Контактную жесткость

Существуют след, виды П.: 1) бескапиллярная, при к-рой припой полностью расплавляется и взаимодействует с паяемым материалом без участия капиллярных сил; 2) капиллярная, при к-рой припой полностью расплавляется и взаимодействует с паяемым материалом с участием капиллярных сил; 3) металлокерамическая, при к-рой припой в виде смеси порошков, частично расплавляемый при пайке, взаимодействует с паяемым материалом в процессе кристаллизации и путем спекания. Металлокерамич. П. применяется гл. обр., когда имеются широкие зазоры или невозможна точная подгонка паяемых деталей; 4) контактно-реактивная, при к-рой жидкая фаза образуется по месту соприкосновения паяемых деталей в результате контактно-реактивного плавления; 5) диффузионная пайка, при к-рой затвердевание шва происходит выше темп-ры солидуса припоя. Применяется гл. обр. капиллярная П. Технологич. особенности П., а также, как правило, меньшая прочность припоев по сравнению с осн. материалом обусловливают конструктивные особенности паяных соединений. Чаще всего соединения производятся внахлестку и значительно реже — в стык.

Полностью расплавляемые П. могут быть однородными и неоднородными. К последним относятся порошковые или слоистые, плавление к-рых происходит обычно путем расплавления более легкоплавкого компонента и полного растворения в нем более тугоплавкого, а также эвтектич. П., плавящиеся в результате контактно-реактивного плавления. Такие П. могут состоять из смеси порошков или из слоев отд. компонентов или промежуточных сплавов. Разделение П. на мягкие и твердые устарелой не соответствует температурным особенностям различных классов П., определившихся в наст, время. Класс припоев особолегко-плавких составляют сплавы, содержащие значит, количества висмута, индия, галлия, ртути с добавками др. элементов — олова, свинца, кадмия. Из них наиболее высокой темп-рой плавления (145°) обладает эвтектика Cd—РЬ—Sn. Темп-pa 145° является температурной границей между этим классом припоев и классом припоев легкоплавких на основе олова, свинца, кадмия, цинка. Верхней температурной границей легкоплавких П. является 450°— темп-pa плавления наиболее легкоплавкой эвтектики на основе алюминия (А1—Си— Mg—Si; г°пл 449°). П. на основе алюминия входят в класс припоев среднеплавких, включающий также П. на основе магния, серебра, меди и нек-рых титановых, падла* диевых и никелевых сплавов. Естественной температурной границей среднеплавких П. является 1100°, отвечающая темп-рам плавления припоев — эвтектик металлов группы железа с бором (Ni—В, г°пл 1080°; Со— В, г°пл 1095°) и темп-ре плавления меди 1083°. Верхней температурной границей класса высокотемпературных припоев можно считать темп-ру плавления наиболее легкоплавкой из известных эвтектик на основе тугоплавких металлов (2°пл 1850°). П. на основе тугоплавких металлов с темп-рой плавления выше 1850° относятся к классу тугоплавких.

Контактно-реактивная пайка. Пайка, при которой припой образуется в результате контактно-реактивного плавления, называется контактно-реактивной. Она основана на способности некоторых металлов образовывать в месте контакта сплавы (эвтектики или твердые растворы), температура плавления которых ниже температуры плавления любого из соединяемых металлов. В ряде случаев, когда соединяемые металлы не образуют между собой подобного типа сплавы, используют промежуточную прослойку или наносят покрытие на соединяемые поверхности напылением, гальваническим или каким-либо другим способом.

Припой может быть получен: 1) предварительно (пайка готовым припоем); 2) в процессе пайки в результате локального контактного плавления соединяемых материалов между собой или « контактирующим покрытием, прокладкой (такой способ получил название контактно-реактивного); 3) контактным плавлением покрытия, припоя или прокладки с газом или паром депрессанта, находящегося в атмосфере, окружающей паяемое изделие (такой спо-•соб был назван контактным твердогазовым) [1—3]; 4) взаимодействием паяемого материала с реактивным флюсом, в результате чего нз последнего вытесняется металл, играющий роль припоя (такой способ пайки был назван реактивно-флюсовым).

Контактно-реактивные припои. Образование контактно-реактивных припоев возможно между паяемыми разнородными металлами или между паяемым металлом, прокладками, покрытиями (технологический материал), если они или нх основы образуют эвтектики либо непрерывный ряд твердых растворов с минимумом, температура плавления которых ниже температуры пайки. При этом контактно-реактивное плавление металлов через несплошности в их окнсных пленках развивается только пря достаточном содержании в эвтектике или твердом растворе контактирующих металлов [3]. Процесс контактно-реактивного плавления в этом случае протекает весьма быстро и прекращается сразу же после расхода одного из контактирующих металлов. Вследствие этого регулирование количества жидкого припоя в изотермических условиях пайки наиболее удобно

Для фольги слоистого контактно-реактивного припоя существенное значение имеет соотношение объемов контактирующих слоев, которое должно быть таким же, как в эвтектике (или в твердом растворе с минимальной температурой плавления), а расположение прослоек или покрытий должно обеспечивать контакт реагирующих материалов. Если одни нз контактирующих элементов имеет повышенную упругость испарения, то его помещают между прослойками других металлов, имеющих относительно меньшую упругость испарения в условиях пайки.

Количество контактно-реактивного припоя увеличивается не только с увеличением толщины контактирующих прослоек, но и с повышением температуры пайки вследствие контактно-твердожидкого плавления паяемого материала в образующемся жидком припое Поэтому строгая дозировка жидкого припоя необходима для предотвращения образования подрезов в паяемом, материале и заплав-ления рабочих полостей изделий и др. Если образующиеся при контактно-реактивной пайке эвтектики содержат в качестве фаз-хрупкие химические соединения, то возможно повышение пластичности шва разбавлением эвтектики паяемым материалом или пластичным готовым припоем, вводимым предварительно в зазор или наносимым на паяемый материал в виде плакированного слоя.

При предварительной укладке припоя у зазора или в зазор место контакта его с паяемым металлом в процессе нагрева до рабочей температуры пайки (нензотермнческнй контакт) может попадать в температурно-временнук) область пониженной смачиваемости,, повышенной химической эрозии паяемого металла в жидком припое или в результате контактно-реактивного плавления Мк с компонентами Мп, развития диффузионной пористости, охрупчивания паяемого металла в контакте с жидким припоем, интенсивного роста химических соединений и др.

3. Замена припоя для устранения образования химических про^ слоек или развития недопустимой химической эрозии, повышения, температуры плавления припоя выше температуры рекристаллизации паяемого металла в исключения контактно-реактивного плавления его с Мк при температуре ниже Тп, т. е. соблюдения условий (2), (4), (5).

Температурная область плавления припоя может существенно изменяться в зависимости от скорости нагрева припоя, уложенного у зазора, вследствие изменения при этом его состава в результате испарения депрессантов, вытекания легкоплавких составляющих, взаимодействия с Мк и т. п., поэтому TH
Для диффузионной пайки удобно дозировать количество припоя путем контактно-реактивного плавления соединяемого материала с прослойками других металлов (или их между собой), нанесенными гальваническим или термовакуумным способом либо уложенными в зазор между деталями в виде фольги.

Отклонения формы и расположи ия поверхностей уменьшают контактную жесткость деталей, изменяют выбранный характер посадки, вызывают кромочные давления, пластические деформации, выдавливание смазки и в связи с этим увеличение сил трения и местный износ. Возрастает опасность заедания трущихся поверхностей. Отклонения формы и расположения поверхностей являются из важных причин неправильного распределения нагрузи! контактных линий в зубчатых зацеплениях. Торцовое биение для подшипников качени i валов и стаканоз, а также торцов бобыше< корпуса к оси отверстия д/я перекос колец подшипников. Несоосносгъ отверстий является причиной возникновения чромочнь х в роликоподшипниках. Перекосы нарушают герметичность Иногда отклонения вызывают неравномерность хода, ;ские нагрузки и понижение кинематической точности, например, в зубчатых передачах. Неточности расположения осей отверстий или осей и оазовых поверхностей оказывают существенное влияние на взаимозаменяемость, поэтому необходимо ограничивать неточности фог. мы и расположения поверхностей.

Качество поверхностного слоя определяется совокупностью характеристик: физико-механическим состоянием, микроструктурой металла поверхностного слоя, шероховатостью яоверхяости. Состояние поверхностного слоя влияет на эксплуатационные свойства деталей машин: износа--стойкость, виброустойчивость, контактную жесткость, прочность соединений, прочность конструкций при циклических нагрузках я т. д.

Соединения, находящиеся под действием изгибающих моментов, рассчитывают также согласно условию нераскрытия стыка. Во всех точках стыка должны сохраняться напряжения, обеспечивающие достаточную контактную жесткость.

В некоторых конструкциях необходимо обеспечить контактную жесткость, под которой понимают способность поверхностных слоев деталей сопротивляться деформации под действием нагрузки, приложенной в зоне контакта деталей.

При контакте поверхностей, если износ и не проявляется в течение некоторого периода времени, может произойти изменение условий контакта: изменение площади контактирующих поверхностей, глубины взаимного внедрения микровыступов, разрыв масляной пленки и другие, что, в свою очередь, изменит выходные параметры сопряжения — коэффициент трения, контактную жесткость и др.

Шероховатость поверхности дает информацию о режиме эксплуатации и об условиях нарушения этого режима, она является «зеркалом», отражающим условия эксплуатации. От шероховатости поверхности зависят величина силы трения, износостойкость подвижных сочленений. Кроме того, шероховатость определяет ряд важнейших служебных качеств подвижных и неподвижных сопряжений машин, а именно электропроводность соединений, газопроницаемость, толщину масляной пленки подвижного сопряжения, гидравлическое сопротивление зазора, тангенциальную и нормальную контактную жесткость стыков и многое другое.

Рассмотрим влияние комплексного критерия шероховатости; А на контактную жесткость стыков [38]. Коэффициент контактной жесткости стыка определяется соотношением [89]

Формула (VI.14) находится в согласии с исследованиями Э. В. Рыжова. Приведем для сравнения данные Э. В. Рыжова, где показано влияние прочностных характеристик и микрогеометрии на контактную жесткость (табл. 33).

параметры рд и ук хорошо отражают влияние неровностей поверхности на жесткость стыков и контактную жесткость опор.

На основе формул (175) и (176) выведены приближенные соотношения, облегчающие в ряде случаев задачу анализа влияния неровностей на интенсивность изнашивания и контактную жесткость.

При использовании параметров рд и v/г Для оценки влияния неровностей поверхности на трение, износ и контактную жесткость нужны не предельные, а средние значения параметров. Под средними значениями в этих случаях надо понимать генеральные средние по поверхностям серии деталей, но отнюдь не выборочные оценки, которые позволяют лишь построить доверительные интервалы для генеральных средних [11, с. 42 — 43] в виде