第十一章 铆接、胶接与焊接设计.ppt

1、第十一章铆钉、焊接和粘合设计、培训目标1、确定铆钉输入格式和设计要点、了解影响铆钉强度的因素2、掌握电弧焊接的基本形式和强度计算，并了解影响焊接强度的因素。3.掌握粘合距离的基本形式和结构，了解常用粘合剂。11.1铆接，铆接是早期使用的简单机械接合方法，一般结构如图所示。主要由管接头铆钉1和管接头2、3组成，还有辅助管接头盖4。这些基本元件在规划中形成的连接部分统称为铆钉(铆钉)。一、铆钉的种类、特性和应用铆钉的结构样式很多。对于连接情况，可以看到搭接接缝(图A)、单扇门-接缝(图B)和双扇门-接缝(图C)，如图所示。从铆钉行数来看，有单排、双排、多排。铆钉性能不同，可分为三种。以强度为基础的

2、铆钉称为飞机蒙皮和框架、起重机设备的机架、建筑物的桁架等结构铆钉(铆钉)。不仅需要足够的强度，而且保证良好坚固性的铆钉称为经受蒸汽锅炉、压缩空气贮藏器等高压碗的铆钉。以坚固性为基础的铆钉唇称为实心铆钉，常用于普通流体内存和低压管道。铆钉具有工艺设备简单、抗震、抗冲击、坚固等优点，但结构一般比较笨重，在卡箍(或铆钉)上钉钉子，强度大大减弱，铆钉(铆钉)时一般噪音比较大，影响工人的健康。因此，目前除了桥梁、建筑、造船、重型机械、飞机制造等产业部门外，应用逐渐减少，被焊接和粘合取代。其次，铆钉的主要类型和标准铆钉的类型有所不同，并已标准化(GB/T863.1-1986 GB/T876-1986)。普

3、通机器中常用的铆钉在铆接后的形式，可以参照材料、结构和尺寸的说明文件，如图所示。三、铆钉的力和破坏形式、设计计算点铆钉的力和破坏形式如图所示。设计铆钉时，通常根据轴承状态和特定要求，根据相关专业技术规范或程序选择适当的铆钉类型和铆钉规格，进行铆钉的结构设计(如按铆钉形状和相关要求定位铆钉等)，然后分析铆钉力分析时可能发生的损坏形状，并进行必要的强度检查。进行力分析时，我们必须假设，1)铆钉组的每个铆钉都受到同等力。2)危险截面的拉伸或剪切应力、工作面的挤压应力均匀分布。3)铆钉连接表面没有摩擦力。4)铆钉接头不受弯矩影响。但是，实际上，在弹性范围内，铆钉沿力方向的相切应力、铆钉或孔壁之间的挤压

4、应力、钉孔附近每个截面上有铆钉的拉伸应力不是均匀分布的。但是，当达到塑性变形时，上述假设基本上可以成立。因此，可以根据材料力学的基本公式直接执行强度校核。应注意，使用的许用应力应根据相关专业技术规范或规程进行选择。铆钉的强度通过检验合格后，还必须根据技术规格提出铆钉工艺的要求。用单行搭接铆钉执行静态强度分析，如下所示。计算阴影部分，例如图中宽度与节距T(即与负载方向互垂的钉子距离)(边界E设定为符合规格，板块边被修剪的损坏形式不出现)。1)铆钉的拉伸强度条件表明，铆钉可承受的静态载荷可以通过2)铆钉的孔壁的挤压强度条件知道。铆钉的剪切强度条件表明，铆钉可接受的横向载荷为：牙齿铆钉可容纳的静态载

5、荷F应采取以上三种。如果上述三个茄子值相等，则求解D、T、等参数，就称为单行搭接铆钉的强度设计。11.2焊接，两个金属元件局部加热融化，然后捆绑在一起。牙齿连接方法称为焊接。广泛用于制造金属框架、集装箱外壳、机架等结构。焊接方法有多种，在机械制造业中常用的是属于熔化焊接的焊接、气焊、传记渣焊接，尤其是焊接。焊接可以分为电阻焊和电弧焊接。电阻焊：利用大低压电流通过焊接件时，在电阻最大的接头(焊接部位)产生强热量，使金属局部熔化的同时，通过机械压力形成的连接。电弧焊：利用焊机的低压电流在焊条(一个电极)和焊接件(另一个电极)之间形成的电路，在阳极之间产生电弧，熔化焊接部分的金属和电极。熔化的金属混

6、合并填充接缝形成(见图)。电弧焊接操作简单，连接质量好，使用范围广。我们主要介绍电弧焊接的基本知识。1，电弧熔接的形式和性质熔接件熔接后形成的接合部分称为熔接。根据空间中熔接件的相对位置，电弧熔接包括对接熔接、填角熔接等，熔接接合的基本形式包括对接、重叠和t形接合等。1，对接焊缝(见下图)力均匀，结构工艺好，能承受振动载荷。焊接件变厚时，要确保焊透，必须在焊接处预先加工凹槽。如果两个熔接件厚度不是很大，则可能不会打开槽。2、填角熔接搭接合和t型接合上的熔接称为填角熔接，用于连接不在同一平面内的元件。搭接接头中垂直于载荷方向的角焊缝称为端焊缝(图a)。平行于载荷方向的焊缝称为侧焊缝(图b)。与负

7、载方向不平行且不互垂的填角熔接称为斜熔接(图c)。在一个接头上有两个或多个茄子形状的角焊缝称为组合焊缝。接合重叠时，应力分布不均匀，疲劳强度降低。3，特点及铆接比较，焊接具有强度高、工艺简单、连接质量低、工人劳动条件好等优点，因此，相应功能越来越广，新的焊接方法也在迅速发展。另外，代替铸造焊接可以节省大量金属，徐璐可以很容易地制造其他材料的组合体，从而节省宝贵或稀有的金属。在技术创新、单一生产、新产品试制等情况下，采用焊接制造箱、机架等，经济性好。图中所示的焊接箱和齿轮示例、2、焊接件中常用的材料以及焊条焊接的金属结构中常用的材料为Q215、Q235、Q255是。焊接零件使用Q275、1550

8、碳钢、50Mn、50Mn2、50SiMn2等合金钢。在焊接中广泛使用各种钢材、板材和管材。杆的种类很多，必须根据具体要求从手册中选择。常用焊条型号为E4301、E4303、E5001、E5003等。模型编号中的前两个数字表示熔化金属的最小拉伸强度限制(例如，43表示B 43kgf/mm2 420MPa)，第三个数字“0”或“1”表示应用于不同位置的焊缝(平焊、垂直焊、回焊、十字焊)端焊缝通常仅用于承受拉力。侧面和组合焊缝可以承受拉伸和弯矩。填角熔接经常因切割而被破坏。焊缝强度计算通常假定应力均匀分布，不参与应力，从而简化计算并根据实验确定许用应力。这样做的原因是：1)熔接件负载时熔接附近的应力

9、分布很复杂，很难准确确定应力集中和内部应力。执行这些条件计算可能会大大简化计算。2)钎焊和焊接本身大部分是可塑性大的材料，对应力集中不敏感。3)设计和制造时可以采取多种措施，以避免应力集中和内部应力过度。常用的焊接载荷和强度计算公式可以参考教材，必要时也可以参考相关手册。4，为了确保焊接件的工艺和设计注意事项焊接质量，防止夹具、成本接触和焊接不足(见图)，焊接必须根据焊接件的厚度打开相应的凹槽形式。或者，必须执行常规倒角修剪过程。焊接前要清理和整理凹槽。典型的凹槽形式是熔化的金属冷却时收缩，在焊接中产生残余应力，从而导致零部件变形，如图所示。这不仅使焊接件难以获得正确的尺寸，还会影响焊接的强度

10、。因此，如果满足强度条件，则焊缝长度应根据实际结构尽可能短、分段焊接，并避免焊缝相交。此外，必须在焊接过程中采取措施，以便零部件冷却时具有较小的自由移动可能性。焊接后热处理(退火)以消除内部应力。另外，在焊接厚度不同的对接板时，应沿对接部分轻轻推或薄削厚板，以便焊接金属均匀熔化，负载时力流平稳过渡。设计焊接件时，必须正确选择母材料和焊条。根据焊接件的厚度选择接头和凹槽形状。合理布置焊缝和焊缝长度；正确布置焊接工艺，避免施工不便和残余应力源。对于具有强度要求的重要焊缝，必须按照相关行业的强度规格进行焊接大小检查，指定特定技术水平的焊工进行焊接，并谨慎执行焊后质量检查。11.3胶，1，胶及其应用胶

11、是在接合处之间涂上胶，硬化形成的连接。用于木工的涤纶塑料乳液(乳胶)粘合木材组件等很久以前就使用的可拆卸连接。但是采用附着在机械制造上的金属部件是近50年发展起来的新工艺方法。粘合的机制包括很多化学和物理因素，目前已经有多种茄子理论，但不能进行圆满的解释，这是目前各方面积极研究的课题之一。随着高分子化学，尤其是石化工业的迅速发展，粘接理论必将日益完善。目前，胶粘剂在机械、汽车、拖拉机、造船、化工、仪表、航空、宇宙等各工业部部门的应用越来越广泛。第二，常用胶粘剂及其主要性能和选择原则胶粘剂的品种多种多样，可以从不同角度分为多个类别。现在根据使用目的，分为以下三类茄子，简单介绍一下。1.结构胶等粘

12、合剂在室温下抗剪强度一般在8MPa以上，一般经历高、低温或化学的作用，性能不会下降，粘合剂能承受很大的负载。有苯酚醛有机硅胶粘剂、环氧酚醛树脂胶粘剂、环氧有机硅胶粘剂等。2，非结构胶粘剂等粘合剂在正常使用时具有一定的粘合强度，但在高温或过载时性能会迅速下降。聚氨酯粘合剂或酚氯丁橡胶粘合剂等。3、其他粘合剂是具有特殊用途(如防锈、绝缘、导电、透明、超高温、低温、耐酸、碱等)的粘合剂。例如环氧导电胶、环氧深冷胶等。机械制造中目前使用较多的是结构胶中的酚醛有机硅胶粘剂及环氧酚醛胶粘剂等。胶粘剂的主要性能包括粘合强度(耐热性、耐介质性、抗老化)、硬化条件(温度、压力、保持时间)、工艺性能(涂层性、流动

13、性、有效存储期限)和其他特殊性能(如防锈等)。)胶粘剂的机械特性取决于粘合材料、环境温度、固化条件、粘合剂厚度、工作时间、工艺水平等。例如，可用于粘合碳钢、合金钢、铝、镁、钛等合金和各种玻璃钢酚醛硅胶剂(不是牌子204)。粘合30CrMnSiA钢时，室温剪切强度为22.8MPa大于。200C时，剪切强度为15.8MPa大于。300C时，剪切强度为4MPa大于。胶粘剂选择原则主要是从胶粘剂使用要求和环境条件、粘合强度、工作温度、固化条件等方面选择胶粘剂品种，考虑产品的特殊性要求(如防锈等)和工艺上的便利性。此外，对于受一般冲击和振动的产品，弹性系数较小的粘合剂必须使用。在边应力条件下工作的粘合剂

14、必须选择与零件材料的膨胀系数类似的膨胀系数的粘合剂等。3，胶粘剂的基本工艺过程，1，胶粘剂粘合表面的制备粘合表面一般需要经过脱油处理、机械处理和化学处理。去除表格，显示油分和氧化层，改造表面粗糙度，达到最佳粘合表面状态。表面粗糙度通常应为3.21.6，过高或过低会降低粘合强度。2.粘合剂配方大部分是“多成分”，使用前必须根据规定的程序和正确的配方比例进行适当的配置。3，胶以适当的方法涂上胶(如喷雾、粉刷、滚筒、浸渍、贴纸等)，以确保厚度适当、均匀无纹理、气泡等。4、清洁粘合剂组装厚度，去除粘合剂接合处的多余粘合剂。5、硬化根据粘合剂使用要求、接合形式、接合面积等，适当地选择硬化条件(温度、压力

15、和保持时间)，使粘合剂硬化。6.质量检查对粘合剂产品进行x射线、超声波探伤、放射性同位素、激光全息摄影等无损检测，防止粘合接头出现严重缺陷。四、粘合接头的结构、力状态和设计点、粘合接头的一般结构如图所示。粘合接头的应力条件包括拉伸、剪切、剥离和分离等。实践证明：胶的剪切和抗拉能力强，分离和防止分离能力弱。粘合连接的设计要点如下：1)必须选择粘合剂以满足粘合零件的工作要求。2)合理选择接头形式；3)工艺参数的适当选择；4)充分利用粘合连接的载荷特性，使其尽可能承受剪切或拉伸载荷，而无需分离。特别是，分割负载渡边杏使用粘接接合。5)采取了添加紧固元素、在边缘使用卷边、增加粘合面积等结构防止脱模的措施，防止边缘或角上的接缝剥落。6)最小化粘合中的应力集中(例如，在粘合中斜切板材末端等)。7)有大冲击和震动的时候，粘合面之间要添加玻璃布层等缓冲减震材料。5、粘合和铆钉、焊缝比较粘合和铆钉、焊缝相比，1)质量低(一般可小于20左右)，材料利用率高的优点。2)不返回粘合剂附近母体材料的金相组织发生变化，冷却时液体不会发生变形和变形。3)因为是所有粘合面之间的粘合连接，应力分布比较均匀，所以耐疲劳，抗蠕变性好。4)异形、复杂、小而薄的元件、金属和非金属元件可以徐璐连接。5)所需设备简单，操作方