Forrasztott kötések

Átírás

1 orrasztott kötések orrasztott kötéseket fémből készült alkatrészek kötésére használjuk. Előnyei: hegesztéssel szemben különböző fémek is összeköthetők akár nagy vastagságkülönbség esetén, mert nem áll fenn a beégés veszélye. Nem szükséges a lemezeket átfúrni, mint szegecskötés esetén, ezáltal nem gyengítjük a lemezeket. Nagyon jó elektromos és hővezető képességű. Nagy felületek egyesíthetők. forrasztás helyének nem kell hozzáférhetőnek lenni. Tögyártásra igen alkalmas. Helyszíni szereléskor nincs hosszú várakozási idő, mint például ragasztásnál a térhálósodási idő. Hátrányok: Viszonylag kis szilárdság, emiatt nagy kötési felület szükséges. Kis hőmérséklet tűrő képesség. ( engedett hőmérséklet a forraszanyag olvadáspontja alatt 40 Cº-al.). felület előkészítés sokkal fontosabb, mint a hegesztett kötésnél. ennáll az elektrolitikus korrózió veszélye különösen alumínium esetén, mert a forraszanyag és az alumínium elektropotenciálja távol van egymástól. forrasztást úgy végzik, hogy a két munkadarab közötti un. forrasztási résbe egy harmadik fémet, a forraszt beolvasztják. kötés akkor lesz felelő, ha a forrasz az összekötött fémekhez erősen tapad, és a munkadarabok közötti rést teljes egészében kitölti. forrasz tapadását a forrasz és a kötendő fém határán kialakuló ötvözőkből álló réteg biztosítja. Ez a néhány mikron vastagságú réteg rideg, ezért nem engedhető, hogy a ez a rideg réteg a két határfelülettől kiinduló hízása során a forrasz teljes vastagságát kitöltse. Maradni kell még egy rétegnek az eredeti forraszanyagból is. Ennek feltétele a rövid forrasztási idő, és az elegendő forrasztási rés a két alkatrész között. gyakorlati tapasztalat azt mutatja, hogy a legnagyobb kötési szilárdságot 0,05 0,1 mm rés esetén érjük el. forrasz anyagától és olvadási hőmérsékletétől függően két fő csoportot különböztetünk : 1. Keményforrasz: t > 450 Cº, forrasz anyaga réz alapú ötvözet, folyasztószer legtöbbször borax alapú.. Lágyforrasz: t < 450 Cº, forrasz anyaga ón tartalmú ötvözet, folyasztószer gyanta alapú. folyasztószerre két okból van szükség. Minden fém, kivéve az arany és a platina, rendelkezik egy felületi réteggel, amely oxidokból, szulfidokból és egyéb szennyeződésből áll. kötést biztosító ötvöző réteg kialakulásához ezt a réteget el kell távolítani. Ennek oldása a folyasztószer egyik feladata. másik feladata a hőátadás javítása. forrasztáshoz ugyanis a munkadarabokat és a forraszt a forrasztási hőmérsékletre fel kell melegíteni, amely mintegy 40 Cº -al magasabb, mint a forrasz olvadási hőmérséklete. Mivel a folyasztószer olvadáspontja alacsonyabb, mint a forraszé, ezért először az folyik szét a felületeken. szétfolyt folyasztószer kitölti a felületi érdességek miatti völgyeket, növeli a hőátadó kontakt felületet. korszerű forrasztóanyagok a forrasz ötvözetet és folyasztószert egy huzalban egyesítve tárolják, a folyasztószer a forraszhuzal hossza menti csatornákba van betöltve. Ezért a felület előkészítés és a forraszanyag résbe juttatása nagyon rövid időkésleltetéssel szinte egyidőben valósul. folyasztószer mennyisége nem teszi lehetővé, hogy vastag oxid réteget, és erős szennyeződéseket, mint például zsír, eltávolítson. Ezeket reszelővel, vagy drótkefével kell eltávolítani, illetve a zsíros szennyeződést lakkbenzinnel, vagy más szerves oldószerrel kell leoldani. Csiszolópapír lágy fémek tisztítására nem jó, mert a levált finom szemcséket a 31

2 felületről nem tudjuk eltávolítani. folyasztószer mennyisége igen kényes dolog. Elegendőnek kell lenni a funkciói ellátásához, de túl sok sem lehet, mert károsíthatja az alkatrészeket és korróziót is okozhat. Ezért a felesleges folyasztószert forrasztás után el kell távolítani. Merülő forrasztás esetén a munkadarabot folyasztószerbe, majd folyékony forrasszal töltött medencébe merítik. Tipikusan így készülnek a forrasztott csőkötések előónozott idomai, amelyeknél a helyszínen már nem is szükséges forraszanyag, hanem az összedugott elemek felhevítése majd lehülése után a kötés elkészül. forraszanyag felületek közötti résbe jutását, a jó kitöltést a kapilláris hatás segíti, amely csak akkor működik, ha a forrasz jól nedvesíti a felületet. z ábrán rossz- és jó kivitelű forrasztott kötést látunk. rossz kivitelű kötésnél vagy piszkos volt a felület, vagy pedig a folyasztószer nem volt felelő. domború szög szög nem felelõ ábra orrasztott kötés minősége forrasztott kötések szilárdsága nem vetekedhet a hegesztett kötések szilárdságával, általában statikus és kis igénybevételre alkalmasak. Éppen ezért a kötés konstrukciójával kell gondoskodnunk elegendő nagy terhelt, legtöbbször nyíró igénybevételnek kitett felületről. Méretezést forrasztott kötésekre ritkán végzünk, amennyiben mégis, irányértékként az alábbi értékek vehetők fel: - Kisebb igénybevételre lágyforrasz R m = MPa, - Nagyobb igénybevételre keményforrasz R m = MPa, - Legnagyobb igénybevételre réz keményforrasz R m = MPa. engedhető statikus nyírófeszültség a fenti R m értékek 50%-a. R m =. (3.3.77) Váltakozó igénybevétel esetén csak keményforrasz használható: engedhető feszültség: = 30 MPa nyírásnál, = 60 MPa = 50 MPa csavarásnál, hajlításnál. forrasztott kötés jósága a helyes forrasztási technológia betartásán túl az összeforrasztott alkatrészek helyes kialakításától is függ. jó 3

3 z forrasztott kötés néhány jellegzetes kialakítását a ábrán szemléltetjük ábra TÖLTŐVRRTOK (gépkocsi karosszériák, általános lemezmunkák) ábra Edényfenék ábra Tengelyek kötése ábra Rudak rudakhoz ábra Rúd a rúdhoz. Erősebb csomópont a hajlított alak miatt. 33

4 ábra orrasztott szem ábra Cső lemezhez ábra Cső csőhöz. kiperemezés leveszi a belső nyomás terhét a forrasztásról. 34

5 ábra Lemez lemezhez ábra Rúd lemezhez ábra Lemez lemezhez merőlegesen orrasztott kötések méretezése orrasztott kötéseknél, különösen a lágyforraszoknál, törekedni kell arra, hogy a terhelést a forraszréteg nyíró igénybevétellel vigye át ábra szerinti kötésnél az l hosszúságú forraszrétegben ébredő átlagos nyírófeszültség: 1 v v ahol =, (3.3.78) = bl (3.3.79) a nyírt keresztmetszet. Ha ismerjük a engedhető csúsztató feszültséget, akkor kiszámíthatjuk a kötés teherbírását: max =. (3.3.80) l b ábra Átlapolt forrasztott kötés 35

6 (3.3.80) összefüggés valójában a forrasztott réteg teherbírása, amelyet csak akkor tudunk kihasználni, ha az összeforrasztott lemezek is kibírják ezt a terhelést: = (3.3.81) ahol = bv a lemez keresztmetszete, (3.3.8) a lemezben engedhető húzófeszültség. Mivel két lemez van, ezért az (3.3.81) képlettel mindkét lemezre ki kell számítani az határerőt, és ezek közül a kisebbnek is el kell érni a (3.3.80)-ből kiszámított erőt. Optimális esetben a lemezek teherbírása és a forrasztott réteg teherbírása egymással egyezik: max = (3.3.83) Behelyettesítve: =, továbbá amelyből bl = bv, l opt = v adódik az optimális forrasztási hosszra. (3.3.84) Ezt az optimális hosszt lágyforrasztásnál általában nem érjük el, mert a szokásos kötéshossz l sz = 3..4v (3.3.85) és a lágyforrasz szilársága sokkal kisebb, mint az összeforrasztott fémeké, vagyis várhatóan: > 4 lágyforraszok esetén. Keményforraszoknál használható a ábra szerinti tompa kötés. kötésben ébredő húzófeszültség: =, (3.3.86) k v b ahol a forrasztott felület. teherbírás: k = bv (3.3.87) =. (3.3.88) max k ábra Tompa kötés, csak keményforraszokra használható 36

7 Számpéldák 1. Egy 10 mm átmérőjű háztartási csővezetékben hideg vizet szállítunk. tervezési nyomás 1,6 MPa. Számítsa ki az ábrán látható kötés teherbírását, ha a forrasz teherbírása R m = 60 MPa! Kidolgozás: forrasztott felület nagysága: d l = 314 mm = π = π. teherbírás: = = N, = O10 10 ahol az (1) alapján: R 60 m = = = 30 MPa. terhelés a belső nyomásból származó axiális erő: d π 10 π = p = 1,6 15,7 N. 4 4 ax = Következtetés: forrasztott kötés teherbírása 940 N, amely a belső nyomásból származó terhelés többszöröse. kötésnek nincs hőterhelése, mert hideg vizet szállít, ezért a kötés ebből a szempontból is felelő.. Egy 0,1 kw villanymotor tengelyére tárcsát szerelünk a ábra szerinti forrasztott kötéssel. motor üzemi fordulatszáma 3000 [1/min]. Mekkora minimális kötéshossz szükséges, ha az üzemtényező k d = 1,6, és a engedett váltakozó nyírófeszültség = 3 MPa? O ábra Kisméretű nyomatékkötés l Megjegyzés: z alkatrészeket illeszteni kell, állandó rés = 0,1.. 0, mm. forraszanyag elterülését a kapilláris hatás biztosítja. Kidolgozás: terhelő nyomaték: ahol T P 100 = k d = 1,6 0,509 Nm, ω 314 max = ábra orrasztott csőkötés πn π3000 ω = = = 314 1/s a szögsebesség Tmax 509 kerületi erő: k = = = 04 N. d 5 37

8 k 04 szükséges felület: = = = 68 mm. 3 kívánt kötéshossz: 68 l min = = = 4,3 mm. dπ 5π Következtetés: nyomaték átviteléhez elegendő csak mintegy tengelyátmérőnyi szakasz. z agyhossz maradék része a központosítás céljára használható fel ábra szerint célszerű a kötést átalakítani ábra z átalakított kötés O5 5 - orrasztás vége - 38