, защищающее подшипник от пыли и препятствующее вытеканию смазочного материала. Для качественной установки крышки на отверстии в корпусе (гильзе) необходимо снять фаски, как это показано на рис. 2.

Правильность сборки проверяют очень просто: после сборки и затяжки крышек вал должен вращаться легко, без осевого перемещения. Заедание подшипников часто вызывается чрезмерной затяжкой крышек. Если при ослаблении винтов крепления крышек вал начинает вращаться свободно, по значению зазора вырезают из картона прокладку и устанавливают ее между крышкой и корпусом. Другой дефект - осевое смещение вала - означает наличие зазора между торцом крышки и наружным кольцом подшипника. При таком дефекте к листовой стали или проволоки делают кольцо и помещают между этими деталями. Еще одной причиной осевого смещения вала может быть упомянутая несоосность отверстий в корпусе или изгиб вала. В этом случае не остается ничего иного, как изготовить новые детали.

Любой подшипник - чувствительная деталь, требующая внимания и аккуратности. Нельзя забывать о набивке вазелином подшипников качения и изготовлении смазочных канавок в подшипниках скольжения, которые обязательно смазывают перед работой и после ее окончания. В них постепенно набираются пыль, стружка, а поэтому необходимы периодическая промывка керосином и повторное заполнение смазочным материалом.

- Соединение металлических деталей

Традиционным методом соединения металлических деталей является сварка либо винтовое соединение с помощью болтов и винтов. Сварной шов обеспечивает герметичное и неподвижное соединение деталей, однако не всегда имеется возможность применять сварку в домашних условиях. Дополнительную сложность представляет сварка тонкостенного металла. А также для сварки цветных металлов требуется специальное оборудование, что тоже вносит некоторые сложности в такой тип соединения металла с металлом.

Наиболее просто реализовать винтовое соединение двух деталей как в промышленных, так и в домашних условиях. Существенным минусом этого типа соединения является то, что, во-первых, оно не является полностью герметичным. Во-вторых, при различного рода деформации, прилагаемой к соединяемым деталям, прочность соединения зависит только от .

Большинства вышеописанных недостатков лишено клеевое соединение.

В настоящее время выпускается множество составов, способных соединить различные металлы, вне зависимости от их толщины или марки.

К тому же при клеевом соединении, в случае его деформации, нагрузка равномерно распределяется по клеевому шву. Это значительно увеличивает прочность такого соединения.

Виды клея для металлических изделий

Из множества видов клея, предназначенного для того, чтобы склеить металл с металлом можно выделить несколько групп:

Двухсторонний скотч. Выпускается в виде синтетической ленты различной толщины с нанесённым на обе стороны клеевым составом. Ширина ленты подбирается исходя от желаемой ширины клеевого соединения. Имеет высокую степень удобства склеивания металлических деталей. Толщина ленты позволяет получить герметичный клееный шов в случае неплотной подгонки деталей. К недостаткам двухстороннего скотча относят малую прочность склеиваемого шва и низкую долговечность.
Однокомпонентные смеси. Представлены в виде разнообразных клеев на основе резины или силикона. Состав, позволяющий склеить детали, полимеризуется на воздухе или под действием находящейся в воздухе влаги. Затвердевший состав напоминает плотную резину. Наиболее универсальны в применении, позволяют склеить не только металл, но и изделия из других материалов. Из минусов стоит отметить низкую прочность клеевого шва и необходимость тщательной подготовки склеиваемых поверхностей.
Двухкомпонентный клей. В качестве основы используется полиуретан или эпоксидная смола. Для полимеризации используются специальные отвердители. Могут быть как жидкими (например, клей «момент»), так и в виде пасты (холодная сварка). Обладает отличными склеивающими свойствами, шов крепкий и долговечный. Позволяет соединять заготовки из различных материалов. Двухкомпонентные составы образуют наиболее прочный и долговечный шов, который схватывается гораздо быстрее чем однокомпонентный.

Как видно, для того, чтобы склеить металл, существует большой ассортимент клеевых смесей, представленный разными производителями. Поэтому, отвечая на вопрос чем можно склеить металл с металлом, следует подробнее рассмотреть все возможные способы и варианты реализации соединения с помощью клея, и после этого можно будет сделать однозначный вывод о том, какой клей лучше всего подойдёт в определённом случае.

Как подобрать хороший клей

Ни для кого не секрет, что лучше всего работает та вещь, которая выполняет только своё предназначение. Такая же ситуация обстоит с клеем для металла. В зависимости от того, каким характеристикам должен отвечать шов, требуется выбрать подходящий для этой цели клей. Например, средство «Клён-812» позволит склеить между собой множество различных материалов. Шов при этом получается очень крепкий, но жёсткий и хрупкий. В силу этого его можно применять для изделий, не подвергающихся последующей деформации или вибрации. БК-20, на полиуретановой основе, образует эластичное и прочное клеевое соединение, поэтому ему не страшна деформация и вибрация. Ниже будет рассмотрено, в каких случаях лучше применять тот или иной клеевой состав.

Для получения прочного и долговечного соединения мало нанести клей на материал и сжать детали. Склеивание металлов состоит из ряда процедур, которые по мере выполнения можно разделить условно на три стадии:

Предварительный этап. Подготовка к склеиванию. На этом этапе поверхность деталей из металла очищается от твёрдых загрязнений и ржавчины. Затем желательно слегка заматовать сопрягаемые поверхности. Это делается для лучшей адгезии поверхности со склеиваемым материалом.
Процесс склеивания. Перед тем как нанести клеевой состав на детали, необходимо его тщательно размешать. В случае когда используется двухкомпонентная смесь, оба компонента тщательно перемешиваются в пропорциях, указанной в инструкции. Затем клеевую массу равномерно наносят на предварительно подготовленные склеиваемые поверхности. После нанесения клея, детали достаточно сильно сживаются друг с другом и оставляются на время схватывания клеевого состава. Время схватывания указано в инструкции и для разных составов оно различается.
На заключительном этапе проводят визуальный осмотр качества шва. Шов подлежит зачистке с помощью напильника или наждачной бумаги в случае необходимости. Если шов будет находиться под воздействием повышенной влажности, его гидроизолируют.

Этот технологический процесс является универсальным для всех составов и позволяет склеить не только металл, но и стекло, керамику, пластик.

Ни один шаг процесса нельзя пропускать, это приведёт к плачевному и непредсказуемому результату. Необходимо точнее рассмотреть действия, выполняемые на каждом этапе.

Важным этапом, влияющим на надёжность и долговечность соединения – является подготовка соединяемых поверхностей перед тем, как их склеить. Клеевой состав не может нормально закрепиться на грязной или покрытой ржавчиной поверхности, поэтому предварительно следует пройтись по месту соединения наждачной бумагой зернистостью 120–240. В случае наличия какого-либо твёрдого покрытия типа краски, лака или другого, его также необходимо удалить. Наждачная бумага оставит небольшие риски, их не стоит бояться. Они нужны для хорошего сцепления клея и металла. После механической обработки детали тщательно обезжиривают растворителем или ацетоном.

Можно использовать любой растворитель, так как металлические детали он не в состоянии повредить. Однако не стоит использовать бензин или какие-либо разбавители для красок.

Они оставляют на поверхности металла тонкий слой присадок, которые помешают прочно склеить металл. После обезжиривания, дождавшись высыхания поверхности, можно приступать к операции склеивания. В зависимости от вида шва различают статическое и деформационное склеивание.

Статичное жёсткое склеивание металлов

Применимо в конструкциях, которые не подвержены динамической деформации. Применяемые для такой склейки смеси образуют очень твёрдый и прочный шов, способный выдерживать большие нагрузки. Фактически две детали после такой склейки образуют монолитную конструкцию, очень устойчивую на сдвиговый разрыв. При этом применяется клей типа PURAFLEX 9155 или Клён-812.

Недостатком жёсткого соединения деталей является хрупкость шва, поэтому те конструкции, которые подвержены деформации, нуждаются в деформационном склеивании и выборе другого клея.

Наибольшее применение жёсткое склеивание получило в строительстве и станочном производстве.

Деформационное склеивание металлов

Деформационные швы применяются в том случае, если конструкция, подлежащая склейке, испытывает различного рода деформации или вибрации. Склейка при этом довольно пластична и может немного растягиваться. Составы, применяемые при такой склейке, чаще всего на основе полиуретанов или эпоксидные смолы с пластификаторами. Можно порекомендовать такие средства для склейки, как PURAFLEX 9140 или ВК-20. Они незаменимы при сборке конструкций подверженных вибрациям. Чаще всего их используют при сборке дверей, кабин, лифтов.

Основой большинства составов, способных склеить различные детали, является эпоксидная смола. Она обладает высокой адгезией практически к любым материалам, таким как металл, пластик, стекло, керамика. Под действием отвердителей, эпоксидная смола полимеризуется и становится твёрдой. Будучи доведённой до твёрдого состояния по правильной технологии, эпоксидная смола без наполнителей абсолютно безвредна для организмов. Однако её применение в промышленных условиях имеет ограничение из-за того, что при отвержении некоторая часть остаётся в первоначальной форме.

Неотверждённая эпоксидная смола является сильным ядом и может нанести непоправимый вред организму.

В зависимости от количества наполнителя и пластификатора, эпоксидной смолой можно склеить металл так, чтобы получился как статичный жёсткий шов, так и эластичный деформационный.

Улучшение качества склеивания

Как говорилось ранее, большое влияние на то, как состав склеит металл, оказывает предварительная подготовка поверхностей. С помощью наждачной бумаги поверхность должна быть тщательно очищена от ржавчины и других твёрдых загрязнений. В процессе очистки также необходимо удалить краску, старый клей и прочие слои, покрывающие голую металлическую поверхность. Зернистость наждачной бумаги лучше всего брать 120–240, она нанесёт необходимые риски, за которые клей сильнее зацепится. После механической очистки плоскости, её тщательно обезжиривают с помощью растворителя или ацетона. Бензин, керосин или иные разбавители для красок использовать не рекомендуется, они оставляют на поверхности склеиваемых заготовок тонкий слой инородного материала, который не даст хорошо их склеить.

Дополнительными мерами, которые позволят качественнее склеить металлические детали, является использование специальных праймеров. Они наносятся на склеиваемые поверхность перед тем, как их непосредственно склеят и служат для улучшения адгезии между клеевым составом и материалом.

Например, каким бы хорошим сцеплением ни обладала эпоксидная смола и металлическая поверхность, большей адгезией к металлу, из доступных клеёв, обладает клей БФ-2. Поэтому данный праймер широко используется среди яхтсменов, где необходимо, чтобы эпоксидка прочно склеила две детали, и шов не боялся влаги. Для этого на тщательно подготовленные склеиваемые участки тонким слоем наносится БФ-2. Его слой сушится в течение часа-полутора при температуре от 130 до 180 градусов. Главное, чтобы слой клея высох, а не сгорел или перегрелся. Далее можно склеить эпоксидной смолой по инструкции, клееный шов при таком соединении будет гораздо прочнее, чем без применения БФ-2.

Склеивание материалов с различными коэффициентами линейного расширения

Различные коэффициенты линейного расширения материалов приводят к тому, что при нагреве и охлаждении, клеевое соединение испытывает значительную нагрузочную деформацию. Логично будет рассудить, что сам шов при этом должен быть довольно эластичным. Такие материалы лучше всего склеит смесь на основе полиуретана. В принципе не видно разницы при склеивании материалов с разным коэффициентом расширения и деформационным склеиванием. Основное различие состоит лишь в том, что в первом случае клеевой шов должен выдерживать большую температуру.

Склеивание металлов при воздействии влажности

Голая поверхность металла довольно сильно подвержена воздействию влаги. При этом происходит окисление металла и его коррозия. В основном клееный шов весьма устойчив к воздействию влаги и практически не меняет своих характеристик в течение продолжительного времени. Однако, в случае постоянного присутствия влаги возле клеевого соединения, клей может впитать её. Металл при этом будет находиться непосредственно под воздействием влаги, что, несомненно, вызовет процесс коррозии.

Для того чтобы предотвратить эти губительные процессы, клеевые швы дополнительно герметизируют каким-либо водостойким покрытием. Например, слоем краски.

В случае когда необходимо склеить металл с пористым материалом, поры которого могут спокойно проводить влагу, этот пористый материал также следует предварительно гидроизолировать, нанеся на него краску, лак или подобную гидрозащиту.

«Жидкие гвозди», подходящие к условиям влажности

В заключение хочется заметить, что склеить металлические детали под силу каждому. Грамотный подбор клея и материалов для склеивания, а также тщательная подготовка поверхности, согласно изложенному в статье материалу, делают клееное соединение металлов реальной альтернативой электрической сварке. При этом можно склеить между собой материалы, которые нельзя сварить. Такие материалы, как металл и пластик, керамика, камень, дерево. Склеить можно практически всё.

Соединение металлических деталей для домашних работ, как правило, пользуются мягкими оловянно-свинцовыми припоями марки ПОС. Пайка - это процесс получения неразъемного соединения металлических материалов и деталей из них расплавленным припоем. Припой - это металл или сплав, температура плавления которого гораздо меньше, чем у соединяемых изделий. В зависимости от температуры плавления различают следующие типы припоев: мягкие (легкоплавкие) - температура плавления не более 450 0 С; твердые (среднеплавкие) - 450 0 С, высокотемпературные (высокоплавкие) - свыше 600 0 С.

Маркировка их означает следующее: цифра в марке припоя - содержание олова в процентах; так, в припое ПОС 90 - 90% олова, в ПОС 40- 40%, и т.д.; следующие за обозначением марки (т. е. за буквами «ПОС») буквы означают добавку элемента, формирующего специальные свойства припоя: ПОССу4-6 - припой с добавкой сурьмы, ПОСК50 - кадмия, ПОСВЗЗ - висмута.

Чтобы предохранить соединяемые поверхности (предварительно хорошо очищенные) от окисления, используют паяльный флюс - вещество, очищающее поверхности и припой от оксидов и загрязнений и предотвращающее образование оксидов, а также увеличивающее растекаемость расплавленного припоя.

Каждый флюс эффективен только в определенном интервале температур, за пределами которого он сгорает. Припой выбирают в зависимости от свойств соединяемых металлов, припоя, требований прочности спаянного соединения и некоторых других условий.

Обычно используют бескислотные флюсы - канифоль и флюсы на ее основе с добавлением спирта, скипидара, глицерина и других неактивных веществ - и флюсы активные изготовляемые на основе хлористого цинка, канифоли и других веществ. Следует иметь в виду, что после пайки остатки флюса и продукты его разложения необходимо сразу же удалять, поскольку они содействуют коррозии.

Соединение металлических деталей - паяльный инструмент

К нему относятся паяльник, паяльная лампа, паяльная горелка. Также используется сварка - газовая или электрическая. Широко распространены плазморезы. Что наверняка знать, как выбрать плазморез, посетите сайт Moscowsad , где представлены разные модели этих современных аппаратов для резки металлов.

Нагрев паяльников осуществляется разными способами - как в пламени горелки, так и с помощью электрического тока (электропаяльники). Последние (бытового назначения) выпускаются различной мощности от 25 до 100 Вт в зависимости от цели применения.

Как проводится оединение металлических деталей. Подогрев может происходить обычным теплом (за несколько минут) или со скоростью. В последнем случае электропаяльники называются паяльными пистолетами; они употребляются для мелких паяльных работ (пайки электропроводов, например). Перед началом паяния наконечник паяльника нужно залудить, т.е. очистить с помощью напильника либо шлифовальной шкурки, нагреть, окунуть во флюс, приложить к припою и держать, пока тот не начнет плавиться. Это надо повторить несколько раз - до тех пор, пока рабочая поверхность наконечника не покроется ровным слоем припоя.

Паяльная лампа представляет собой легкую переносную горелку с направленным пламенем, работающую на спирте, бензине или керосине. Ее функции - нагревание наконечника паяльника при пайке с твердым или мягким припоем, расплавление припоя, а также нагревание металлов при гибке, правке и т.д., удаление старых лаков, красок, масел с деревянных оснований, металлических деталей, штукатурки.

Паяльная горелка тоже представляет собой легкую переносную горелку с направленным (открытым или закрытым) пламенем. Работает она на жидком газе - пропане или бутане, который поступает баллона или из зарядных устройств. Паяльная горелка предназначена для пайки твердым припоем (и, конечно, мягким), разогрева металлических деталей при их правке и сгибании, оплавления старой краски. При работе с паяльной горелкой необходимо использовать огнеупорную подкладку - плитки из искусственного камня, шамота, кирпича и т.д.

Соединение металлических деталей - техника и технология паяния

Сообразно используемому типу припоя различают два вида пайки: мягкую, или пайку мягким припоем, и твердую, или пайку твердым припоем. Выбор того или иного вида определяется величиной нагрузок, которым будут подвергаться спаянные заготовки. Сильно нагружаемые поверхности соединяют твердой пайкой. Припой при этом получается более густым, чем при мягкой пайке. Его надо брать больше, чтобы он мог проникнуть во все щели. По окончании твердой пайки шов зачищают напильником.

Поскольку твердая пайка требует нагрева до 450 0 С и выше, то ее можно производить только с помощью достаточно мощной паяльной горелки. Мягкую же пайку выполняют паяльником и пламенем при температуре 180-400 °С. Там, где возможно, соединение надо выполнять с напуском или перекрытием, что увеличивает площадь контакта заготовок друг с другом. Прежде всего, надо выбрать тип паяльного соединения. В домашних условиях чаще всего детали при пайке соединяют методом пайки по стыку, скажем, при соединении оцинкованных стальных труб.

Соединение металлических деталей - очистка поверхностей

Места будущего соединения должны быть полностью очищены от всех инородных образований - грязи, смазки, ржавчины и т.п. Процедуру очистки проводят механическим либо химическим способом. В первом случае используют наждачную бумагу, шабер или шлифование; во втором - тетрахлористый углерод. В готовом к пайке виде поверхности должны быть зачищенными до блеска, гладкими, без царапин и вмятин.

Лужение

Прежде чем приступить к пайке, очищенные места соединения необходимо тщательно пролудить, т. е. покрыть тонким слоем припоя, так как на луженую поверхность припой ложится лучше. На места будущей пайки сначала надо нанести тонкий слой флюса или паяльной пасты. Паяльник должен быть хорошо залужен. Нагрев им набирают припой, переносят на место пайки и распределяют ровным слоем. При соединении больших поверхностей такая процедура повторяется несколько раз либо используется иной способ: на место соединения равномерно кладут некоторое количество кусочков припоя и расплавляют их; при этом паяльник время от времени надо окунать во флюс или в паяльную пасту. Оцинкованные места лудить не нужно.

Пайка

Соединение металлических деталей - соединяемые детали устанавливаются в удобное для пайки положение и фиксируются с помощью тисков, струбцин или иных приспособлений. Затем место пайки равномерно прогревают паяльником до требуемой рабочей температуры. Важно при этом контролировать степень нагрева паяльника и соединяемых поверхностей: если эти поверхности были прогреты слабо, то соединение будет ненадежным; если же паяльник перегрет, он плохо удерживает припой.

Когда рабочая температура достигнута, сначала плавят флюс, а затем припой. Как только весь флюс расплавится, предварительно нагретый припой переносят на зазор. При соприкосновении с деталью, нагретой до нужной температуры, припой плавится и проникает в зазор. После этого паяльник используется только для поддержания рабочей температуры. Как только припой остынет, можно снять зажимы. Саму деталь охлаждают на воздухе либо в холодной воде.

Мягкая пайка пламенем целесообразна в тех случаях, когда нужно соединить заготовки сравнительно большой толщины: пламя прогревает их быстрее, чем паяльник. Мягкой пайкой можно соединять большинство металлов и их сплавов, исключая легкие металлы и сплавы (например, алюминий). Поскольку мягкая пайка производится при заметно более низких температурах, то и требования к зачистке контактных поверхностей существенно выше.

Твердая пайка пламенем. Этим методом можно соединять все металлы, включая бронзу и серый чугун, а также и разнородные металлы, скажем, сталь с латунью. Отличие этого метода пайки от мягкой состоит лишь в том, что процесс идет при гораздо больших температурах.

Для твердой плавки пламенем применяют обычные горелки, а для получения небольших, тонкостенных соединений - газовые паяльные лампы. Например, при образовании Т-образного соединения вертикально стоящую заготовку фиксируют проволокой, горизонтальная же может быть не закреплена; проволока должна быть удалена от места пайки.

Затем газовой горелкой либо прогревают заготовки от краев к месту контакта, что исключает вероятность коробления и взаимного смещения деталей. Наконец, припой в форме прутка и проволоки осторожно подводят к месту пайки и дозированно, экономно расплавляют его. В заключение рассказа о пайке приведем виды соединений металлов, которые могут быть получены тем или иным видом пайки.

Соединение металлических деталей - сварка

Сварка - это процесс получения неразъемного соединения деталей из твердых материалов и изделий из них путем расплавления краев соединяемых деталей. Сваривают как однородные материалы (например, металл с металлом), так и разнородные (металл с керамикой). Существует множество методов сварки, из которых в домашних условиях наиболее широкое распространение получила сварка, при которой расплавление краев соединяемых деталей осуществляется электрической дугой. Эта дуга представляет собой электрический разряд между двумя электродами или электродом и изделием. Температура плазмы дуги составляет тысяч градусов, что дает возможность плавить практически все металлы.

Сварочный агрегат состоит из сварочного аппарата с двумя соединительными кабелями. На конце одного из них находится зажим, укрепляемый на детали, надутом - держатель, в который вставляется электрод. Электрическая дуга возникает между кончиком электрода за счет сильного электрического поля, создаваемого сварочным аппаратом: оно пробивает воздушный промежуток между электродом и деталью, и в результате возникает мощный электрический ток, при протекании через деталь выделяющий большое количество тепла. Для возбуждения дуги надо коснуться детали кончиком (торцом) электрода и тотчас отвести его назад на 3-4 мм.

Сварочный электрод представляет собой металлический стержень, плавящийся при сварке и дающий тем самым дополнительный металл для сварного шва. Наиболее распространенными являются электроды, используемые при сварке с помощью и постоянного, и переменного тока. Электроды обычно бывают длиной 30 или 35 см, толщиной 1,5; 2,25; 3,25; 4; 5 мм и более. Для сварки более толстых деталей применяют и более толстые электроды, и большие токи. Таблица конкретизирует это условие.

Соотношение диаметра электрода и толщины свариваемого изделия
Толщина листов, мм					13 и более
Диаметр электрода, мм					5 и более

Соединение металлических деталей, двух или более, полученное с помощью сварки, называется сварным. По форме такие соединения подразделяют на стыковочные, угловые, тавровые и другие; по положению сварного шва в пространстве - на нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные. Сварной шов - это участок сварного соединения, непосредственно связывающий свариваемые детали. По способу выполнения сварные швы бывают однопроходные, многослойные, непрерывные (сплошные, прерывистые, угловые, стыковые, точечные и некоторые другие).

Соединение металлических деталей - особенности сварочной дуги

В процессе горения дуги под электродом, т. е. в детали, образуется углубление, заполненное жидким металлом, которое называется кратером. Часть этого металла испаряется, и при гашении дуги кратер оказывается «сухим», т. е. просто представляет собой выемку, ямку в металле. Кратер снижает качество сварного шва, и его необходимо заполнить, т. е. заварить. Глубина кратера, или, как ее называют, глубина провара тем больше, чем больше сварочный ток и меньше скорость перемещения дуги.

Заваривают кратер так. На основном металле зажигают дугу, после чего перемещают ее через кратер к валику шва и, заполнив кратер, вновь двигают вперед. Наилучшее качество шва обеспечивает так называемая нормальная (или короткая) дуга, т.е. дуга, длина которой не превышает диаметра стержня электрода. Если эта длина больше, то дуга называется длинной. Надо иметь в виду, что слишком длинная дуга дает швы низкого качества.

Существует еще один «нехороший» эффект, который надо устранять - отклонение разрядной дуги под действием магнитного поля разрядного тока, или явление так называемого магнитного дутья. Чтобы уменьшить отклонение дуги, применяют ряд мер: меняют месторасположение токоподвода, наклоняют электрод в сторону отклонения дуги, уменьшают ее длину.

Хотя дуга переменного тока менее устойчива, чем дуга, питаемая постоянным током, сварка ею имеет преимущество в простоте и меньшей стоимости сварочного оборудования. Сварку дугой постоянного тока можно проводить при соединении « + » источника питания со свариваемой деталью (прямая полярность) или с электродом (обратная полярность). Понятно, что при сварке на переменном токе это неважно.

При горении дуги прямой полярности больше нагревается свариваемая деталь, а обратной полярности - электрод. Кроме того, скорость плавления электродов, изготовленных из низкоуглеродистых сталей, при обратной полярности больше, чем при прямой полярности. Это обстоятельство учитывают, выбирая прямую либо обратную полярность в зависимости от вида сварочных работ (прихватка или сварка), толщины свариваемых изделий, материала электродов (углеродистый, хромоникелевый). Сварка с обратной полярностью применяется также при соединении тонких листов металла.

Соединение металлических деталей видео

Пластиковые трубы постепенно вытесняют собой металлические трубопроводы из всех сфер деятельности человека. Это касается и промышленности, и бытовых коммуникационных сетей. Но еще нередко можно встретить ситуации, когда часть трубопровода остается металлической, а другую часть собирают из пластиковых труб.

Здесь несколько ситуаций, которые можно разделить на три категории:

Производится капитальный ремонт помещений, к примеру, квартиры, в которой меняют трубы систем канализации, водопровода и отопления. Но подводящие к квартире сети (стояки) остаются металлическими.
Строительство частного дома, когда приходится врезаться в коммуникационные сети общего назначения, расположенные вне дома. Последние – это металлические трубопроводы, а врезка производится пластиковыми трубами.
Особые ситуации, когда требуется обязательное присутствие металлических труб на определенных участках трубопровода. К примеру, под автомобильными трассами, где требуется большая несущая способность изделия. Или в сети, где перемещаются жидкие или газообразные материалы с высокой температурой.

Виды и характеристики труб

Для соблюдения технологии соединения труб из разных материалов, надо знать основные свойства используемых изделий.

Металлические

Чугунные. Такие изделия чаще всего используются в канализации и в безнапорном водопроводе. К положительным свойствам относятся долгосрочная эксплуатация, высокая стойкость к нагрузкам, бюджетная цена. К отрицательным – хрупкость. Чугунные трубы плохо выдерживают ударные нагрузки.
Стальные. Здесь необходимо обозначить три разновидности: из углеродистой стали, из оцинкованной, из нержавейки. Последний вариант самый дорогой, но почти с неограниченным сроком эксплуатации. Оцинковка тоже неплохо себя показала при взаимодействии с водой. А вот обычные стальные трубы хоть и сравнительно недороги, но подвергаются воздействию коррозии, что снижает срок их службы.
Медные. Самые дорогие изделия, но с достаточно высокими эксплуатационными характеристиками. Используют их редко, но тот, кто поставил их в систему водопровода или отопления, может забыть о существовании всех проблем.

Пластиковые

Пластиковые трубы, используемые в коммуникационных сетях, изготавливаются из разных полимеров.

ПВХ-трубы. Обычно их используют для прокладки канализации. Единственный их недостаток – хрупкость.
Полиэтиленовые. Положительные качества – высокая плотность и эластичность. Минус – не выдерживают низкие температуры.
Полипропиленовые. У них нет серьезных недостатков, поэтому именно эти трубные изделия сегодня чаще остальных используют при сооружении коммуникационных сетей.

Разъемные соединения. Имеются в виду соединения заготовок с помощью болтов, шурупов-«саморезов», заклепок. Такие соединения легко и быстро выполнимы, а также долговечны.

Болты, винты, гайки. Чтобы соединить болтами две заготовки, в них необходимо просверлить отверстия. Для этого следует взять сверло, диаметр которого немного больше диаметра болта. Например, для болта М10 сверлится отверстие 10,5 мм. Такой зазор (0,5 мм) позволит компенсировать возможные неточности в положении отверстий обеих соединяемых заготовок, особенно в случаях, когда точек соединения несколько, а заготовки большой длины. Обе заготовки надо соединить вместе и сверлить за один прием. Неподвижность соединения обеспечивают гайки, подкладные шайбы и пружинящие кольца - шайбы Гровера (рис. 62).

Рис. 62. Соединение болтом :
1 - пружинная шайба; 2 - шайба

Шайба, подложенная под головку болта, препятствует его вращению, а пружинящее кольцо, упираясь одним острым «зубом» в гайку, а другим - в заготовку, не дает гайке самопроизвольно раскручиваться. Если головка болта (винта) недолжна выступать над поверхностью детали, применяются болты (винты) с потайной головкой. В этом случае отверстие под винт сверлят сначала через обе заготовки, а затем раззенковывают с помощью сверла или зенкера.

Шурупы (винты)-саморезы. При их использовании гайки не нужны. Такой шуруп сам себе нарезает резьбу в обеих заготовках и стягивает их (рис. 63).

Рис. 63. Шуруп-саморез

Отверстие предварительно сверлят сразу в двух заготовках, предварительно установив в нужное положение. Диаметр отверстия равен диаметру шурупа минус две высоты резьбы. Деталь из листового металла (или иного материала) перед сверлением надо закрепить на подкладке из дерева или ДСП. Если металл тонкий (жесть), нет необходимости сверлить отверстия: достаточно пробить их кернером; листы же большей толщины следует сверлить. Существенно, чтобы толщина нижней заготовки не превышала 2,5 мм; кроме того, шуруп должен проходить насквозь, в противном случае не будет прижимающего эффекта.

Шпильки представляют собой металлические стержни с резьбой на обоих концах. Применяются они в тех случаях, когда к толстой или массивной заготовке необходимо прикрепить другую деталь. В заготовке сверлят отверстие, нарезают в нем резьбу под шпильку. Глубина отверстия должна превышать длину нарезанной части шпильки. Иначе ее нельзя будет вывинтить.

Неразъемные соединения. Заклепки применяются для скрепления элементов изделий небольшой толщины, в основном из листовых материалов. Состоят они из стержня и закладной головки (рис. 64). Наиболее распространенными являются заклепки, представленные на рис. 65. Перед соединением деталей в них предварительно высверливают отверстия, затем вставляют заклепку и конец ее расклепывают для образования замыкающей головки. Материал заклепок должен быть однородным с материалом соединяемых деталей. Это нужно для того, чтобы не происходила электрохимическая коррозия и не возникали напряжения, вызванные разными коэффициентами температурного расширения.

Рис. 64. :
1 - закладная головка; 2 - стержень; 3 - замыкающая головка

Рис. 65. :
а - с плоской головкой; б - с потайной головкой; в - с полупотайной головкой; г - коническая заклепка с подголовкой

Инструментами для ручной клепки являются поддержка, натяжка и обжимка. Исходя из свободы доступа к замыкающей и к закладной головкам заклепки, существуют два метода клепки - прямой (открытый) и обратный (закрытый). При использовании прямого метода удары молотком по стержню заклепки наносят со стороны замыкающей головки. Порядок операций таков (рис. 66): заклепку вводят в отверстие (а), под закладную головку ставят массивную поддержку (2), а сверху на стержень - натяжку (1), и ударами молотка по натяжке осаживают соединяемые детали (б); равномерными ударами молотка под углом к торцу стержня предварительно формируют замыкающую головку (в), на эту головку устанавливают обжимку и равномерными ударами (при опоре на поддержку) окончательно формируют замыкающую головку (2).

Рис. 66. Клепка прямым методом :
а - закладывание заклепки; б - осаживание деталей с помощью натяжки; в - предварительное формирование замыкающей головки; г - окончательное формирование замыкающей головки; 1 - натяжка; 2 - поддержка; 3 - обжимка

В обратном методе удары наносятся по закладной головке. Стержень заклепки вводят в отверстие сверху, поддержку ставят под стержень - сначала плоскую - для предварительного формирования замыкающей головки, а затем - поддержку с полукруглой головкой - для окончательного ее формирования (если головка должна быть полукруглой). По закладной головке бьют через обжимку, формируя тем самым замыкающую головку с помощью поддержки. Однако отметим, что получаемая таким методом клепка имеет более низкое качество, чем при использовании прямого метода.

Соединения на заклепках с отрываемым стержнем. Недостаток описанных выше традиционных заклепок в том, что при расклепке требуется доступ к тыльной стороне. В этом нет необходимости при использовании заклепок с отрываемым стержнем, которые и удобны в обращении, и экономичны. Однако справедливости ради следует отметить, что соединения на них несколько менее прочны, а для работы с ними нужны специальные заклепочные клещи, оснащенные сменными направляющими элементами. Обычно клещи продаются в комплекте с заклепками (которые, разумеется, продаются и без клещей). Заклепки вставляют в отверстие, равно как и работают клещами, находясь с одной (лицевой) стороны соединения. Установить заклепку с отрываемым стержнем легко. Как и при любом подобном соединении, под нее нужно высверлить отверстие, диаметр которого равен диаметру гильзы (пустотелой части заклепки). Затем гильзу вставляют в отверстие до упора фланцем в поверхность листа, причем гильза должна выступать с обратной стороны не менее чем на 3 мм. После этого выступающий стержень захватывают заклепочными клещами. С тыльного конца стержень имеет шаровидную головку, которая при сжатии ручек клещей втягивается в тело заклепки и сминает ее выступающую часть (рис. 67).

Рис. 67. Заклепка с отрываемым стержнем :
а - заклепка вставлена в отверстие; б - заклепка после облома стержня

После этого конец стержня отрывается. Этот вид заклепок имеет, помимо упомянутой меньшей прочности, и другие недостатки: а) заклепки выступают с тыльной стороны; правда, внутри полых изделий выступов не видно; б) эти соединения негерметичны.

Клеевые соединения. Склеивание - достаточно распространенный способ получения неразъемных соединений. Качество, т. е. долговечность клеевых соединений зависит от качества подготовки склеиваемых поверхностей и вида нагрузки на клеевой шов. Прежде всего поверхности должны быть очищены от ржавчины, жира и обработаны грубой шлифовальной шкуркой зернистостью 60 или 80. Не следует склеивать консольные детали при малой площади опоры, подвергающиеся воздействию разнородных нагрузок (скажем, сдвигу и повороту), поскольку в таких условиях клеевое соединение будет заведомо непрочным. То же можно сказать о склеивании деталей, работающих под нагрузкой, вызывающих их расслаивание. С другой стороны, соединения на клею будут прочными, если соединяемые детали в процессе эксплуатации будут подвергаться сдвигу относительно друг друга или растяжению. Клеи по металлу бывают одно- и многокомпонентными. Первые, в том числе и контактные клен, обычно сохраняют свою эластичность длительное время и склонны к усадке. Их применяют чаще всего для соединения деталей с большой площадью склеиваемых поверхностей и испытывающих небольшие нагрузки. Очень хорошо клеят многокомпонентные клеи на синтетической основе: ГИПК-61, эпоксидные (ЭДП, ЭПО, ЭПЦ-1), а также БФ-2, Момент, Феникс, Super Glue.

Соединения металлических деталей пайкой. Пайка - это процесс получения неразъемного соединения металлических материалов и деталей из них расплавленным припоем. Припой - это металл или сплав, температура плавления которого гораздо меньше, чем у соединяемых изделий. В зависимости от температуры плавления различают следующие типы припоев: мягкие (легкоплавкие) - температура плавления не более 450 °С, твердые (среднеплавкие) - 450-600 °С; высокотемпературные (высокоплавкие) - свыше 600 °С. Для домашних работ, как правило, пользуются мягкими оловянно-свинцовыми припоями марки ПОС. Маркировка их означает следующее: цифра в марке припоя - содержание олова в процентах; так, в припое ПОС 90 - 90% олова, в ПОС 40 - 40%, и т.д.; следующие за обозначением марки (т. е. за буквами «ПОС») буквы означают добавку элемента, формирующего специальные свойства припоя: ПОССу4-6 - припой с добавкой сурьмы, ПОСК50 - кадмия, ПОСВ33 - висмута. Чтобы предохранить соединяемые поверхности (предварительно хорошо очищенные) от окисления, используют паяльный флюс - вещество, очищающее поверхности и припой от оксидов и загрязнений и предотвращающее образование оксидов, а также увеличивающее растекаемость расплавленного припоя. Каждый флюс эффективен только в определенном интервале температур, за пределами которого он сгорает. Припой выбирают в зависимости от свойств соединяемых металлов, припоя, требований прочности спаянного соединения и некоторых других условий.

Мастера-любители обычно используют бескислотные флюсы - канифоль и флюсы на ее основе с добавлением спирта, скипидара, глицерина и других неактивных веществ, - и флюсы активные (бескислотные), изготовляемые на основе хлористого цинка, канифоли и других веществ. Следует иметь в виду, что после пайки остатки флюса и продукты его разложения необходимо сразу же удалять, поскольку они содействуют коррозии.

Паяльный инструмент. К нему относятся паяльник (рис. 68), паяльная лампа (рис. 69), паяльная горелка (рис. 70).

Рис. 68. Электропаяльник

Рис. 69. :
1 - горелка; 2 - воздушный баллон; 3 - рукоятка для регулирования пламени; 4 - нагревательный лоток; 5 - насос; 6 - ручка; 7 - бачок для горючего

Рис. 70. Паяльные горелки :
а - с подогревом открытым пламенем; б - с подогревом в закрытой камере

Паяльник применяется для прогревания места спайки и расплавления припоя. Рабочая часть паяльника - медный наконечник, нагреваемый от внешних источников. При пайке мелких деталей, например, деталей радиосхем, используют наконечники в форме отвертки массой 0,1-0,2 кг; для пайки более габаритных изделий (скажем, листов металлической кровли) - тяжелые наконечники в виде молотка массой 0,5-10 кг. Нагрев паяльников осуществляется разными способами - как в пламени горелки, так и с помощью электрического тока (электропаяльники). Последние (бытового назначения) выпускаются различной мощности - от 25 до 100 Вт в зависимости от цели применения. Подогрев может происходить обычным теплом (за несколько минут) или с форсированной скоростью. В последнем случае электропаяльники называются паяльными пистолетами; они употребляются для мелких паяльных работ (пайки электропроводов, например). Перед началом паяния наконечник паяльника нужно залудить, т.е. очистить с помощью напильника либо шлифовальной шкурки, нагреть, окунуть во флюс, приложить к припою и держать, пока тот не начнет плавиться. Это надо повторить несколько раз - до тех пор, пока рабочая поверхность наконечника не покроется ровным слоем припоя.

Паяльная лампа представляет собой легкую переносную горелку (рис. 69) с направленным пламенем, работающую на спирте, бензине или керосине. Ее функции - нагревание наконечника паяльника при пайке с твердым или мягким припоем, расплавление припоя, а также нагревание металлов при гибке, правке и т.д., удаление остатков старых лаков, красок, масел с деревянных оснований, металлических деталей, штукатурки. Паяльная горелка (рис. 70) тоже представляет собой легкую переносную горелку с направленным (открытым или закрытым) пламенем. Работает она на жидком газе - пропане или бутане, который поступает из баллона или из зарядных устройств. Паяльная горелка предназначена для пайки твердым припоем (и, конечно, мягким), разогрева металлических деталей при их правке и сгибании, оплавления старой краски. При работе с паяльной горелкой необходимо использовать огнеупорную подкладку - плитки из искусственного камня, шамота, кирпича и т.д.

Техника и технология паяния. Сообразно используемому типу припоя различают два вида пайки: мягкую, или пайку мягким припоем, и твердую, или пайку твердым припоем. Выбор того или иного вида определяется величиной нагрузок, которым будут подвергаться спаянные заготовки. Сильно нагружаемые поверхности соединяют твердой пайкой. Припой при этом получается более густым, чем при мягкой пайке. Его надо брать побольше, чтобы он мог проникнуть во все щели. По окончании твердой пайки шов зачищают напильником. Поскольку твердая пайка требует нагрева до 450 °С и выше, то ее можно производить только с помощью достаточно мощной паяльной горелки. Мягкую же пайку выполняют паяльником и пламенем при температуре 180-400 °С. Там, где возможно, соединение надо выполнять с напуском или перекрытием, что увеличивает площадь контакта заготовок друг с другом. Между соединяемыми деталями следует оставлять зазор шириной 0,1-0,5 мм. Прежде всего надо выбрать тип паяльного соединения (рис. 71).

Рис. 71. Способы соединения деталей при пайке :
1 - плоских тонкостенных; 2 - трубчатых и сложной формы; 3 - проволочных

В домашних условиях чаще всего детали при пайке соединяют методом пайки по стыку, скажем, при соединении оцинкованных стальных труб.

Очистка поверхностей. Места будущего соединения должны быть полностью очищены от всех инородных образований - грязи, смазки, ржавчины и т.п. Процедуру очистки проводят механическим либо химическим способом. В первом случае используют наждачную бумагу, шабер или шлифование; во втором - тетрахлористый углерод. В готовом к пайке виде поверхности должны быть зачищенными до блеска, гладкими, без царапин и вмятин.

Лужение. Прежде чем приступить к пайке, очищенные места соединения необходимо тщательно пролудить, т. е. покрыть тонким слоем припоя, так как на луженую поверхность припой ложится лучше. На места будущей пайки сначала надо нанести тонкий слой флюса или паяльной пасты. Паяльник должен быть хорошо залужен. Нагрев его, им набирают припой, переносят на место пайки и распределяют ровным слоем. При соединении больших поверхностей такая процедура повторяется несколько раз либо используют иной способ: на место соединения равномерно кладут некоторое количество кусочков припоя и расплавляют их; при этом паяльник время от времени надо окунать во флюс или в паяльную пасту. Оцинкованные места лудить не нужно.

Пайка. Соединяемые детали устанавливаются в удобном для пайки положение и фиксируются с помощью тисков, струбцин или иных приспособлений. Затем место пайки равномерно прогревают паяльником до требуемой рабочей температуры. Важно при этом контролировать степень нагрева паяльника и соединяемых поверхностей: если эти поверхности были прогреты слабо, то соединение будет ненадежным; если же паяльник перегрет, он плохо удерживает припой. Когда рабочая температура достигнута, сначала плавят флюс, а затем припой. Как только весь флюс расплавится, предварительно нагретый припой переносят на зазор. При соприкосновении с деталью, нагретой до нужной температуры, припой плавится и проникает в зазор. После этого паяльник используется только для поддержания рабочей температуры.

Как только припой остынет, можно снять зажимы. Саму деталь охлаждают на воздухе либо в холодной воде. Мягкая пайка пламенем целесообразна в тех случаях, когда нужно соединить заготовки сравнительно большой толщины: пламя прогревает их быстрее, чем паяльник. Мягкой пайкой можно соединять большинство металлов и их сплавов, исключая легкие металлы и сплавы (например, алюминий). Для соединения многих металлов требуются только свои припои. Поскольку мягкая пайка производится при заметно более низких температурах, то и требования к зачистке контактных поверхностей существенно выше.

Твердая пайка пламенем. Этим методом можно соединять все металлы, включая бронзу и серый чугун, а также и разнородные металлы, скажем, сталь с латунью. Отличие этого метода пайки от мягкой состоит лишь в том, что процесс идет при гораздо больших температурах. Для твердой плавки пламенем применяют обычные кислотно-ацетиловые горелки, а для получения небольших, тонкостенных соединений - газовые паяльные лампы. Например, при образовании Т-образного соединения вертикально стоящую заготовку фиксируют проволокой, горизонтальная же может быть не закреплена; проволока должна быть удалена от места пайки. Затем газовой горелкой (либо паяльной лампой) прогревают заготовки от краев к месту контакта, что исключает вероятность коробления и взаимного смещения деталей. Наконец, припой в форме прутка и проволоки осторожно подводят к месту пайки и дозированно, экономно расплавляют его. В заключение рассказа о пайке приведем виды соединений металлов, которые могут быть получены тем или иным видом пайки (рис. 72 и рис. 73).

Рис. 72. Соединения, получаемые методом мягкой пайки

Рис. 73. Соединения, получаемые методом твердой пайки

Сварка - это процесс получения неразъемного соединения деталей из твердых материалов и изделий из них путем расплавления краев соединяемых деталей. Сваривают как однородные материалы (например, металл с металлом), так и разнородные (металл с керамикой). Существует множество методов сварки, из которых в домашних условиях наиболее широкое распространение получила дуговая сварка, при которой расплавление краев соединяемых деталей осуществляется электрической дугой. Эта дуга представляет собой электрический разряд между двумя электродами или электродом и изделием. Температура плазмы дуги составляет 6-7 тысяч градусов, что дает возможность плавить практически все металлы.

Сварочный агрегат состоит из сварочного аппарата с двумя соединительными кабелями. На конце одного из них находится зажим, укрепляемый на детали, на другом - держатель, в который вставляется электрод. Электрическая дуга возникает между кончиком электрода и деталью за счет сильного электрического поля, создаваемого сварочным аппаратом: оно пробивает воздушный промежуток между электродом и деталью, и в результате возникает мощный электрический ток, при протекании через деталь выделяющий большое количество тепла. Для возбуждения дуги надо коснуться детали кончиком (торцом) электрода и тотчас отвести его назад на 3-4 мм. Сварочный электрод представляет собой металлический стержень, плавящийся при сварке и дающий тем самым дополнительный металл для сварного шва. Наиболее распространенными являются электроды рубилового типа, используемые при сварке с помощью и постоянного, и переменного тока. Электроды обычно бывают длиной - 30 или 35 см, толщиной 1,5: 2,25; 3,25; 4; 5 мм и более. Для сварки более толстых деталей применяют и более толстые электроды, и большие токи. Таблица 10 конкретизирует это условие.

Таблица 10

Соединение двух или более деталей, полученное с помощью сварки, называется сварным. По форме такие соединения подразделяют на стыковочные, угловые, нахлесточные, тавровые (рис. 74) и другие; по положению сварного шва в пространстве - на нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные (рис. 75). Сварной шов - это участок сварного соединения, непосредственно связывающий свариваемые детали. По способу выполнения сварные швы бывают однопроходные, многослойные, непрерывные (сплошные, прерывистые, угловые, стыковые, точечные и некоторые другие) (рис. 76.)

Рис. 74. Сварные соединения :
а - стыковое; б - угловое; в - нахлесточное; г - тавровое

Рис. 75. Пространственные положения швов :
а - нижние; б - горизонтальные; в - вертикальные; г - потолочные

Рис. 76. Некоторые типы сварных швов :
а - стыковой непрерывный однопроходный; б - стыковой непрерывный многослойный; в - угловой прерывистый

Особенности сварочной дуги. В процессе горения дуги под электродом, т. е. в детали, образуется углубление, заполненное жидким металлом, которое называется кратером. Часть этого металла испаряется, и при гашении дуги кратер оказывается «сухим», т. е. просто представляет собой выемку, ямку в металле. Кратер снижает качество сварного шва, и его необходимо заполнить, т. е. заварить. Глубина кратера, или, как ее называют, глубина провара тем больше, чем больше сварочный ток и меньше скорость перемещения дуги. Заваривают кратер так. На основном металле зажигают дугу, после чего перемещают ее через кратер к валику шва и, заполнив кратер, вновь двигают вперед. Наилучшее качество шва обеспечивает так называемая нормальная (или короткая) дуга, т.е. дуга, длина которой не превышает диаметра стержня электрода. Если эта длина больше, то дуга называется длинной. Надо иметь в виду, что слишком длинная дуга дает швы низкого качества. Существует еще один «нехороший» эффект, который надо устранять, - отклонение разрядной дуги под действием магнитного поля разрядного тока, или явление так называемого магнитного дутья (рис. 77).

Рис. 77. Явление магнитного дутья :
а, б - отклонения дуги; в - компенсация отклонения дуги наклоном электрода

Чтобы уменьшить отклонение дуги, применяют ряд мер: меняют месторасположение токоподвода, наклоняют электрод в сторону отклонения дуги, уменьшают ее длину. Хотя дуга переменного тока менее устойчива, чем дуга, питаемая постоянным током, сварка ею имеет преимущество в простоте и меньшей стоимости сварочного оборудования. Сварку дугой постоянного тока можно проводить при соединении «+» источника питания со свариваемой деталью (прямая полярность) или с электродом (обратная полярность) (понятно, что при сварке на переменном токе это неважно). При горении дуги прямой полярности больше нагревается свариваемая деталь, а обратной полярности - электрод. Кроме того, скорость плавления электродов, изготовленных из низкоуглеродистых сталей, при обратной полярности на 10-40% больше, чем при прямой. Это обстоятельство учитывают, выбирая прямую либо обратную полярность в зависимости от вида сварочных работ (прихватка или сварка), толщины свариваемых изделий, материала электродов (углеродистый, хромоникелевый). Сварка с обратной полярностью применяется также при соединении тонких листов металла.

Техника дуговой сварки. Прежде чем приступать к собственно сварке, необходимо очистить края соединяемых деталей от грязи, ржавчины, масла, краски и шлака. Выбрав соответствующий виду сварного шва электрод, следует вставить его свободным от обмазки концом в электрододержатель, после чего установить переключатель силы тока в положение, соответствующее нормальному режиму сварки. Как зажечь дугу, уже объяснялось выше. В местах ее контакта со свариваемой деталью металл плавится мгновенно, поэтому сварку надо начинать тотчас по зажигании дуги. Процесс плавления происходит в двух зонах, металл в которых смешивается: одна на электроде, другая на краях деталей. Зона смешивания при удалении электрода быстро застывает за счет хорошего теплоотвода из нее. Образующийся при остывании шов называется наплавленным валиком.

Электрод при сварке перемещают по весьма замысловатой траектории: в направлении его оси (для сохранения определенной дуги), вдоль и поперек сварного шва. При слишком быстром движении электрода шов получается узким, неплотным и неровным. Медленное движение может привести к перегреву и пережогу металла. Колебательное (зигзагообразное) перемещение конца электрода не только вдоль, но и поперек шва приводит к образованию широкого валика. Ширина широкого шва должна равняться 6-15 мм, а узкого («ниточного») - на 2-3мм шире диаметра электрода. Легче всего осуществить сварку в нижнем положении (см. рис. 75а).

Надежность такого шва можно повысить подваркой ниточным швом с обратной стороны. Многослойные сварные швы выполняют путем наложения друг на друга многих валиков; при этом перед наплавкой очередного валика надо молотком и металлической щеткой тщательно счистить шлак с предыдущего валика. Качество сварки существенно зависит от аккуратности выполнения первого слоя. Это особенно важно для тех конструкций, где нет возможности сделать подварку обратной стороны стыка. При сварке горизонтальных швов обычно скос делают только у верхней детали соединения (см. рис. 75б). Дугу сначала зажигают на нижней горизонтальной кромке, после чего переходят на скошенную верхнюю кромку. Сложнее сваривать потолочные швы (см. рис. 75г), так как необходимо удержать металл от стекания из кратера вниз. Этого можно добиться только при сварке короткой дугой. Ток дуги и диаметр электрода при сварке этого типа швов должны составлять на 15-20% больше, чем при сварке швов в нижнем положении. Сварные швы заполняют двумя способами: по длине и по сечению. В первом способе их выполняют «напроход» и обратно ступенчатым способом. Швы, длина которых не более 300 мм, напроход ведут от начала до конца в одном направлении. Швы длиной 300-1000 мм сваривают либо напроход от середины к краям, либо обратно-ступенчатым способом. Последним способом варят и швы большой (более 1000 мм)длины. Обратноступенчатый способ состоит в том, что длинный шов делят на участки длиной 100-300 мм и проваривают их в направлении, противоположном общему направлению шва. Конец каждого участка при этом сваривают с началом предыдущего.

Как уже отмечалось, по способу выполнения различают однослойные (однопроходные), многослойные и др. швы. В многослойном каждый слой выполняется за один либо за два-три прохода. В любом случае применяется обратноступенчатый способ сварки. Стыковое соединение (см. рис. 74а) их элементов толщиной 4-8 мм выполняют однопроходным швом (см. рис. 76а), а более толстые детали сваривают многослойным (многопроходным) швом. В последнем случае сварку производят ниточными валиками-электродами одного диаметра (рис. 76б). В месте поворота шов заваривают без отрыва дуги. Для сварки встык деталей разной толщины диаметр электрода и ток подбирают по нижним параметрам режима сварки, рекомендуемого для детали большей толщины. На нее же при выполнении сварки направляют электрическую дугу. Стыковое сварное соединение обладает рядом преимуществ по сравнению с соединениями других типов: возможность сварки деталей любой толщины; более высокая прочность; минимальный расход металла; надежность и удобство контроля. Имеются следующие стыковые соединения: без скоса кромок, с отбортовкой, с односторонним скосом (V-образные), с двусторонним скосом (Х-образные). Тавровые соединения бывают нескольких видов (рис. 78): под прямым углом без скоса кромок (рис. 78a); под углом со скосом одной кромки (б); под прямым углом со скосом одной кромки (в); под прямым углом с двусторонним скосом (г).

Рис. 78. Тавровые соединения сваркой :
а - под прямым углом без скоса кромок; б - под углом со скосом одной кромки; в - под прямым углом со скосом одной кромки; г - под прямым углом с двусторонним скосом кромок

Угол скоса в соединениях под прямым углом обычно равен 55-60°. В этом способе соединений внахлестку (рис. 78б) деталь накладывают на деталь и выполняют шов по кромке верхнего элемента. Преимуществами этого соединения являются простота подготовки деталей под сварку и их сборки в конструкцию; небольшие усадки и коробления. К недостаткам можно отнести повышенный расход металла, необходимость сварки с двух сторон, вероятность возникновения коррозии, трудоемкость и большой расход электродов. Соединения внахлестку обычно применяются для сварки деталей толщиной 1-10 мм из низкоуглеродистых и коррозиестойких сталей. Процесс собственно сварки узлов и деталей начинают с их взаимной фиксации прихватками (или «клепками») - точечными «швами», иначе соединяемые элементы при сваривании могут «разбежаться» в разные стороны. Прихватки запрещается делать в острых углах, на окружностях малого радиуса, в местах резких переходов, а также вблизи отверстий и на расстоянии менее 10 мм от них или от края детали.

Фланцы, цилиндры, шайбы, трубчатые соединения фиксируют, располагая прихватки симметрично. Если необходимо делать двустороннюю прихватку, эти точечные «швы» надо располагать в шахматном порядке. В любом случае последовательность расположения прихваток должна сводить до минимума коробление листов. Кроме того, при выполнении прихваток сварочный ток должен быть на 20-30% больше, необходимого для сварки тех же материалов; электроды, напротив, следует выбрать тоньше; длина дуги при выполнении прихваток должна быть малой - не более диаметра электрода; дуга отрывается не в момент образования кратера, а после полного его заполнения.

Трудности при выполнении сварочных работ. 1. Прилипание электрода - это, по существу, короткое замыкание, в результате которого сварочный аппарат испытывает перегрузку. Прилипший электрод удаляют из шва резким рывком. 2. Другим дефектом, часто возникающим при сварке, является увод дуги от сварного шва: методы борьбы с ним описаны выше. 3. Швы получаются непрочными в следующих случаях: при сваривании многопроходного шва не полностью удален шлак с поверхности наплавленных валиков; слишком большой или малый разрядный ток.

Техника безопасности при дуговой сварке. Пря проведении сварочных работ всегда существует вероятность получения травм той или иной степени тяжести: удар током, ожог электродом или раскаленными частицами металла, ожог сетчатки световым излучением дуги и др., поэтому при выполнении таких работ строжайшее выполнение правил электробезопасности становится не только условием успешного их проведения, но и выживания сварщика. Прежде всего необходимо тщательнейшим образом проверить целостность изоляции электрических цепей. Корпус источника питания обязательно должен быть заземлен, а еще лучше - «занулен» (рис. 79). Любые работы с источником - перемещения, ремонт и т.д.- должны производиться при отключении его от сети. Особенно важно обращать внимание на провода с сечением, выбранным из расчета 5-7А/мм 2 . Электрододержатели (рис. 80) должны соответствовать всем предъявляемым к ним требованиям.

Рис. 79.

Рис. 80. Электрододержатель

И последнее: неплохо ознакомиться (в том числе и практически) с основными приемами оказания помощи при электротравмах. Обратим особое внимание на то, как обращаться с собственно электрической дугой, которая представляет собой наибольшую опасность для глаз, и при сильном воздействии вызывает катаракту (помутнение хрусталика). Ясно, что без защитной маски сваркой заниматься нельзя. Здесь проблема состоит в подборе светофильтра. Для этого рекомендуется провести пробную сварку; если в свете дуги через фильтр виден подлежащий сварке стык, т.е. на 1-2 см видно, куда вести электрод, - фильтр годится. Если видимость хуже, значит, фильтр слишком темный, а если видно очень далеко - слишком светлый. Но даже при правильном подборе светофильтра маски неопытные сварщики частенько «налавливают зайчиков» от излучения дуги. Вечером или ночью после работы со сварочным агрегатом человек начинает ощущать, что его глаза словно наполнены движущимся крупнозернистым песком. Помимо «зайчиков», можно получить ожоги открытых частей тела. Для предотвращения подобных травм следует надевать одежду сварщика, состоящую из брюк и куртки из брезентовой ткани, а также сапоги или ботинки. Брюки надо надевать поверх обуви, с тем чтобы уберечь ноги от ожогов брызгами металла и горячими огарками.