 |
 |
 |
02
Продукты / Loctite / Анаэробная группа / Соединение металлических деталей цилиндрической формы
В 1963 году Loctite начала выпуск сборочных компаундов. Использование старых корпусов путем замены в них изношенных подшипников на новые, благодаря применению сборочных компаундов, оказалось очень выгодно для потребителей электродвигателей, поскольку появилась возможность использовать старые корпуса, а не утилизировать их.
Эти клеи представляют собой анаэробные компаунды и, следовательно, пригодны для металлических деталей, подвергающихся разнообразным нагрузкам и влиянию окружающей среды. Для склейки деталей из других материалов, например пластмасс, могут применяться технологии, описанные ниже.
Примеры применение клеев для соединения деталей цилиндрической формы
- Установка подшипников в корпуса или на валы
- Фиксация роторов, шестерен, звездочек и шкивов на валах
- Установка цилиндрических втулок и гильз в корпуса
- Герметизация заглушек в двигателях внутреннего сгорания
- Возможность отказа от применения шпоночных и резьбовых соединений
- Отсутствие необходимости в использовании точных инструментов или станков
- Использование специальных приспособлений для установки втулок
- Фиксация маслозаливных трубок в литых корпусах
- Ремонт изношенных станков
1. Жесткое механическое соединение (например, шлицевое)
2. Соединение трением (например, прессовая посадка)
3. Сварка или пайка
4. Клеевое соединение
Категории 3 и 4 иногда объединяются в одну и упоминаются как соединение по контактируемым поверхностям.
Шпоночным соединениям также свойственно неравномерное распределение массы, отсутствие равновесия, что может повлечь за собой возникновение дисбаланса и вибраций при высоких скоростях вращения.
Применение этого способа соединения может быть очень экономичным, обеспечивающим хорошую балансировку и не требующим дополнительной осевой фиксации.
Однако, эти методы имеют свои недостатки: передача крутящего момента основываются только на трении, поэтому для них имеются ограничения в применяемых материалах, форме поверхностей, а также необходимость точной механической обработки, что приводит к высокой себестоимости производства. Демонтаж таких сборок, за исключением конусных посадок и развальцованных втулок, может быть затруднен или вообще невозможен из-за внедрения друг в друга материала контактных поверхностей. Напряжения, возникающие при прессовых посадках, могут привести кусталостному разрушению соединяемых деталей, особенно при значительных эксплуатационных нагрузках.
Использование сварки, пайки и склеивания дает возможность устранить такие микроперемещения в соединениях. Следовательно, правильно сконструированные соединения исключают возможность возникновения коррозионного износа.
- Склеивание деталей с зазором - полимеризованный в зазоре клей передает все нагрузки.
- Склеивание деталей с натягом, как с нагревом, так и без него: нагрузка передается как через полимеризованный клей, так и трением между деталями благодаря натягу.
В обоих случаях применяется жидкий клей, который полностью покрывает контактируемые поверхности соединения, и, отверждаясь до состояния жесткой пластмассы, склеивает обе поверхности.
- Устраняют возникновение фреттинг-коррозии
- Получение прочных и более жестких соединений
- Устраняют люфт в шпонках и шлицах
- Снижают необходимость в дополнительных фиксирующих элементах
- Уменьшают размеры соединения
- Снижают требование к допускам
- Возможен демонтаж склеенных деталей путем нагрева с целью ослабления прочности клея
- Возможно использование разнородных материалов для соединения
- Достигается равномерное распределение давления по всей площади склеивания и уменьшение внутреннего напряжения в деталях
- Снижается стоимость механической обработки
- Возможность самоцентрирования подшипников и втулок
- Возможность соединения как твердых так и мягких поверхностей без их деформации
- Получение полностью герметичного соединения, что предотвращает возникновение коррозии в зазоре
Где:
d = диаметр при нагреве, мм
do = первоначальный диаметр, мм
a = коэффициент линейного теплового расширения, °С-1
DT = разница температур, °С
Для применения клеевого метода соединения деталей в условиях значительной разницы в температурных расширениях могут использоваться три метода:
1) Соединение внатяг с клеем.
Этот метод может быть применен при условии, что в интервале всего диапазона рабочих температур в соединении будет иметь место небольшое напряжение.
2) Соединение с большим зазором.
Относительно низкий модуль упругости и высокий коэффициент расширения продуктов Loctite для соединений деталей цилиндрической формы позволяют исключить или понизить нагрузку на растяжение в соединении путем создания оптимального для заполнения клеем зазора.
3) Клеевое соединение с нагревом
Если внешняя деталь имеет больший коэффициент теплового расширения, чем внутренняя, например, при монтаже стального вала (или подшипника) в алюминиевый шкив (или корпус), применяется клеевая сборка по горячей посадке с зазором (к примеру величина зазора составляет 0.05 мм при диаметре 50.0 мм). Клей наносится на внутреннюю деталь, наружная - нагревается, а затем детали собираются (обычно разница температур (DT) составляет 100°С).
При этом в статическом состоянии на клеевой шов будут действовать напряжения сжатия. При различном температурном расширении внутренней и наружной деталей в момент эксплуатации происходит увеличение клеевого зазора и компрессионное напряжение на клей ослабляется. Это позволяет исключить недопустимые нагрузки клея на растяжение.
Для получения расчетных данных, на основании тщательных лабораторных исследований, была построена кривая Wohler.
Способность клея противостоять осевым нагрузкам позволяет в некоторых случаях отказаться от применения таких элементов крепления, как запорные кольца, втулки, пальцы и т.д.
Прочность = Напряжение втулки х Коэффициент трения х Площадь контакта
Значения переменных зависят от следующих факторов:
- Напряжение посаженной внатяг втулки зависит от величины натяга, модуля упругости материалов и конструкции деталей. Чем больше величина натяга, тем выше напряжение.
- Коэффициент трения зависит от типа материала, его обработки и состояния поверхности.
- Контактируемая площадь: исследования показали, что максимальный контакт между соединяемыми металлическими поверхностями вала и втулки составляет 25-30% от площади поверхности даже при соединении деталей по прессовой или горячей посадке.
При применении клея контактируемая площадь увеличивается до 100%, позволяя нагрузкам на сдвиг и на сжатие равномерно распределяться по всей поверхности соединения. Прочность бесклеевого соединения с натягом и прочность адгезии клея могут суммироваться, и, при неизменном размере, соединение может выдерживать более высокие нагрузки.
При использовании клеев для соединения деталей цилиндрической формы старые конструкции могут быть модернизированы (усилены), а новые - выпускаться более компактными, легкими и дешевыми. Существует два метода сборки по посадкам внатяг с использованием клея:
1) Соединение по прессовой посадке: клей наносится в виде пленки на одну или обе поверхности, затем детали соединяются. Очень важно в момент сборки избегать стирания клея с поверхностей деталей или выдавливания его наружу.
2) Соединение деталей по прессовой посадке с нагревом: Детали имеют определенное напряжение при рабочих температурах, хотя во время монтажа собираются с определенным зазором. Предпочтительной методикой для клеевых соединений по горячей посадке является нанесение клея на внутреннюю деталь и нагрев внешней для получения необходимого зазора. Технологии соединения деталей по горячей посадке дают оптимальную прочность соединения, поскольку нагревание помогает достичь высокую скорость полимеризации, а усадка внешней детали вызывает нагрузки на сжатие на отверждающийся клей. В результате полученная общая прочность соединения намного выше прочности клея на сдвиг и выше прочности при посадке внатяг без клея.
Альтернативный метод заключается в охлаждении внутренней детали и нанесении клея на внешнюю. Обычно, вследствие образования конденсата (из-за охлаждения), на поверхности холодного компонента применение этой технологии не рекомендуется, так как это может оказать отрицательное воздействие на полимеризацию клея и, следовательно, на клеевую прочность сборки.
В случаях получения очень большого напряжения или небольших диаметров деталей, когда тепловое расширение небольшое, иногда используется комбинация двух методов. Для получения конкретных рекомендаций, пожалуйста, обратитесь в отдел технической поддержки: support@industrialsolutions.ru
Конструкторские приемы: Окончательная обработка поверхностей
Рекомендуется окончательная обработка поверхностей до уровня шероховатости от 0.8 до 3.2 микрон. Необходимо избегать очень гладких поверхностей, так как они уменьшают коэффициент "сцепления" материалов.
Механическая обработка сопрягаемых поверхностей должна выполняться с шероховатостью в зависимости от направления нагрузок на соединение. При этом усилие на клеевое соединение должно быть направлено перпендикулярно наибольшей шероховатости деталей.
Конструкторские приемы: Применение фасок
Для минимизации возможности схода клея с поверхностей деталей в момент сборки желательно на торцевых краях соединяемых деталей выполнять фаски шириной 1.0 мм под углом от 15 до 35° к осевой линии детали.
Конструкторские приемы: Ступенчатые валы
При монтаже двух или более деталей на одном конце вала, последующий выполняется ступенчато.
Конструкторские приемы: Конусные соединения
Использование клеев для соединения конусных деталей устраняет фреттинг-коррозию и увеличивает способность сборки выдерживать продолжительные нагрузки. Конусные соединения обеспечивают точную концентричность и, благодаря форме деталей, позволяют обеспечить хорошую эффективность работы клея на больших сопрягаемых поверхностях, подвергнутых обдирочной операции, например, шабрению.
Конструкторские приемы: Различная толщина клеевого слоя
Области склейки с разной толщиной зазора могут быть использованы, когда требуется тонкий слой клея у части склееваемой поверхности, например, для соблюдения концентричности, и толстый слой для компенсации теплового расширения.
Конструкторские приемы: Герметизация с помощью клеев
Клеи для соединения деталей цилиндрической формы одновременно служат идеальным герметиком и могут применяться для герметизации сквозных отверстий в коробках передач, водяных рубашках и т.п. Это позволяет сократить расходы по механической обработке деталей и снизить вес соединения, по сравнению с традиционными конструкциями с глухими отверстиями.
Нанесение клея и сборка: Подготовка поверхностей
Склеиваемые поверхности должны быть очищены от жиров, масел, остатков смазочно-охлаждающей жидкости, защитных покрытий и т.п. Обычно применяется обезжиривание с использованием растворителей или моющих растворов на водной основе.
При этом очиститель должен удалить с поверхности все вещества, препятствующие процессу полимеризации клея. Особенно это касается остаточных нитритов, некоторых моющих растворов на водной основе или смазочно-охлаждающих жидкостей. Такие вещества невозможно удалить обезжиривающими растворителями, и для получения хорошего результата требуется промывка поверхностей чистой водой.
Использование травления, абразивной или пескоструйной обработки имеет позитивное воздействие на прочность сборки.
Нанесение клея и сборка: Клеи для соединения замасленных поверхностей
Фирма Loctite производит клеи для соединения замасленных деталей. Эти клеи могут эффективно соединять детали, на которых имеется умеренное "масляное" загрязнение. Такие продукты идеально подходят для применения в крупносерийных производствах.
Данную технологию особенно целесообразно применять в случаях, когда необходимо склеить пропитанные маслом цилиндрические втулки, или когда полное обезжиривание поверхностей приведет к снижению срока службы подшипников или затруднит соединение деталей по прессовым посадкам. Эти клеи позволяют монтировать втулки с зазором после обычного протирания ветошью соединяемых поверхностей с целью их очистки.
Рекомендации по применению клея: Место нанесения
Нанесение клея по всей контактной поверхности деталей является оптимальным вариантом. Однако, на практике клей обычно наносится в виде непрерывного кольца на переднюю часть одной или двух деталей, что приводит к хорошему результату. На цилиндрические поверхности большой длины необходимо наносить несколько таких колец. Для проверки полноты заполнения клеем зазора, перед началом производства рекомендуется проводить соответствующие испытания.
Рекомендации по применению клея: Глухие отверстия
При монтаже деталей в глухие отверстия клей выдавливается из соединения под действием сжатого воздуха. Этого можно избежать, предусмотрев отверстие для его выхода, либо нанесением клея на дно глухого отверстия. В последнем случае при сборке соединения поддействием гидравлического давления клей будет вытесняться навстречу вставляемой детали и покроет всю соединяемую поверхность.
Loctite производит широкий ряд оборудования, которое разработано для ручного, полуавтоматического и автоматического способов нанесения клеев.
Loctite также выполняет заказы на нестандартное оборудование, отвечающее специфическим требованиям по нанесению продуктов, которое также может быть полуавтоматическим или роботизированным. Это оборудование может работать как в автономном режиме, так и интегрироваться в новые или уже существующие производственные процессы.
Сборка деталей: Склеивание деталей с зазором
Для лучшего распределения продукта по клеевой поверхности при соединении деталей их необходимо слегка провернуть друг относительно друга. При необходимости точного соблюдения центровки или соосности, на начальной стадии полимеризации клея применяется фиксация деталей. При этом позиционирование деталей допускается только сразу после их соединения. В противном случае это может привести к нарушению сформированной полимерной цепочки и снижению конечной прочности соединения.
Сборка деталей: Клеевое соединение деталей с натягом
Применение комбинации клеевого и прессового метода соединения деталей приводит к значительному увеличению прочности соединения. Однако, усилие монтажа также значительно увеличивается, следовательно, давление должно корректироваться соответственно. Монтаже высокими скоростями перемещения собираемых деталей (около 1000 мм/мин) уменьшит усилие сборки от 30 до 40% по сравнению со скоростью обычного процесса запрессовки.
Сборка деталей: Клеевое соединение деталей с нагревом
При этом виде соединения внешняя деталь (втулка) должна подвергаться нагреву до температуры не более 200°С. Рекомендуемый зазор при сборке должен составлять 0.1% номинального диаметра (минимальный - 0.01 мм). Клей наносится сплошным слоем на поверхность ненагреваемой детали (вал). Повышение температуры приводит к ускорению полимеризации клея. Поэтому в данном случае необходимо произвести сборку без последующего позиционирования - с первого раза.
При нагревании (максимум до 250°С) прочность анаэробных клеев уменьшается, что дает возможность производить демонтаж деталей при помощи обычных инструментов и приспособлений. При необходимости в систематическом демонтаже склеенного соединения рекомендуется использовать анаэробные клеи с соответствующими характеристиками прочности и/или температур. Перед повторной сборкой остатки старого заполимеризованного продукта необходимо удалить.
*L - Для получения дополнительной информации обратитесь в отдел технической поддержки: support@industrialsolutions.ru
Продукты Loctite: АНАЭРОБНАЯ ГРУППА
Соединение металлических деталей цилиндрической формы
Таблица выбора продукта для склейки деталей цилиндрической формы
Фиксация деталей цилиндрической формы с помощью клея является сложным процессом. При правильном выборе конструкции соединения, клеевого продукта и метода сборки технология дает значительные преимущества как для разработчиков, так и для производства.
Склеивание металлических деталей цилиндрической формы
Для обозначения клеев, используемых в соединениях деталей цилиндрической формы, путем помещения одной детали в другую, фирма Loctite применила термин "сборочные компаунды". Типичным примером такой сборки является установка подшипников в корпус электродвигателя.
Фиксация деталей цилиндрической формы с помощью клея является сложным процессом. При правильном выборе конструкции соединения, клеевого продукта и метода сборки технология дает значительные преимущества как для разработчиков, так и для производства.
Склеивание металлических деталей цилиндрической формы
Для обозначения клеев, используемых в соединениях деталей цилиндрической формы, путем помещения одной детали в другую, фирма Loctite применила термин "сборочные компаунды". Типичным примером такой сборки является установка подшипников в корпус электродвигателя.
В 1963 году Loctite начала выпуск сборочных компаундов. Использование старых корпусов путем замены в них изношенных подшипников на новые, благодаря применению сборочных компаундов, оказалось очень выгодно для потребителей электродвигателей, поскольку появилась возможность использовать старые корпуса, а не утилизировать их.
Эти клеи представляют собой анаэробные компаунды и, следовательно, пригодны для металлических деталей, подвергающихся разнообразным нагрузкам и влиянию окружающей среды. Для склейки деталей из других материалов, например пластмасс, могут применяться технологии, описанные ниже.
Примеры применение клеев для соединения деталей цилиндрической формы
- Установка подшипников в корпуса или на валы
- Фиксация роторов, шестерен, звездочек и шкивов на валах
- Установка цилиндрических втулок и гильз в корпуса
- Герметизация заглушек в двигателях внутреннего сгорания
- Возможность отказа от применения шпоночных и резьбовых соединений
- Отсутствие необходимости в использовании точных инструментов или станков
- Использование специальных приспособлений для установки втулок
- Фиксация маслозаливных трубок в литых корпусах
- Ремонт изношенных станков
Методы сборки цилиндрических деталей
Узлы, используемые для передачи вращающих, осевых или радиальных нагрузок от вала к ступице (или наоборот), подразделяются на четыре категории:1. Жесткое механическое соединение (например, шлицевое)
2. Соединение трением (например, прессовая посадка)
3. Сварка или пайка
4. Клеевое соединение
Категории 3 и 4 иногда объединяются в одну и упоминаются как соединение по контактируемым поверхностям.
Жесткое механическое соединение
Это наиболее распространенный метод кинематической связи на основе стандартных шпоночных соединений, включающий шлицы, пальцы и зубья. Они относительно просты для сборки и демонтажа и могут передавать достаточно большие крутящие моменты. Однако, наряду с этими преимуществами, имеется ряд недостатков типа возникновения высоких нагрузок из-за "эффекта зазубривания", который возникает непосредственно в местах фиксации, высокой стоимости механической обработки, а также необходимости устранения осевых перемещений и люфта, присущих большинству конструкций.Шпоночным соединениям также свойственно неравномерное распределение массы, отсутствие равновесия, что может повлечь за собой возникновение дисбаланса и вибраций при высоких скоростях вращения.
Соединение трением
Наиболее распространенные соединения трением включают в себя зажимные муфты и детали, собранные с применением прессовой, горяче-прессовой и конусной посадок.Применение этого способа соединения может быть очень экономичным, обеспечивающим хорошую балансировку и не требующим дополнительной осевой фиксации.
Однако, эти методы имеют свои недостатки: передача крутящего момента основываются только на трении, поэтому для них имеются ограничения в применяемых материалах, форме поверхностей, а также необходимость точной механической обработки, что приводит к высокой себестоимости производства. Демонтаж таких сборок, за исключением конусных посадок и развальцованных втулок, может быть затруднен или вообще невозможен из-за внедрения друг в друга материала контактных поверхностей. Напряжения, возникающие при прессовых посадках, могут привести кусталостному разрушению соединяемых деталей, особенно при значительных эксплуатационных нагрузках.
Фреттинг-коррозия
Жесткое механическое соединение и соединение трением восприимчивы к коррозионному износу, возникающему в результате микроперемещений деталей относительно друг друга, приводящему к преждевременному износу и ненадежности узла.Использование сварки, пайки и склеивания дает возможность устранить такие микроперемещения в соединениях. Следовательно, правильно сконструированные соединения исключают возможность возникновения коррозионного износа.
Сварка и пайка
Основными преимуществами этих методов соединений являются высокая прочность, тепло- и электропроводность и устойчивость к коррозионному износу. Однако, имеется ряд ограничений для их применения. Например, как правило, соединению подлежат только однородные металлы, при этом воздействие высоких температур может привести к ухудшению структуры, остаточным напряжениям и деформированию деталей. Демонтаж при этом также может быть затруднен или невозможен.Склеивание
Существуют два различных типа склеивания цилиндрических деталей:- Склеивание деталей с зазором - полимеризованный в зазоре клей передает все нагрузки.
- Склеивание деталей с натягом, как с нагревом, так и без него: нагрузка передается как через полимеризованный клей, так и трением между деталями благодаря натягу.
В обоих случаях применяется жидкий клей, который полностью покрывает контактируемые поверхности соединения, и, отверждаясь до состояния жесткой пластмассы, склеивает обе поверхности.
Преимущества склеивания деталей цилиндрической формы
- Применяются в качестве дополнения или полной замены механических типов соединения- Устраняют возникновение фреттинг-коррозии
- Получение прочных и более жестких соединений
- Устраняют люфт в шпонках и шлицах
- Снижают необходимость в дополнительных фиксирующих элементах
- Уменьшают размеры соединения
- Снижают требование к допускам
- Возможен демонтаж склеенных деталей путем нагрева с целью ослабления прочности клея
- Возможно использование разнородных материалов для соединения
- Достигается равномерное распределение давления по всей площади склеивания и уменьшение внутреннего напряжения в деталях
- Снижается стоимость механической обработки
- Возможность самоцентрирования подшипников и втулок
- Возможность соединения как твердых так и мягких поверхностей без их деформации
- Получение полностью герметичного соединения, что предотвращает возникновение коррозии в зазоре
Применение клеев для соединений деталей цилиндрической формы
Склеивание позволяет упростить конструкцию, производство и процесс сборки деталей. Например, при монтаже подшипников, клей, в пределах допустимых ограничений, компенсирует отсутствие точного центрирования деталей. Валы и подшипники, смонтированные без нагрузок и нарушения центрирования, имеют более длительный срок эксплуатации и могут многократно использоваться после их демонтажа и очистки. Клеевые соединения, в отличие от прессовых посадок, дают возможность использовать тонкостенные конструкции сопрягаемых деталей.Режим работы
Для оптимизации конструкции клеевой сборки очень важно учитывать нагрузки, действующие на соединение. В большинстве случаев имеют место комбинированное воздействие осевой, крутящей, радиальной и изгибающей нагрузок. Все нагрузки подразделяются на статические и динамические.Конструкция соединения
Клеевое соединение должно быть выполнено таким образом, чтобы расслаивающая и отрывающая нагрузка на клеевой шов были минимальны, а его прочность на сжатие и на сдвиг оставались максимальными в течение всего срока эксплуатации. Относительно небольшие изменения в конструкции деталей могут позволить добиться огромного увеличения предельной прочности.Распределение нагрузок
На практике напряжения по всей длине соединения распределяются неравномерно. Они будут концентрироваться на краю соединяемой поверхности, следовательно, увеличение длины соединения не ведет к пропорциональному его усилению. Для равномерного распределения напряжений применяются специальные конфигурации, где выполняются соответствующие требования по снижению пиковых напряжений.Различие тепловых расширений
Во многих случаях в соединениях деталей цилиндрической формы используются материалы с различными коэффициентами теплового расширения. В результате этого под воздействием рабочих температур клеевой шов подвергается большим напряжениям на разрыв.Расчет теплового расширения
d = do(1+aDT)Где:
d = диаметр при нагреве, мм
do = первоначальный диаметр, мм
a = коэффициент линейного теплового расширения, °С-1
DT = разница температур, °С
Для применения клеевого метода соединения деталей в условиях значительной разницы в температурных расширениях могут использоваться три метода:
1) Соединение внатяг с клеем.
Этот метод может быть применен при условии, что в интервале всего диапазона рабочих температур в соединении будет иметь место небольшое напряжение.
2) Соединение с большим зазором.
Относительно низкий модуль упругости и высокий коэффициент расширения продуктов Loctite для соединений деталей цилиндрической формы позволяют исключить или понизить нагрузку на растяжение в соединении путем создания оптимального для заполнения клеем зазора.
3) Клеевое соединение с нагревом
Если внешняя деталь имеет больший коэффициент теплового расширения, чем внутренняя, например, при монтаже стального вала (или подшипника) в алюминиевый шкив (или корпус), применяется клеевая сборка по горячей посадке с зазором (к примеру величина зазора составляет 0.05 мм при диаметре 50.0 мм). Клей наносится на внутреннюю деталь, наружная - нагревается, а затем детали собираются (обычно разница температур (DT) составляет 100°С).
При этом в статическом состоянии на клеевой шов будут действовать напряжения сжатия. При различном температурном расширении внутренней и наружной деталей в момент эксплуатации происходит увеличение клеевого зазора и компрессионное напряжение на клей ослабляется. Это позволяет исключить недопустимые нагрузки клея на растяжение.
Динамическая нагрузка
При воздействии на клеевое соединение динамических (циклических) нагрузок, необходимо уделять внимание усталостной прочности.Для получения расчетных данных, на основании тщательных лабораторных исследований, была построена кривая Wohler.
Комбинированной метод соединения деталей
Клеи имеют несомненное преимущество перед стандартными методами сборки цилиндрических деталей, позволяя передавать высокие нагрузки и избегать образования фреттинговой коррозии.Жесткое механическое соединение
Применение шлицев, шпонок и т.п. влечет за собой наличие люфта и склонность деталей к коррозионному износу. Клеи, используемые для монтажа вышеперечисленных деталей, способны заполнять все имеющиеся пустоты в соединении, а затем, полимеризовавшись, устранять перемещения деталей относительно друг друга, повышая при этом способность узла выдерживать длительные нагрузки.Способность клея противостоять осевым нагрузкам позволяет в некоторых случаях отказаться от применения таких элементов крепления, как запорные кольца, втулки, пальцы и т.д.
Склеивание деталей с натягом
Прочность соединения по посадке внатяг без применения клея определяется следующей формулой:Прочность = Напряжение втулки х Коэффициент трения х Площадь контакта
Значения переменных зависят от следующих факторов:
- Напряжение посаженной внатяг втулки зависит от величины натяга, модуля упругости материалов и конструкции деталей. Чем больше величина натяга, тем выше напряжение.
- Коэффициент трения зависит от типа материала, его обработки и состояния поверхности.
- Контактируемая площадь: исследования показали, что максимальный контакт между соединяемыми металлическими поверхностями вала и втулки составляет 25-30% от площади поверхности даже при соединении деталей по прессовой или горячей посадке.
При применении клея контактируемая площадь увеличивается до 100%, позволяя нагрузкам на сдвиг и на сжатие равномерно распределяться по всей поверхности соединения. Прочность бесклеевого соединения с натягом и прочность адгезии клея могут суммироваться, и, при неизменном размере, соединение может выдерживать более высокие нагрузки.
При использовании клеев для соединения деталей цилиндрической формы старые конструкции могут быть модернизированы (усилены), а новые - выпускаться более компактными, легкими и дешевыми. Существует два метода сборки по посадкам внатяг с использованием клея:
1) Соединение по прессовой посадке: клей наносится в виде пленки на одну или обе поверхности, затем детали соединяются. Очень важно в момент сборки избегать стирания клея с поверхностей деталей или выдавливания его наружу.
2) Соединение деталей по прессовой посадке с нагревом: Детали имеют определенное напряжение при рабочих температурах, хотя во время монтажа собираются с определенным зазором. Предпочтительной методикой для клеевых соединений по горячей посадке является нанесение клея на внутреннюю деталь и нагрев внешней для получения необходимого зазора. Технологии соединения деталей по горячей посадке дают оптимальную прочность соединения, поскольку нагревание помогает достичь высокую скорость полимеризации, а усадка внешней детали вызывает нагрузки на сжатие на отверждающийся клей. В результате полученная общая прочность соединения намного выше прочности клея на сдвиг и выше прочности при посадке внатяг без клея.
Альтернативный метод заключается в охлаждении внутренней детали и нанесении клея на внешнюю. Обычно, вследствие образования конденсата (из-за охлаждения), на поверхности холодного компонента применение этой технологии не рекомендуется, так как это может оказать отрицательное воздействие на полимеризацию клея и, следовательно, на клеевую прочность сборки.
В случаях получения очень большого напряжения или небольших диаметров деталей, когда тепловое расширение небольшое, иногда используется комбинация двух методов. Для получения конкретных рекомендаций, пожалуйста, обратитесь в отдел технической поддержки: support@industrialsolutions.ru
Конструкторские приемы: Окончательная обработка поверхностей
Рекомендуется окончательная обработка поверхностей до уровня шероховатости от 0.8 до 3.2 микрон. Необходимо избегать очень гладких поверхностей, так как они уменьшают коэффициент "сцепления" материалов.
Механическая обработка сопрягаемых поверхностей должна выполняться с шероховатостью в зависимости от направления нагрузок на соединение. При этом усилие на клеевое соединение должно быть направлено перпендикулярно наибольшей шероховатости деталей.
 |
| Наличие скошенных под углом 15° и 35° фасок препятствует выдавливанию клея в процессе монтажа соединения. |
Конструкторские приемы: Применение фасок
Для минимизации возможности схода клея с поверхностей деталей в момент сборки желательно на торцевых краях соединяемых деталей выполнять фаски шириной 1.0 мм под углом от 15 до 35° к осевой линии детали.
Конструкторские приемы: Ступенчатые валы
При монтаже двух или более деталей на одном конце вала, последующий выполняется ступенчато.
Конструкторские приемы: Конусные соединения
Использование клеев для соединения конусных деталей устраняет фреттинг-коррозию и увеличивает способность сборки выдерживать продолжительные нагрузки. Конусные соединения обеспечивают точную концентричность и, благодаря форме деталей, позволяют обеспечить хорошую эффективность работы клея на больших сопрягаемых поверхностях, подвергнутых обдирочной операции, например, шабрению.
Конструкторские приемы: Различная толщина клеевого слоя
Области склейки с разной толщиной зазора могут быть использованы, когда требуется тонкий слой клея у части склееваемой поверхности, например, для соблюдения концентричности, и толстый слой для компенсации теплового расширения.
Конструкторские приемы: Герметизация с помощью клеев
Клеи для соединения деталей цилиндрической формы одновременно служат идеальным герметиком и могут применяться для герметизации сквозных отверстий в коробках передач, водяных рубашках и т.п. Это позволяет сократить расходы по механической обработке деталей и снизить вес соединения, по сравнению с традиционными конструкциями с глухими отверстиями.
Нанесение клея и сборка: Подготовка поверхностей
Склеиваемые поверхности должны быть очищены от жиров, масел, остатков смазочно-охлаждающей жидкости, защитных покрытий и т.п. Обычно применяется обезжиривание с использованием растворителей или моющих растворов на водной основе.
При этом очиститель должен удалить с поверхности все вещества, препятствующие процессу полимеризации клея. Особенно это касается остаточных нитритов, некоторых моющих растворов на водной основе или смазочно-охлаждающих жидкостей. Такие вещества невозможно удалить обезжиривающими растворителями, и для получения хорошего результата требуется промывка поверхностей чистой водой.
Использование травления, абразивной или пескоструйной обработки имеет позитивное воздействие на прочность сборки.
Нанесение клея и сборка: Клеи для соединения замасленных поверхностей
Фирма Loctite производит клеи для соединения замасленных деталей. Эти клеи могут эффективно соединять детали, на которых имеется умеренное "масляное" загрязнение. Такие продукты идеально подходят для применения в крупносерийных производствах.
Данную технологию особенно целесообразно применять в случаях, когда необходимо склеить пропитанные маслом цилиндрические втулки, или когда полное обезжиривание поверхностей приведет к снижению срока службы подшипников или затруднит соединение деталей по прессовым посадкам. Эти клеи позволяют монтировать втулки с зазором после обычного протирания ветошью соединяемых поверхностей с целью их очистки.
Рекомендации по применению клея: Место нанесения
Нанесение клея по всей контактной поверхности деталей является оптимальным вариантом. Однако, на практике клей обычно наносится в виде непрерывного кольца на переднюю часть одной или двух деталей, что приводит к хорошему результату. На цилиндрические поверхности большой длины необходимо наносить несколько таких колец. Для проверки полноты заполнения клеем зазора, перед началом производства рекомендуется проводить соответствующие испытания.
Рекомендации по применению клея: Глухие отверстия
При монтаже деталей в глухие отверстия клей выдавливается из соединения под действием сжатого воздуха. Этого можно избежать, предусмотрев отверстие для его выхода, либо нанесением клея на дно глухого отверстия. В последнем случае при сборке соединения поддействием гидравлического давления клей будет вытесняться навстречу вставляемой детали и покроет всю соединяемую поверхность.
 |
| При монтаже деталей в глухие отверстия выдавливание клея наружу сжатым воздухом можно избежать путем нанесения продукта на дно отверстия, т.е. его использование в качестве "резервуара для клея". |
Рекомендации по применению клея: Методы нанесения продуктов
Продукты Loctite могут непосредственно наносится вручную из емкостей 10, 50 и 250 мл со специальными насадками.Loctite производит широкий ряд оборудования, которое разработано для ручного, полуавтоматического и автоматического способов нанесения клеев.
 |
| Нанесение клея на статорную втулку в виде спирального валика; в процессе сборки клей распределяется по всей склеиваемой поверхности. |
Loctite также выполняет заказы на нестандартное оборудование, отвечающее специфическим требованиям по нанесению продуктов, которое также может быть полуавтоматическим или роботизированным. Это оборудование может работать как в автономном режиме, так и интегрироваться в новые или уже существующие производственные процессы.
Сборка деталей: Склеивание деталей с зазором
Для лучшего распределения продукта по клеевой поверхности при соединении деталей их необходимо слегка провернуть друг относительно друга. При необходимости точного соблюдения центровки или соосности, на начальной стадии полимеризации клея применяется фиксация деталей. При этом позиционирование деталей допускается только сразу после их соединения. В противном случае это может привести к нарушению сформированной полимерной цепочки и снижению конечной прочности соединения.
Сборка деталей: Клеевое соединение деталей с натягом
Применение комбинации клеевого и прессового метода соединения деталей приводит к значительному увеличению прочности соединения. Однако, усилие монтажа также значительно увеличивается, следовательно, давление должно корректироваться соответственно. Монтаже высокими скоростями перемещения собираемых деталей (около 1000 мм/мин) уменьшит усилие сборки от 30 до 40% по сравнению со скоростью обычного процесса запрессовки.
Сборка деталей: Клеевое соединение деталей с нагревом
При этом виде соединения внешняя деталь (втулка) должна подвергаться нагреву до температуры не более 200°С. Рекомендуемый зазор при сборке должен составлять 0.1% номинального диаметра (минимальный - 0.01 мм). Клей наносится сплошным слоем на поверхность ненагреваемой детали (вал). Повышение температуры приводит к ускорению полимеризации клея. Поэтому в данном случае необходимо произвести сборку без последующего позиционирования - с первого раза.
 |
Полимеризация клея
Продукты Loctite для склеивания деталей цилиндрической формы отверждаются при комнатной температуре. Однако, каждый тип таких продуктов имеет определенный скоростной фактор полимеризации. Практика показала, что отсутствие воздействия какой-либо нагрузки на клеевую сборку до достижения клеем окончательной прочности дает наилучшие результаты. |
 |
Демонтаж и повторная сборка
При нагревании (максимум до 250°С) прочность анаэробных клеев уменьшается, что дает возможность производить демонтаж деталей при помощи обычных инструментов и приспособлений. При необходимости в систематическом демонтаже склеенного соединения рекомендуется использовать анаэробные клеи с соответствующими характеристиками прочности и/или температур. Перед повторной сборкой остатки старого заполимеризованного продукта необходимо удалить.
 |
 |
Клеи для ремонта и технического обслуживания
Изношенные части могут быть эффективно отремонтированы с помощью анаэробных клеев. Например, провернутый или выпавший из корпуса подшипник может быть зафиксирован в своем гнезде при помощи анаэробных клеев, продлевая тем самым срок службы изношенных корпусов, валов и пр. При больших зазорах в соединении может потребоваться выравнивание и центрирование деталей; при чрезмерно больших зазорах, которые невозможно заполнить клеем, фиксация деталей может быть произведена с использованием промежуточных металлических втулок. |
Шероховатость поверхности
Если для прессовой посадки требуется шероховатость поверхности приблизительно 0.2 мкм, то для клеевого соединения достаточным значением является 1.0 - 3.5 мкм (Ra), что позволяет значительно сократить расходы на механическую обработку. При шероховатости, превышающей 3.5 мкм (Ra), существует опасность не полного покрытия клеем всей поверхности, что может привести к значительному возрастанию влияния эффекта зазубривания.Выбор продукта для склейки деталей цилиндрической формы
Нижеприведенная таблица была разработана с целью получения возможности быстрого выбора оптимального типа клея. Эта таблица и расчеты могут быть использованы только в качестве ориентира. Перед принятием окончательного решения необходимо изучить технические свойства того или иного продукта и провести его предварительные испытания в реальных производственных условиях.| Необходимая прочность | Средн. | Высокая | ||||||
| Скорость отверждения | Быстрая | Медлен. | Быстрая | - | ||||
| Диаметральный зазор (мм) | до 0.1 | до 0.25 | до 0.25 | до 0.1 | до 0.5 | до 0.1 | менее 0.0 | |
| Температурная стойкость | 150°C | 230°C | 150°C | 175°C | 150°C | 175°C | 150°C | |
| Продукт | 641 | 603 | 620 | 638 | 648 | 660 | 661 | *L |
*L - Для получения дополнительной информации обратитесь в отдел технической поддержки: support@industrialsolutions.ru
[начало]