Практические занятия в школьных учебных мастерских
 Соединение листового металла

Операции слесарной обработки - соединение листового металла

Отдельные заготовки и детали из жести, тонколистовой стали и других листовых материалов соединяются между собой с помощью разъемных и неразъемных соединений. Разъемные соединен и я могут быть легко разобраны без повреждения сопряженных или крепежных деталей ( соединения болтовые, винтовые, шпоночные, клиновые и др.). Неразъемные соединения, как правило, не могут быть разобраны без повреждения или разрушения соединяющих элементов. Неразъемные соединения выполняются клепкой, фаль цевыми швами, паянием и др. Клепка представляет собой процесс неразъемного соединения деталей и отдельных узлов из листового или полосового металла с применением металлических заклепок. 
Заклепка (рис. 197) состоит из цилиндрического стержня, закладной и замыкающей головки. Закладная головка заклепки определенной формы (полукруглой, плоской и т. д.) изготавливается заранее; замыкающая головка образуется в процессе расклепывания стержня, выступающего над пакетом (набором) соединяемых деталей. 
Клепка - один из наиболее надежных способов соединения деталей. В результате клепки детали плотно стягиваются головками заклепок; стержень заклепки хорошо работает на срез, кроме того, между склепанными листами возникают значительные силы трения, препятствующие их взаимному сдвигу. Заклепочные соединения широко применяются в машиностроении (автомобилестроение, самолетостроение, судостроение и др.) и на строительствах различных металлических сооружений (каркасы высотных зданий, мосты и пр.). Материалом для изготовления заклепок служат алюминий, легкие алюминиевые сплавы, медь, мягкая углеродистая сталь. Для наиболее прочных и ответственных соединений, для изготовления заклепок применяются легированные стали. Как правило, в заклепочных соединениях применяются заклепки из того же материала, что и в соединяемых деталях. 
В промышленности заклепки изготовляются из стальной, медной, дюралюминовой отожженной проволоки в холодном состоянии на специальных высадочных автоматах. Стальные заклепки, предназначенные для соединения частей конструкции из цветных металлов, должны иметь антикоррозионное покрытие из цинка или кадмия. Заклепки из алюминиевых сплавов для предохранения от коррозии анодируют, то есть путем электролитической обработки создают на металле тончайшие искусственно полученные пленки окислов. Формы выступающих закладных головок стержневых заклепок бывают полукруглые, плосковыпуклые, плоские, полупотайные. В случае необходимости получения гладкой поверхности склепываемых листов применяются потайные заклепки, имеющие конусные закладные головки, с углом 90 и 120° (рис. 198)
Наибольшее применение имеют заклепки с полукруглой и потайной головкой. В условиях работы учебных мастерских при отсутствии необходимых заклепок их можно изготовить собственными силами из легких цветных металлов или сплавов при помощи несложного приспособления, устанавливаемого в тисках (рис. 199). Предназначенная для изготовления заклепок проволока предварительно режется на куски соответствующей длины. Зажав в тисках приспособление, закладывают в имеющееся в нем отверстие кусок проволоки. На выступающую часть проволоки устанавливают обжимку (положение которой фиксируется при помощи центрирующей пластинки). Нанося по обжимке удары молотком, закладной головке заклепки придают соответствующую форму. 
Для выполнения основных клепальных операций применяется следующий инструмент: обжимки, поддержки, натяжки и молотки различных типов. Обжимки (рис. 200, а) служат для осаживания стержня заклепки и придания замыкающей головке соответствующей формы. Обжимка представляет собой цилиндрический стержень, изготовленный из вязкой инструментальной стали марки У8. Ударная и рабочая части обжимки закаливаются и отпускаются. В зависимости от величины и формы головок заклепок рабочие поверхности обжимок делают гладкими, с небольшой выпуклой поверхностью или со сферическим углублением (лункой), под определенный диаметр головки заклепки. 
Поддержки (рис. 200, б) являются опорами, поддерживающими закладную головку заклепок во время образования замыкающих головок. В зависимости от подходов к месту клепки, формы и диаметров заклепок применяются те или иные по форме и весу поддержки. Вес поддержки имеет большое значение для качества заклепки. С увеличением диаметра расклепываемой заклепки применяются поддержки с увеличенным весом. В условиях мастерских удобно применять вместо поддержки массивную опору, изготовленную, например, из рельса (рис. 200, г), на конце которого установить специальную сменную матрицу для закладной головки. 
Натяжки (рис. 200, в) служат для уплотнения и стягивания листов перед расклепыванием стержня заклепки до образования замыкающей головки. Надев натяжку на стержень заклепки, наносят удары по натяжке молотком и буртиками прижимают склепываемые изделия друг к другу. При этом обязательно следует применять поддержку для поддерживания закладной головки заклепки. Подбор натяжек производится в зависимости от диаметра стержня заклепки в соответствии с таблицей 14. При клепке в качестве ударного инструмента применяются молотки ручные и механизированные. При ручной клепке применяются слесарные молотки, чаще с квадратным бойком. Вес молотка для - клепки выбирается также в зависимости от диаметра стержня заклепки по той же таблице. В заводских условиях при клепке применяются пневматические клепальные молотки (рис. 201) различных конструкций и размеров, работающие при помощи сжатого воздуха, получаемого о компрессора, давлением 5 ат. Пневмомолотки значительно ускоряют и облегчают клепку. 
Применение клепальных прессов (пневмогидравлических, пневморычажных, электромеханических и др.), производящих одиночную и групповую клепку, дает еще большие преимущества: значительно повышает производительность труда, улучшает качество заклепочного соединения, уменьшает шум при клепке и т. д. Отличие прессовой клепки от клепки вручную или с помощью пневмомолотков заключается в том, что постановка заклепки нужной формы и размеров производится не ударным воздействием через обжимку молотка, а путем постепенного давления обжимки - (штампа) пресса, равномерно осаживающего стержень заклепки. Различают два основных метода клепки: прямой и обратный. Прямой метод клепки обычно применяется в открытых конструкциях и заключается в том, что удары, наносимые молотком через обжимку, производятся со стороны стержня при образовании замыкающей головки; головка закладная находится на поддержке. Ручная клепка по прямому методу производится в следующей последовательности (рис. 202)

а)

после подгонки склепываемых листов производят сверление заклепочных отверстий. Отверстия сверлят строго под прямым углом к плоскости деталей; 

б)

в изготовленное отверстие подручный, то есть помощник клепальщика, вставляет заклепку; при этом закладная головка должна опираться на плоскую или фигурную поддержку, закрепленную в тисках или находящуюся в руках подручного; 

в)

со стороны выступающей части стержня клепальщик устанавливает натяжку и наносит по ней два - три удара молотком. Натяжка своими буртиками плотно осаживает (поджимает) склепываемые листы друг к другу; 

г)

сияв натяжку, клепальщик расклепывает стержень заклепки с помощью слесарного молотка, осадив стержень заклепки примерно на половину. Поверхность бойка молотка должна быть перпендикулярна оси заклепки; 

д)

для придания замыкающей головке полукруглой формы устанавливают на нее обжимку, окончательно формуют замыкающую головку, поворачивая обжимку после каждого удара. 
Обратный метод клепки применяется главным образом при клепке в труднодоступных местах и заключается в том, что удары наносятся по закладной головке, а замыкающая головка образуется в результате ударов стержня заклепки о поддержку. Последовательность проведения ручной клепки при обратном методе показана на рисунке 203. При нанесении ударов по обжимке со стороны закладной головки выступающий стержень заклепки, ударяясь о поддержку, постепенно осаживается и образует головку. При механизированной клепке последовательность процесса остается без изменения, но взамен ручной обжимки расклепывание заклепок производится обжимкой, вставленной в пневмомолоток (рис. 204, а) или находящейся в прессе (рис. 204, б). В зависимости от температурного состояния заклепок клепка бывает холодная и горячая. 
При холодной клепке высадка стержня и формование замыкающей головки заклепки выполняется в холодном состоянии. Таким способом производится клепка заклепками диаметров до 8 - 10 мм. При горячей клепке заклепки предварительно разогреваются до определенной температуры (до красного каления) и оформление замыкающей головки производится в нагретом состоянии. Клепку дюралюминовыми заклепками производят только холодным способом. При клепке деталей в холодном состоянии отверстие под заклепку берется на 0,1 - 0,2 мм больше диаметра заклепки, а при горячей - больше на 0,5 - 1,0 мм. Это делается для того, чтобы стержень заклепки мог легко войти в изготовленное отверстие. Диаметр отверстия под заклепку, точнее - диаметр сверла, в зависимости от диаметра стержня заклепки приводится в таблице 15. За длину заклепок с выступающими головками принимается их размер от внутренней плоскости закладной головки до конца стержня. Длина заклепок с потайными головками измеряется от верхней плоскости головки до конца стержня. 
Выбор длины стержня заклепки производится в зависимости от толщины склепываемых листов или, как говорят, от толщины склепываемого пакета. Очевидно, что в длину стержня заклепки должен войти и тот припуск, который необходим для образования замыкающей головки той или иной формы. При излишней длине заклепки замыкающая головка получится неправильной формы, она отклонится в сторону и будет иметь недостаточную прочность. При недостаточной длине заклепки замыкающая головка будет укороченной, неполноценной и недостаточно прочной. Для подсчета длины заклепок для средних диаметров с учетом формы замыкающих головок применяются следующие формулы (рис. 205)
а) L1=S+l,5D (для заклепок с полукруглой головкой), 
б) L2=S+1.1D (для заклепок с потайной головкой). В этих формулах: 
L - длина заклепки; 
S - сумма толщин склепываемых листов; 
D - диаметр стержня заклепки. 
Место соединения деталей с помощью ряда заклепок носит название заклепочного шва. Заклепочные швы подразделяются на прочные, хорошо сопротивляющиеся действующим на шов усилиям; плотные, то есть герметичные, не пропускающие газов или жидкостей и прочно - плотные - сочетающие в себе требования достаточной прочности и плотности (например, в паровых котлах). Расположение соединяемых деталей одна относительно другой определяет вид заклепочного соединения. Различают два вида заклепочных соединений: внахлестку (рис. 206, а), когда один лист металла накладывается на другой и встык (рис. 206, б), когда два листа или детали соприкасаются торцами и соединяются при помощи одной или двух накладок. 
В зависимости от необходимой прочности в каждом из видов заклепочного соединения заклепки могут располагаться в один, два и, реже, в три ряда, то есть швы бывают однорядные, двухрядные и трехрядные. Практически обеспечение прочности, приближающейся к прочности основного материала склепываемых деталей, достигается в двухрядных швах. Очень немного прибавляет третий ряд. Поэтому делать многорядные заклепочные швы нецелесообразно. Заклепки в швах располагаются обычно в шахматном порядке. В заклепочных швах (рис. 207) шаг между заклепками - t, то есть, расстояние между центрами заклепок, и расстояние от центра заклепки до края листа - а, принимаются на основании следующих правил: для однорядных швов: t=(3 - 8)d; расстояние а=1.5d; для двухрядных швов: t = 4d; расстояние между рядами заклепок l=2d; расстояние а= (1,5 - 2,5)d в зависимости от характера изготовленного отверстия. Процесс клепки состоит из следующих операций: 
1) подгонка склепываемых листов и деталей; 
2) разметка мест установки заклепок; 
3) сверление заклепочных отверстий; при очень тонком материале только для неответственных соединений вместо сверления отверстия допускается пробивать бородком; 
4) установка заклепок в отверстия; 
5) осадка (натягивание) материала; 
6) осаживание (расклепывание) стержня заклепки с последующим оформлением замыкающей головки. 
В размеченных местах установки заклепок производится кернение. Керны (углубления) при сверлении отверстий предохраняют сверло от соскальзывания с намеченного центра. При наличии длинных и многорядных заклепочных швов вместо разметки рекомендуется вести накернивание по заранее изготовленному шаблону. При сверлении заклепочных отверстий необходимо тщательно следить за тем, чтобы в процессе сверления не происходило смещения склепываемых листов или деталей. Для предотвращения этого следует поступать так: 
а) по краям и в двух - трех местах в середине склепываемых листов предварительно засверлить несколько отверстий, в которые временно поставить болты, специальные фиксаторы или контрольные заклепки; благодаря этому сверление всех остальных отверстий под заклепки будет происходить без смещения листов.; 
б) склепываемые листы перед сверлением следует плотно прижать , друг к другу двумя - тремя ручными тисочками, после чего произвести сверление отверстий по всему шву. Тисочки снимаются после постановки нескольких фиксаторов или контрольных заклепок. 
При потайной клепке, помимо отверстия для стержня заклепки, требуется подготовить гнездо для закладной головки. Подготовка гнезд при потайной клепке производится различными способами в зависимости от толщины склепываемых листов и деталей. Так, при малой толщине отдельных листов до 0,8 - 1,0 мм производится штамповка гнезда, а при толщине свыше 1 мм - раззенковка отверстия (рис. 208). При незначительной толщине склепываемых листов штамповка гнезд производится с помощью конусообразного пробойника, путем вдавливания закладной головки потайной заклепки, или при помощи пуансона и матрицы, установленных на специальных прессах. Пуансон представляет собой верхнюю часть штампа, входящую при штамповке в соответствующее углубление или сквозное отверстие в нижней части штампа, называемой матрицей. В штампах производится необходимая деформация металла. При толщине листов свыше 1 мм. образование гнезд под потайные заклепки достигается зенкованием. 
Зенкование отверстий производится сверлами большего диаметра, зенкерами с направляющими шпильками, сборными зенкерами со сверлом. Для соединения тонких листовых металлов, а также неметаллических эластичных материалов, не требующих высокой прочности (кожа, фибра, текстиль, плексиглас и др.) или при клепке в труднодоступных местах, помимо стержневых заклепок, широко применяют трубчатые и пистонные заклепки. Трубчатые заклепки изготавливаются из мягкой углеродистой стали или из медных и алюминиевых сплавов и представляют собой трубочки, имеющие следующие размеры: диаметр от 4 до 10 мм, при толщине стенок от 0,5 до 1,5 мм и длине дб 30 мм. Один конец этой трубочки развальцован наружу, представляя собой закладную головку. Пистонные заклепки или пистоны - это те же трубчатые заклепки, но более короткие, они имеют длину до 5 мм при толщине стенок 0,2 - 0,3 мм. 
В процессе соединения деталей трубчатые заклепки и пистоны плотно вставляются в изготовленные заклепочные отверстия. Под развальцованный буртик трубочки устанавливают специальную поддержку, а другую ее сторону развальцовывают кернером, слесарным молотком или специальной обжимкой (рис. 209). При соединении трубчатыми заклепками хрупкого или мягкого материала, под головки заклепок рекомендуется подкладывать шайбы. В случае одностороннего подхода к склепываемым деталям трубчатая заклепка или пистон ставится развальцованной частью наружу, после чего в отверстие трубочки вводят крючок спёциального инструмента - пистонницы. Плавно поджимая рукоятку пистонницы левой рукой, правой вращают верхнюю ручку (рис. 210). Поднимаясь вверх и одновременно вращаясь, крючок пистонницы развальцовывает пистон или недлинную трубчатую заклепку. 
Длину выступающей части трубчатой заклепки для образования развальцованной головки рекомендуется брать равной около 3. мм. Шаг трубчатых заклепок или пистонов устанавливается от 5 до 25 мм, а расстояние от края листа до центра пистона - 1,5 диаметра. В случае необходимости герметизации отверстий при трубчатой и пистонной клепке их заливают мягким припоем, употребляя в качестве флюса канифоль. Чтобы припой не протекал внутрь детали, отверстия предварительно забиваются асбестовыми или деревянными пробками. Основными причинами дефектов при клепке являются следующие. (рис. 211)
1 - взята недостаточная длина стержня заклепки; 
2 - косо просверлены отверстия; 
3 - несоответствии диаметров отверстия в материале и стержня заклепки; 
4 - неплотное прижимание склепываемых листов и деталей друг к другу (плохая натяжка); 
5 - пользование обжимками, натяжками и поддержками несоответствующими размерам заклепок; 
6 - пользование неотполированным инструментом; 
7 - зарублена головка заклепки. 
Иногда при исправлении брака или при ремонтных работах, возникает необходимость разобрать, заклепочное соединение или заменить неправильно поставленную заклепку. Для этих целей в центре головки заклепки кернером делают углубления, после чего сверлят отверстие на глубину головки, применяя сверло диаметром меньшим диаметра стержня заклепки. Затем головку заклепки отламывают, вводя в отверстие бородок соответствующего диаметра, или срубают зубилом, а стержень выбивают из отверстия при помощи бородка (рис. 212). При установке новой заклепки в старое отверстие рекомендуется ставить заклепку большего диаметра, для этого, если нужно, рассверлить отверстие под утолщенную заклепку. Соединение листового материала с помощью фальцевого шва. Одним из основных способов соединения тонкого листового материала (белой или луженой жести, меди, латуни) является соединение фальцевым швом. 
Фальцем называется загиб, производимый для скрепления «замком» листового материала. Фальцевый шов представляет собой соединение, при котором два листа скрепляются отогнутыми кромками, плотно прижатыми друг к другу. По своей конструкции фальцевые швы бывают одинарные, двойные, комбинированные (полуторные) и угловые, а по виду - лежачие и стоячие. Кроме того, применяют также реечные соединения (рис. 213).Одинарные фальцевые швы применяют в тех случаях, когда от шва не требуется повышенной плотности и прочности. Двойные фальцевые швы применяются при необходимости придать шву высокую плотность и прочность. Лежачие фальцевые швы применяют главным образом при изготовлении продольных швов, а стоячие - для поперечных соединений (изготовление кровли из листовой стали и пр.). 
Угловые фальцевые швы применяют для донных соединений и соединений в переходных углах прямоугольных звеньев, а реечные фальцевые швы - в случаях необходимости выполнения прог дольных замыканий в переходных тройниках и пр. При изготовлении фальцевых швов применяется опорный, ударный и разметочный инструменты (рис. 214). В качестве опорного инструмента применяются угольники из листовой стали размером 50×50 мм, врезанные заподлицо с крышкой верстака или брусок - оправка из квадратной стали сечением 40×40 мм с гладкими ребрами, который закрепляется на верстаке. Ударным инструментом служат молотки стальные весом 200 и 400 г и деревянные молотки - киянки, изготовленные из твердых пород дерева - березы, бука и др. Для подсечки фальцев применяется оправка, называемая фальцменсель. Ширина загибаемых кромок принимается равной десятикратной толщине материала. 
При разметке листов ширина отгибаемых кромок при одинарном стоячем шве принимается равной одинарной ширине фальца на одном листе и двойной ширине на другом листе, таким образом общий припуск, потребный для образования одинарного стоячего фальцевого шва, равен тройной ширине фальца; аналогично рассчитывается общий припуск при других формах швов. Соединение двух листов металла с изготовлением одинарного лежачего шва производится в следующем порядке: 
1). Определяется ширина загибаемых кромок, и на одной стороне листа с помощью измерительной линейки и чертилки (или простым карандашом для дюралюмина) наносят линию, ограничивающую ширину фальцевого шва. В некоторых случаях бывает целесообразно на обратной стороне листа отложить двойную ширину шва, с прибавлением по 1 мм на подсечку фальца (рис. 215)
2) Размеченный лист кладут на угольник или четырехгранный брус, закрепленные на верстаке, и совмещают линию разметки с краем угольника. Придерживая лист левой рукой, легкими ударами киянки наносят удары по его выступающему краю, отгибая кромку под прямым углом. При большой длине загибаемого листа на его концах рекомендуется предварительно сделать два маячных отворота (рис. 216, а), после чего отгибают всю кромку (рис. 216, б). 3) Переворачивают лист отогнутой кромкой вверх и плавно ее загибают, оставляя зазор между кромкой и листом, равный толщине материала (рис. 216, в, г)
4) Точно таким же способом производят разметку и подготовляют кромку на втором листе. 
5) Подготовленные листы соединяют «в замок»; при этом кромки листов входят друг в друга; шов уплотняют ударами киянки (рис. 216, д)
6) Для придания (прочности и хорошего вида производят подсечку шва, то есть уплотняют его с помощью металлической планки и стального молотка(рис. 216, е)
В случае необходимости, дополнительного уплотнения, шов окончательно обжимают фальцмейселем. 
7) При необходимости создания швов большей плотности их рекомендуется пропаивать. 
Для придания большей прочности изготавливаются двойные или полуторные швы, при которых кромки каждого из соединяемых листов загибают по два раза, оставляя зазор' между фальцами. Далее оба фальца вводят один в другой, плотно обжимают шов ударами киянки или с помощью фальцмейселя и, если надо, делают подсечку. 
Паяние (или пайка) представляет собой процесс плотного соединения отдельных металлических деталей с помощью расплавленного металла или сплава, называемого припоем. Основной металл при паянии находится в твердом состоянии, а припой в расплавленном. Припой, вводимый между соединяемыми деталями, заполняет зазор между ними и под действием капиллярных сил проникает (диффундирует) в поры основного металла. При охлаждении припой затвердевает, образуя прочное механическое соединение деталей друг с другом. С помощью паяния можно соединять самые разнообразные металлы, как - то все марки углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и их сплавов, твердых сплавов и пр. 
Несколько затруднено паяние чугуна, а паяние алюминия и его сплавов может быть выполнено только с применением специальных припоев и флюсов. В зависимости от тугоплавкости и прочности применяемых припоев различают паяние мягкими припоями и паяние твердыми припоями. Мягкие припои составляются, на основе сплавов олова, свинца и других металлов в различных пропорциях и имеют температуру плавления от 180 до 300°С, припои особо легкоплавкие имеют температуру плавления от 70 до 160°С. Применяются мягкие припои в тех случаях, когда от паяного шва не требуется высокой механической и термической прочности (предел прочности до 5 - 7 кг/мм - ). Твердые припои составляются на основе медноцинковых и серебряных припоев и их сплавов с температурой плавления от 500 до 900°С. Применяются твердые припои при необходимости получения емпературоустойчивого паяного шва с высокой механической прочностью (до 50 кг/м²). 
Химический состав, обозначение и примерное назначение некоторых припоев приведены в таблице 16. Припои оловянно - свинцовые обозначаются буквами - ПОС; медно - цинковые - ПМЦ и т. д. Цифры после условного бозначения показывают процентное содержание олова или меди в данных припоях. Припои, в котором содержится одна часть олова и две части свинца (ПОС - 33), называется третником, а при содержании олова и свинца по 50% - половинником. Более редко применяются припои для паяния алюминия и его сплавов. Припои обычно выпускаются промышленностью в виде прутков лент, дроби и паст определенных марок. При отсутствии готовых припоев их можно изготовить самостоятельно. 
Приготовление припоя производится путем сплавления отдельных металлов, входящих в состав припоя в нужном процентном соотношении, определяемом по весу. Так, для приготовления оловянно - свинцовых припоев (ПОС) отвешивают необходимое количество олова и свинца. В тигле или в стальном ковше, нагреваемом слабым пламенем горна или паяльной лампы, сначала расплавляют свинец (Т° пл = 327° С); потом небольшими порциями в него добавляют олово (Т° пл = 232°С) и если нужно другие, более легкоплавкие металлы. 
При плавлении металлов поверхность сплава рекомендуется засыпать мелким сухим березовым углем слоем 10 - 15 мм для предохранения металла от быстрого окисления. Хорошо перемешав металл с помощью стеклянного или металлического стержня и не допуская его перегрева, жидкий сплав выливают в формы (горизонтально уложенные стальные желоба, листы или формы из гипса, древесины и пр.). Для мелкой паяльной работы (пайки проводов и др.) можно приготовить пасту тиноль, которая может быть расплавлена на свече, даже на спичке. 
Для получения пасты тиноль заготовляется хлористое олово и равное по весу количество цинковых опилок, приготовленных с помощью напильника. Полученную смесь тщательно растирают ДО образования густой пасты. Хранят пасту в плотно закрывающейся стеклянной или металлической баночке. При паянии места спая густо смазываются пастой и подогреваются на спиртовке, свечке или спичке; паста при этом легко плавится и при остывании достаточно прочно соединяет сплавляемые металлы. При отсутствии готового твердого припоя для паяльных работ может быть использована латунь марок Л - 68 и Л - 62 в виде латунной проволоки, прутков или ленточек, нарезанных от листа. К припоям предъявляются следующие требования: 
1) температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления основных спаиваемых металлов; 
2) припой должен быть жидкотекучим, то есть хорошо заполнять зазоры между спаиваемыми поверхностями и хорошо проникать в поры металла; 
3) необходима смачиваемость и взаимная растворимость припоя и спаиваемых металлов для нормального протекания процесса диффузии (так, например, свинец Не смачивает и не пристает к меди и не может служить для нее припоем) 
Поверхности деталей, подлежащие спайке, должны быть предварительно очищены механическим или химическим путем от всевозможных загрязнений, пленок, окислов, жира, остатков старого припоя и т. д. Механическая очистка деталей производится при помощи металлических щеток, напильников, шаберов и наждачных шкурок; места, подлежащие спаиванию, тщательно зачищаются до металлического блеска. 
Химическая очистка и защита от окисления соединяемых зачищенных поверхностей и самих припоев в процессе паяния производится путем применения протрав и флюсов. Протравы применяются для очистки спаиваемых поверхностей металлов от окисных пленок в тех случаях, когда место спая невозможно очистить каким - либо другим способом. Протравами при паянии изделий из стали служит 50% водный раствор соляной кислоты или 15% раствор серной кислоты, а при паянии меди, латуни и бронзы - азотная кислота. 
Под влиянием кислот шереховатая поверхность и окалина металла разрушаются и через несколько минут в зависимости от состояния поверхности травление прекращают. Для предотвращения коррозии металла места травления промывают 10% раствором каустической соды, нагретой до температуры 60 - 70°, в течение 5 - 20 минут и удаляют остатки окалины металлической щеткой. Удаление щелочи производят путем промывания деталей в проточной горячей воде. Флюсы. - специальные химические вещества, применяемые для удаления окислов и предохранения спаиваемых металлов от окисления в процессе паянии. По характеру действия флюсы делятся на две основные группы: 
а) флюсы, растворяющие окисные пленки и хорошо очищающие место спая. К этой группе флюсов относятся хлористый цинк, соляная кислота, бура, борная кислота и др. 
б) флюсы, образующие на спаиваемой поверхности защитные покрытия, предохраняющие место спая от окисления. К второй группе флюсов относятся канифоль, смолы, стеарин, терпентин и др. 
Паяние мягкими припоями бывает кислотное - с применением в качестве флюсов хлорного цинка или технической соляной кислоты и бескислотное - при котором флюсы не содержат кислот. Для удаления флюса при кислотном паянии требуется тщательное промывание изделия в горячей воде, но и при этом не исключена возможность появления коррозии. Бескислотное паяние применяется для получения чистого шва. Состав наиболее употребительных флюсов и их примерное назначение приведены в (таблице 17). Изготовление флюсов для кислотного паяния требует аккуратности, умения обращаться с кислотами и знания правил по технике безопасности. При разбавлении кислоты водой никогда нельзя вливать воду в кислоту, а надо кислоту вливать в воду. 
Кроме флюсов, указанных в таблице, существует ряд других рецептов различных флюсов и смесей. Нередко в промышленности применяются прутки припоя, образующие флюсы на спаиваемых поверхностях. При паянии мягкими припоями для разогрева места спая, расплавления припоя и распределения его по спаиваемым поверхностям применяется специальный инструмент, называемый паяльником. Формы и размеры паяльников зависят от формы, веса соединяемых деталей и от подхода к спаиваемым местам. Широко применяются паяльники двух типов: паяльники периодически нагреваемые - молотковые и торцовые и паяльники непрерывного действия, нагреваемые электроэнергией (электрические), бензиновые, газовые и др. Наибольшее распространение получили паяльники молоткового тина (рис. 217, а), представляющие собой круглый или квадратный кусок красной меди, закрепленный на стальном стержне. 
Передняя кромка головки паяльника изготавливается в виде клина с углом заострения 30 - 40° и называется жалом; тыльная тупая часть - называется обушком. Поверхность головки паяльника должна быть гладкой, чистой и не должна иметь раковин. Жало делается слегка закругленным и обязательно облуживается. Вес паяльников обычно бывает от 200 до 1500 г. Чем массивнее соединяемые детали, тем большего веса должен быть паяльник. Для паяния деталей в закрытых, труднодоступных местах применяются торцовые паяльники (рис. 217, б). Применение красной меди для головки паяльника объясняется тем, что она обладает хорошей теплопроводностью и способностью аккумулировать тепло. Нагрев паяльников периодического действия производят на газовой горелке, в пламени паяльной лампы, на раскаленных углях, в электропечах и других нагревательных устройствах. 
Нагрев паяльников производят со стороны обушка до температуры 400 - 450°. При нормальном нагреве обушок паяльника принимает цвета от ярко - медного до темно - вишневого, и если нагретый паяльник поднести к тыльной стороне ладони, на расстояние 80 - 100 мм, то от него будет чувствоваться жар. При недостаточном нагреве паяльника он не пропревает металл и не дает качественного паяния. Перегрев паяльника до температуры 600° и выше, до темно - красного цвета - не разрешается, так как медь будет энергично окисляться, плохо 'сохранять тепло и не держать полуду; кроме того, медь при перегреве поглощает олово, остающееся на; паяльнике, отчего жало становится хрупким, с зазубринами. В настоящее время получили широкое применение электрические паяльники непрерывного действия (рис. 218). Электропаяльники удобны в работе и обеспечивают постоянную температуру нагрева до 400 - 450°; они изготавливаются с питанием низковольтным напряжением 24 - 40 в, являющимся более безопасным в работе, но требующим наличия понижающих трансформаторов и с напряжением 127 и 220 в, что удобнее для применения в обычных условиях. 
Электропаяльники допускают применение сменных стержней различной формы: прямых и изогнутых в зависимости от удобства подходов к месту паяния. Бензиновый паяльник представляет собой комбинацию бензиновой горелки с рабочей головкой 'паяльника; газовые паяльники нагреваются пламенем газовой горелки. При паянии твердыми припоями применяются приборы, дающие более высокие температуры нагрева: паяльные лампы, газовые горелки и пр. При паянии очень мелких изделий (часовых и ювелирных) применяют паяльную трубку, которая представляет собой латунную трубку диаметром 3 - 5 мм и длиной до 250 мм с суживающимся соплом, имеющим выходное отверстие диаметром 1,5 - 2 мм. Направляя узкий конец трубки в середину пламени спиртовой лампы, стеариновой свечи и т. п., через другой конец трубки работающий вдувает воздух, отклоняя факел пламени к спаиваемому предмету; при этом температура нагрева повышается до 800 - 1000°. 
Паяльная лампа (рис. 219) используется в качестве источника тепла ори паянии мягкими и твердыми припоями, так как нагрев лампой может производиться до температуры 1000 - 1200°. С помощью паяльных ламп нагревают соединяемые детали и расплавляют припои. Подготовка паяльной лампы к работе, ее разжигание и обращение с ней требует твердых знаний о ее эксплуатации, а также соблюдения правил техники безопасности. Паяльная лампа требует постоянного внимательного ухода и умелого с ней обращения во избежание несчастных случаев, взрывов и пожаров. 
В первую очередь следует помнить, что: 
1) заправлять лампу можно только керосином; применение бензина категорически запрещается. Специальные бензиновые лампы в учебных мастерских применять также недопустимо; 
2) наливать в лампу горючее следует не полностью, а только на 3/4 емкости резервуара; 
3) при разжигании лампы перед горелкой ставят экран, сделанный из кирпича или металлического листа, так как горючее, не успевшее испариться, может быть выброшено длинной горящей струей; 
4) пламя лампы при нормальном горении должно иметь голубоватый или светло - синий цвет, причем максимальная температура пламени развивается на расстоянии примерно 2/3 его длины. 
Соединение отдельных частей или деталей при паянии производится различными способами: внахлестку, встык, на ус и др (рис. 220).Соединение внахлестку является наиболее прочным; взаимное перекрытие деталей берется от 5 до 20 мм. При соединении деталей встык требуется очень точная подгонка деталей, прочность соединения уменьшается, но зато на поверхности изделий отсутствуют выступающие части. Соединения на ус достаточно прочны и не имеют выступающих частей, но требуют очень тщательной пригонки соединяемых деталей и точно выдержанной величины зазора. 
Технология паяния. Паяние включает в себя следующие операции: очистку и плотную подгонку соединяемых деталей; облуживание и подготовку паяльника; нагрев спаиваемых деталей и удаление окислов с помощью флюсов; ввод припоя в зазор между деталями и очистку шва. Чтобы поверхности спаиваемых деталей хорошо смачивались припоем и последний приставал к ним, детали должны быть тщательно очищены от грязи и окислов и обезжирены. Получение чистой поверхности деталей производится путем механическим (напильниками, шаберами, наждачными шкурками или шлифовкой на наждачных кругах) или химическим (промывка бензином, протравливание кислотой и т. д.). 
Для удаления окисной пленки и обезжиривания производят протравливание - промывку поверхности в водном растворе соляной или серной кислоты (одна часть серной кислоты и четыре - пять частей воды); протравы наносятся на поверхность металла на 10 - 15 минут помазком, сделанным из пакли. Смазывание и очистку повторяют до тех пор, пока не будут удалены окислы, ржавчина и пр. Очищенную и протравленную поверхность тщательно промывают щелочным раствором (раствором извести и др.) для нейтрализации кислоты, после чего изделие насухо протирают ветошью. 
В производственных условиях при подготовке к паянию или лужению больших поверхностей операции травления и нейтрализации проводят обязательно при наличии резиновых перчаток, фартука и очков во избежание ожогов и порчи одежды. Плотная пригонка соединяемых деталей производится для получения определенной величины зазора между ними с целью образования тонкого и прочного шва. Обычно этот зазор устанавливают в пределах десятых и сотых долей мм. 
Для паяния мягкими припоями необходимо хорошо подготовить паяльник. Периодически нагреваемые паяльники приходится неоднократно нагревать, не допускай их перегрева. 
Характерными признаками перегрева паяльника являются: 
а) нагрев обушка паяльника не до темно - вишневого, а до темно - красного цвета; 
б) сгорание полуды на его рабочей части, что характеризуется появлением синей пленки окисла при присоединении рабочей части паяльника к припою; 
в) появление клубов белого дыма при соприкосновении рабочей части паяльника с нашатырем; 
г) появление желтых и фиолетовых оттенков на луженой части паяльника при вытирании его о мокрую тряпку. Нормально паяльник имеет белую облуженную поверхность. Перегретый паяльник имеет сильно окисленную поверхность, припой к ней не пристает и паяльник становится непригодным для работы. Перегретые паяльники должны быть охлаждены, зачищены и вновь облужены. Облуживание паяльников по мере надобности производится в следующем порядке: 
1) рабочие грани паяльника, окислившегося после перегрева, предварительно опиливают драчевым напильником и на жале напильника образовывают несколько закругленную фаску; 
2) нагретый до нормальной температуры 400 - 450° паяльник для очистки от окислов, зачищенной рабочей частью натирают о кусок нашатыря или его жало слегка смачивают хлористым цинком; 
3) паяльник быстро переносят на припой и растирают рабочими гранями небольшой кусочек припоя. Припой, расплавившись, тонким блестящим слоем полуды покрывает рабочие грани паяльника. Облуживание паяльника можно вести на куске наштыря, имеющем углубление для припоя. 
Для обеспечения неподвижности спаиваемых деталей во время пайки относительно друг друга их закрепляют ручными тисками, клещами, плоскогубцами, струбцинами или связывают мягкой стальной проволокой. На подготовленные спаиваемые поверхности наносятся флюсы; жидкие флюсы наносятся кисточкой или палочкой, пастообразные - деревянной лопаткой. Нагретый до нужной температуры паяльник вынимают из очага нагрева, его жало очищают о кусок нашатыря и накладывают на кусок припоя или погружают в расплавленный припой. Паяльник с захваченными им каплями припоя переносят на место спая, медленно и равномерно перемещают по опаиваемому шву; при этом шов прогревается и припой заполняет зазор между деталями. Далее нагрев шва прекращают, снимают паяльником излишки припоя и дают изделию остыть, оставляя спаиваемые детали неподвижными относительно друг друга. 
Если на шов невозможно нанести паяльником припой, то его кладут на место спая кусочками и затем расплавляют, нагревая шов тем или иным способом, например, газовой горелкой и др. Если в процессе паяния припой не расходится по шву, то эти места вторично покрывают флюсом. В случае применения флюсов, химически действующих на металл, шов тщательно промывают в теплой или щелочной воде и с помощью шабера или напильника удаляют излишки припоя. На рисунке 221 приведена схема процесса паяния мягкими припоями. При спаивании электрических проводов или деталей электро приборов пользуются бескислотными флюсами, обычно канифолью. При такой пайке паяльник очищают также твердой канифолью. 
Спаиваемые детали очищаются механически (напильником, ножом и т. д.) до чистого металлического блеска и потом промываются (обезжириваются) спиртом или бензином. Облуженным и очищенным канифолью паяльником захватывают припой и наносят его на спаиваемые поверхности, на которые предварительно рекомендуется нанести расплавленную паяльником канифоль. Очень удобно пользоваться для нанесения на спаиваемую поверхность канифолью, растворенной в спирте. Спирт при растворении канифоли остается совершенно жидким и немного меняет цвет на прозрачно - желтый. При нанесении на спаиваемую поверхность такой смеси происходит одновременно ее обезжиривание и предохранение от окисления; в результате пайка получается очень чистой. 
Лужением называется покрытие поверхности деталей тонким слоем полуды - олова или оловянно - свинцовых сплавов. Лужение применяется для предохранения поверхностей деталей, изготовленных из стали, меди и латуни, от окисления; в ряде случаев лужение применяется для покрытия посуды. Поверхность обслуживаемых изделий весьма тщательно очищают от грязи, жиров, ржавчины и окислов путем механической и химической очистки, также как для паяния, после чего для предохранения подготовленной поверхности от окисления, ее смазывают хлористым цинком и сверху посыпают порошком нашатыря. 
После этого изделие подогревается на равномерном газовом пламени, на паяльной лампе или на древесных углях; при этом смазанная поверхность изделия должна находиться в горизонтальном положении и быть обращенной вверх. При нагреве изделия до температуры плавления припоя (200 - 250°) и после того как хлористый цинк закипит, поверхность изделия быстро натирают прутком припоя или посыпают порошкообразным припоем с небольшим количеством нашатыря. Расплавленный припой растирают чистой паклей или тряпкой, чтобы он распределился по поверхности изделия ровным тонким слоем. Можно облуживать также окунанием деталей в ванну с расплавленным припоем. 
После лужения изделие следует промыть в теплой воде или в растворе извести для удаления остатков кислоты, хлористого цинка, нашатыря и других веществ, могущих вызвать процесс коррозии. Правильно облуженная поверхность изделия должна иметь блестящий серебристый цвет. Процесс паяния твердыми припоями производят следующим образом. Проводится такая же подготовительная работа, как и при паянии мягкими припоями (механическая и химическая очистка поверхностей деталей, плотная подгонка деталей друг к другу в месте спая; скрепление соединяемых деталей друг к другу струбцинами, проволокой и т. д.). Делают тщательную плотную подгонку, пропиливание соединяемых деталей - встык, взамок, внахлестку (рис. 222)
Вкачестве флюса применяют буру, которую смешивают с водой и приготовляют в виде тестообразной массы, которую с помощью лопаточки наносят на шов.Иногда порошкообразный припой примешивают к тестообразной массе буры или тонкие пластинки и кусочки припоя накладывают на место шва. Нагрев спая производится до температуры паяния припоя пламенем паяльной лампы с помощью паяльной трубки или в кузнечном горне на древесных углях. По мере нагревания бура будет пузыриться, плавиться и превращаться в стекловидную массу, а после нее начнет плавиться и припой. Припой будет заполнять зазоры менаду деталями, вытесняя буру. После расплавления припоя изделие аккуратно снимают с огня и держат его в таком положении, чтобы припой не стекал со шва. Изделие медленно охлаждается на воздухе до температуры примерно 100°, после чего его погружают в воду и удаляют шлаковую пленку. Паяние изделий из алюминиевых сплавов имеет свои особенности, заключающиеся в следующем: 
1. Паяльники применяются не из красной меди, а из мягкой стали с температурой их нагрева до 550°. 
2. Для паяния применяются специальные флюсы и ввиду того, что они вызывают сильную коррозию, наносят их только в местах спая. Так, для паяния неответственных деталей рекомендуются флюсы: алюминия 6%, олова 71% и цинка 23% или олова 46% и цинка 54 %. 
3. Принимаются меры для предохранения паяного шва от коррозии: после очистки его от шлаков и промывания горячей водой создается защитная пленка путем нанесения на шов хромпика (2% раствора хромистого ангидрида). 
Пайка алюминия является очень сложной операцией ввиду быстрого окисления места спая, поэтому выполнять ее в учебных мастерских не рекомендуется Техника безопасности при выполнении работ по соединению листового металла 
А. При клепке и соединении листового металла фальцевыми швами необходимо: 
1. Систематически проверять исправность надежность крепления применяемых рабочих инструментов: 
а) молотки и киянки должны быть надежно закреплены и заклинены на рукоятках; рукоятки должны быть достаточно прочными, не иметь сучков, трещин, забоин; 
б) бойки молотков, киянок и рабочие части бородков, обжимок, оправок, натяжек и поддержек не должны иметь трещин и забоин. 
2. Регулярно проверять исправность тисков и различных приспособлений, а также их крепление к верстакам. 
3. Обрезки и отходы листовых металлов убирать металлическими крючками или, пользуясь рукавицами, складывать обрезки в специально отведенные ящики для металлоотходов. 
Б. При лужении и паянии: 
1. Рабочие места для лужения и паяния должны быть расположены ближе к окнам с форточками и Иметь хорошее освещение и вентиляцию. 
2. Строго соблюдать меры предосторожности при хранении и пользовании соляной кислотой. Хранение кислот, а также приготовленных протрав и флюсов в рабочем помещении разрешается только в небольших количествах. Химикаты должны находиться в стеклянных бутылочках с притертыми стеклянными или резиновыми пробками и храниться в специально для них устроенных шкафах, запираемых на замок. На всех бутылочках должна быть сделана четкая надпись с названием данного химического вещества. 
3. Переливание кислот из бутылей в рабочие сосуды, травление кислоты и травление металлических изделий перед лужением должно проводиться в специально отведенном месте мастерской с хорошей вытяжной вентиляцией, в вытяжном шкафу или вне помещения. При приготовлении водного раствора кислоту осторожно льют в воду, а не наоборот, так как иначе в результате энергичного парообразования брызги кислоты могут сжечь лицо, руки, одежду. При работе с кислотами рекомендуется пользоваться безопасными воронками и сифонами, а для предохранения от брызг работающим следует надевать защитные очки, резиновые перчатки и фартук. 
4. В процессе лужения и паяния растворы кислот и солей наносятся на металл помазком из пакли или кисточкой тонким слоем, иначе при соприкосновении с горячим паяльником могут быть брызги. 
5. Нейтрализация пролитой при работе кислоты производится засыпкой ее кальцинированной содой. Нейтрализация кислоты, случайно попавшей на открытые части тела, производится протиранием следов кислоты ватой, смоченной в нашатырном спирте, с последующим промыванием пораженных мест водой с мылом. 
6. Лудильные и паяльные работы запрещено проводить ближе чем на 5 м от легковоспламеняющихся или огнеопасных материалов. 
7. При работе с паяльной лампой следует убедиться в ее исправности и правильно ее эксплуатировать. Неверный розжиг, создание сильного давления в резервуаре лампы и прочее может привести к взрыву и пожару лампы и получению серьезных ожогов. Горящую лампу запрещено переносить из одного помещения в другое. На случай воспламенения разлитого горючего вблизи рабочего места необходимо иметь сухой песок или пенный огнетушитель. 
8. Ручки на паяльниках должны быть деревянными для предохранения рук от ожога. При работе с бензопаяльниками нужно следить за их исправным состоянием, за наличием предохранительной сетки к бензобаллону; баллон наполняется бензином в отдельном помещении. При работе с электропаяльниками необходимо следить за их полной исправностью, не допуская оголения проводов и их перегрева в работе. Запрещается производить ремонт электропаяльников силами неспециалистов. Для работы в мастерских желательно применять низковольтные паяльники 24 - 36 в, а в случае применения паяльников 127 - 220 в учащимся паяние следует производить в галошах или стоя на резиновом коврике, имея на руках резиновые перчатки. 
9. При обслуживании паяльника - чистке его о нашатырь, выделяется белый дымок, являющийся ядовитым газом, вредным для дыхания. 
10. Бидоны, баки, сосуды, особенно из - под горючего, должны быть предварительно хорошо промыты и при паянии их следует держать открытыми. 
Характер практических заданий для учащихся 
1. Ознакомиться с различными видами соединения листового металла при помощи заклепок, фальцевых швов, паяния. применяемые при неразъемных соединениях швы: прочные, плотные и прочно - плотные. Изучить способы расположения соединяемых частей при клепке и паянии: встык, внахлестку, на ус, с применением накладок и т. д. 
2. Ознакомиться с различными видами клепки: холодной и горячей, ручной и машинной; прямым и обратным способами клепки. Образование швов при клепке: однорядных, многорядных, расположенных в шахматном порядке и др. 
3. Ознакомиться с элементами, из которых состоит заклепка, и видами заклепок (материал заклепок, форма головок). Продемонстрировать заклепки стержневые, трубчатые и др. 
4. Разобрать инструменты, применяемые при ручной клепке: молотки, обжимки, поддержки, натяжки, их назначение и применение. 
5. Ознакомиться с подготовительными и основными операциями, проводимыми при клепке. Разобрать приемы работ при прямом и обратном способах клепки. 
6. Практически ознакомиться с процессом клепки двух пластин - внахлестку по прямому и обратному способам клепки с определением потребной длины заклепки. 
7. Ознакомиться с видами фальцевых швов и приемами работ для получения одинарных и двойных фальцевых швов. 
8. Инструменты, применяемые для изготовления фальцевых швов, их назначение и применение. 
9. Ознакомиться с паянием мягкими и твердыми припоями. Протравы, флюсы и их назначение. 
10. Инструменты, применяемые при паянии: паяльники разных типов; их устройство и пользование ими. 
11. Ознакомиться с подготовкой металла к паянию и с самим процессом паяния мягкими и твердыми припоями. 
 
Разработчик:Территория SlavSSoft