imbinari prin lipire si incleiere

16
3. ÎMBINĂRI PRIN LIPIRE ŞI ÎNCLEIERE 3.1. ÎMBINĂRI PRIN LIPIRE Îmbinările prin lipire se realizează cu ajutorul unui metal sau aliaj de lipit, adus în stare fluidă prin încălzire la o temperatură inferioară celei de topire a materialului pieselor de îmbinat. Metalul sau aliajul de lipit în stare fluidă pătrunde între suprafeţele de contact ale pieselor, aderând puternic şi asigurând astfel legătura între ele. Compoziţia chimică a metalului sau aliajulului de lipit este pe bază de staniu, plumb, cupru, zinc, argint, total diferită de cea a pieselor de îmbinat. Comparativ cu îmbinările prin sudură, îmbinările prin lipire nu introduc tensiuni interne deoarece nu presupun încălzirea până la plasticizare a pieselor în zona îmbinării. De asemenea, din punct de vedere mecanic şi termic, îmbinările prin lipire sunt mai puţin rezistente decât îmbinările prin sudură. 17

Upload: ovidyu-nicu

Post on 05-Dec-2014

128 views

Category:

Documents


9 download

TRANSCRIPT

Page 1: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

3. ÎMBINĂRI PRIN LIPIRE ŞI ÎNCLEIERE

3.1. ÎMBINĂRI PRIN LIPIRE

Îmbinările prin lipire se realizează cu ajutorul unui metal sau aliaj de lipit, adus în stare fluidă prin încălzire la o temperatură inferioară celei de topire a materialului pieselor de îmbinat.

Metalul sau aliajul de lipit în stare fluidă pătrunde între suprafeţele de contact ale pieselor, aderând puternic şi asigurând astfel legătura între ele. Compoziţia chimică a metalului sau aliajulului de lipit este pe bază de staniu, plumb, cupru, zinc, argint, total diferită de cea a pieselor de îmbinat.

Comparativ cu îmbinările prin sudură, îmbinările prin lipire nu introduc tensiuni interne deoarece nu presupun încălzirea până la plasticizare a pieselor în zona îmbinării. De asemenea, din punct de vedere mecanic şi termic, îmbinările prin lipire sunt mai puţin rezistente decât îmbinările prin sudură.

În funcţie de rezistenţa mecanică şi termică a îmbinărilor prin lipire metalică, se deosebesc:

- lipituri metalice moi, obţinute pe bază de metale sau aliaje cu temperatură de topire joasă (sub 4000C);

- lipituri metalice tari, realizate cu ajutorul metalelor sau aliajelor greu fuzibile (circa 8500C).

Lipiturile moi se utilizează la contacte electrice, în mecanica fină, la îmbinările ce presupun etanşeitate, în construcţia radiatoarelor, a aparatelor de laborator sau a diferitelor instrumente şi aparate sanitare. Piesele îmbinate pot fi din plumb, alamă, zinc, table şi sârme galvanizate, etc.

Lipiturile tari se utilizează pentru îmbinări supuse la solicitări mecanice mai importante, cum ar fi: îmbinarea ţevilor în

17

Page 2: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

instalaţiile de aer comprimat sau hidraulice (de apă, de combustibil, de ulei, etc.) utilizate în construcţii navale, autovehicule, aeriene, la instalaţii chimice, etc.

Pentru lipiturile metalice moi se utilizează de regulă aliaje de lipit ce conţin staniu şi restul plumb, sub formă de vergele.

În construcţia de maşini, lipiturile tari se execută cu alamă de lipit conţinând cupru iar restul zinc (eventual cu adaos de siliciu sau de staniu). Aliajul pur se utilizează la lipirea oţelurilor iar cel cu adaos de siliciu sau de staniu se utilizează la lipirea fontelor şi a oţelurilor.

Fonta se mai poate lipi şi cu metalul monel, iar la îmbinările prin lipire tare a oţelurilor, mai importante, se utilizează aliaje speciale din argint şi cadmiu.

Lipiturile moi nu se calculează la rezistenţă, ele realizându-se după prescripţii tehnologice. Lipiturile tari se calculează la rezistenţă luând în considerare repartiţia tensiunilor care apar în zona lipită. În continuare sunt prezentate câteva dintre cele mai frecvent întâlnite în practică cazuri de îmbinări prin lipire metalică.

În fig. 3.1. este indicată o îmbinare prin suprapunere simplă a două table supuse la tracţiune cu forţa P.

18

Fig. 3.1. Îmbinare prin suprapunere supusă la sarcini transversale

Page 3: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

Tensiunea nominală de tracţiune din table, respectiv tensiunea nominală de forfecare din stratul de aliaj sunt date de relaţiile

(3.1)

unde b este lăţimea tablelor (lăţimea zonei lipite) iar sunt tensiunile admisibile (de tracţiune a materialului tablelor, respectiv de forfecare a aliajului sau metalului de lipit).

Eliminând forţa de tracţiune P intre relaţiile de mai sus, se obţine lungimea zonei lipite

(3.2)

În cazul îmbinării cap la cat a două bare circulare, supusă la tracţiune, tensiunea efectivă la tracţiune din lipitură este maximă la exteriorul îmbinării şi minimă la interior (fig. 3.2). Valoarea nominală a acesteia este

(3.3)

Pentru îmbinarea cap la cap supusă la încovoiere (fig. 3.3), tensiunea reală la încovoiere din lipitură are o distribuţie de

19

Fig. 3.2. Îmbinare cap la cap supusă la tracţiune

Page 4: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

asemenea neuniformă care poate fi asimilată unei distribuţii triunghiulare a cărei valoare nominală este

(3.4)

unde este modulul de rezistenţă al secţiunii de îmbinare iar este rezistenţa admisibilă la incovoiere a aliajului de lipit.

Pentru îmbinarea cap la cap solicitată la momentul de torsiune (fig. 3.4), tensiunea nominală de torsiune din lipitură este dată

de relaţia

(3.5)

în care este rezistenţa admisibilă la torsiune a materialului de lipit.

20

Fig. 3.3. Îmbinare cap la cap supusă la încovoiere

Fig. 3.4. Îmbinare cap la cap supusă la torsiune

Page 5: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

În cazul îmbinării arbore-butuc (fig. 3.5) supusă acţiunii unui moment de torsiune, tensiunea nominală de torsiune din arbore, respectiv tensiunea nominală de forfecare din lipitură sunt date de relaţiile

(3.6)

(3.7)

unde , sunt rezistenţele admisibile la torsiune (pentru arbore), respectiv la forfecare (pentru materialul de lipit).

Eliminând momentul de torsiune între cele două relaţii, rezultă

(3.8)

3.2. ÎMBINĂRI PRIN ÎNCLEIERE

Îmbinările prin încleiere se realizează cu ajutorul unor adezivi pe bază de materiale sintetice şi sunt utilizate în construcţia de

21

Fig. 3.5. Îmbinare arbore-butuc supusă acţiunii unui moment de torsiune

Page 6: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

aparate, mecanica fină, dar şi în construcţia de maşini grele. Aproape toate metalele şi aliajele pot fi încleiate între ele sau cu aproape orice material nemetalic – lemn, cauciuc, sticlă, plută, materiale plastice, ceramică, beton. Îmbinările rezultate sunt impermeabile şi etanşe la presiune şi la vid, iar stratul intermediar de clei are proprietăţi de amortizare a vibraţiilor, de insonorizare şi de izolaţie electrică. Dacă este necesar, prin amestec cu pulbere de nichel sau de argint, asemenea straturi pot deveni bune conducătoare de electricitate.

Îmbinările prin încleiere sunt sensibile la încovoiere, şocuri, umiditate, radiaţii, temperatură, acţiunea unor agenţi chimici, „îmbătrânire”, ceea ce, în timp conduce la pierderea calităţilor mecanice ale îmbinării.

În componenţa cleiurilor intră următoarele tipuri de materiale:- materiale de bază cu proprietăţi de lianţi;- solvenţi;- materiale de umplutură;- catalizatori.

Materialele de bază asigură rezistenţa cleiului şi constituie partea principală a masei lui. Din această categorie fac parte:

- răşini termorigide sau duroplaste (răşini fenoil-formaldehidice, epoxidice, poliesteri nesaturaţi, resorcină), caracterizate prin reţeaua spaţială a moleculelor şi ireversibilitatea procesului de înmuiere-întărire la încălziri şi răciri repetate;

- răşini termoplastice (răşini vinilice, nylon), cu molecule dispuse în fibre liniare, formând „lanţuri” de molecule care suportă înmuieri şi întrăriri repetate în funcţie de variaţia temperaturii, trecând succesiv prin stările elastică, plastică sau vâscoasă;

22

Page 7: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

- elastomeri (compuşi de tipul cauciucului natural sau sintetic), care au proprietăţi similare răşinilor termoplastice dar sunt mai elastice.

Solvenţii sunt materiale care modifică vâscozitatea cleiului în vederea aplicării sale sub forma unor straturi uniforme şi continue.

Materialele de umplutură (prafuri minerale, oxizi de metal, fibre), îmbunătăţesc calităţile fizico-mecanice ale cleiului, mărind rezistenţa şi vâscozitatea stratului dar micşorând contracţia şi dilatarea termică.

Catalizatorii (răşini termorigide, substanţe acide sau bazice, săruri, compuşi pe bază de sulf), au rolul de acceleratori ai procesului de solidificare.

În prezent există şi se utilizează cu bune rezultate o mare varietate de cleiuri cu proprietăţi fizico-mecanice foarte variate în funcţie de componenţa lor. Astfel, cleiurile duroplastice (din răşini sau din cauciuc şi răşini), au în general o bună rezistenţă la treacţiune, la forfecare, la oboseală prin încovoiere dar au o slabă rezistenţă la desprindere (cojire). Cleiurile termoplastice (în unele compoziţii pe bază de răşini), dimpotrivă, au o slabă rezistenţă la oboseală dar suportă pe perioade scurte de timp, solicitări mari de tracţiune şi de forfecare. Cleiurile termoplastice pe bază de cauciuc au rezistenţă redusă la tracţiune şi forfecare dar au rezistenţă ridicată la desprindere.

În principiu, la îmbinările prin încleiere cu adezivi trebuie avută în vedere rezistenţa redusă a cleiului faţă de cea a pieselor metalice la acelaşi tip de solicitare. De asemenea, se impune luarea unor măsuri constructive care să diminueze vârfurile de tensiuni ce pot apare în îmbinările prin încleiere.

Astfel, îmbinarea cap la cap a tablelor conform fig. 3.6.a, nu este recomandabilă deoarece stratul de clei suportă o sarcină mult mai

23

Page 8: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

redusă decât metalul şi necesită mărirea substanţială a suprafeţei de contact.

Dintre îmbinările prin încleiere cu suprapunere simplă, varianta cu margini teşite (fig. 3.6.d), este superioară celei cu margini drepte (fig. 3.6.c) deoarece favorizează trecerea mai lină a liniilor de forţă.

Dintre îmbinările cu eclise (fig. 3.6.e,f,g), varianta din fig. 3.6.g. este mai favorabilă din punct de vedere al rezistenţei mecanice deoarece elimină solicitările suplimentare la încovoiere şi reduce la minimum vârfurile de tensiuni. Îmbinarea cu o singură eclisă (fig. 3.6.e) introduce solicitări suplimentare datorită asimetriei iar îmbinarea cu două eclise cu margini drepte (fig. 3.6.f) menţine efectele de concentrare a tensiunilor. Îmbinarea prin încleiere cu dublă suprapunere (fig. 3.6.h), pe lângă o simetrie a încărcării şi buna utilizare a materialului, asigură elasticitatea îmbinării şi un preţ scăzut.

24

Fig. 3.6. Îmbinări prin lipire ale tablelor

Page 9: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

Soluţiile constructive în trepte cu sau fără eclise (fig. 3.6.i,j) sunt mai scumpe iar datorită pragurilor are loc o reducere importantă a capacităţii de încărcare la sarcină a îmbinării.

În fig. 3.7. sunt indicate variante constructive de îmbinare prin încleiere a tuburilor de grosimi egale sau diferite, supuse acţiunii forţelor axiale sau momentelor de răsucire.

Frecvent îmbinarea prin încleiere a tablelor subţiri este combinată cu fălţuirea acestora (fig. 3.8), în scopul îmbunătăţirii caracteristicilor de rezistenţă mecanică, etanşeitate, etc. În alte situaţii, se îmbină efectul îmbinării prin încleiere cu efectul

25

Fig. 3.7. Îmbinări prin lipire ale ţevilor

Fig. 3.8. Îmbinări cu falţ prin lipire

Page 10: Imbinari Prin Lipire Si Incleiere

îmbinării prin şanţ şi pană (fig. 3.9), rezultând deasemenea o îmbunătăţire a caracteristicilor mecanice.

Pentru preluarea solicitărilor de desprindere (cojire), uneori se combină îmbinările încleiate cu îmbinări realizate prin nituire, sudare prin puncte sau chiar asamblări cu şuruburi, ceea ce conduce la îmbunătăţirea caracteristicilor mecanice (prin creşterea rigidităţii îmbinării), dar şi la creşterea preţului de cost.

26

Fig. 3.9. Îmbinări cu şanţ şi pană prin lipire