Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
E-materiały do kształcenia zawodowego

Połączenia części maszyn

MEC.08. Wykonywanie i naprawa elementów maszyn, urządzeń i narzędzi - Ślusarz 722204, Technik mechanik 311504

bg‑turquoise

Poprawne i niepoprawne połączenia części maszyn

ATLAS INTERAKTYWNY

1
R1RcC96IqJL1N1
Źródło: Contentplus.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Opis alternatywny dotyczy atlasu interaktywnego, w którym do wyboru jest kilkanaście pozycji połączeń części i maszyn. Po wybraniu którejś z nazw, na ekranie pojawia się przynajmniej jedna grafika, po której kliknięciu użytkownik dowiaduje się, co na niej jest. Podany jest tekst i nagranie dźwiękowe tożsame z opisem.

Połączenia gwintowane. Konstrukcja stalowa słupa wysokiego napięcia wzniesiona z użyciem śrub. Przykład połączenia zwykłego, zakładkowego, przenoszącego siły poprzeczne. Śruba z łbem sześciokątnym oraz nakrętka wpływają ściskająco na łączone elementy. Podkładka zabezpiecza śrubę przed wypadnięciem. Dla uzyskania wytrzymałego połączenia istotny jest właściwy dobór wymiaru śrub (ze zwróceniem uwagi na obciążenia trzpienia) oraz ich ilości, sposobu rozmieszczenia i klasy. Śruba z nakrętką ze stali austenitycznej A4, zastosowana w konstrukcji kontenerowca morskiego. Symbol A4 informuje o wysokiej odporności na korozję, żaroodporności i kwasoodporności. Śruby wykonane z tego rodzaju stali dobrze poddają się czyszczeniu i konserwacji. Oznaczenie materiału z jakiego składa się śruba, składa się z litery oznaczającej rodzaj stali (A - austenityczne, C - martenzytyczne, F - ferrytyczne), cyfry opisującej skład chemiczny (zgodnie z normą PN‑EN ISO 3506) i cyfr opisujących odporność na rozciąganie. Nakrętka kołpakowa DIN 1587 zastosowana w konstrukcji stalowej mostu. Ten typ nakrętki posiada wypukłą osłonę łba, zabezpieczającą gwint śruby i pełniącą  rolę estetyczną. Jest powszechnie stosowany w motoryzacji, w łączeniach felg i kołpaków do kół. Nakrętka w połączeniu gwintowym pełni rolę elementu dociskającego, zabezpiecza śrubę przed wypadnięciem i odkręceniem. Najczęściej ma formę pierścienia gwintowanego od strony wewnętrznej. Część zewnętrzna jest znormalizowana i umożliwia odkręcenie/dokręcenie kluczem uniwersalnym. Na rynku dostępne są również m.in. nakrętki kwadratowe, kołnierzowe, ślepe czy skrzydełkowe. Przykłady zastosowania. Podkładka pełni rolę pomocniczą w połączeniach gwintowych, separując nakrętkę od powierzchni elementu łączonego i zabezpieczając go przed uszkodzeniem czy zadrapaniem w czasie dokręcania śruby, rozkładając nacisk i siły oddziałujące na połączenie i zabezpieczając połączenie przed poluzowaniem. Wielkość otworu podkładki musi odpowiadać wielkości trzpienia śruby. Podkładki sprężynowe czy odginane dodatkowo zabezpieczają nakrętkę przed odkręceniem, szczególnie w połączeniach narażonych na drgania. Podkładki wyrównujące stosuje się w przypadku, gdy powierzchnia elementów łączonych nie jest pozioma. Podkładki miękkie, wykonane z tworzywa, uszczelniają połączenie.

Połączenia kołkowe. Połączenia kołkowe są tanimi połączeniami pośrednimi kształtowymi stosowanymi do ustalania położenia lub łączenia części maszyn i urządzeń, które mają pozostawać ruchome względem siebie. Zwykle nie przynoszą dużych obciążeń. Na zdjęciu widać zastosowanie kołka walcowego jako elementu łączącego dwa ramiona drylownicy do owoców. Kołek jest elementem łączącym przegubowo dwa okucia metalowe tworzące zawias. Umożliwia ruch elementów łączonych względem siebie.

Połączenia sworzniowe. Powstają one dzięki użyciu walcowego kołka pasowanego na ciasno lub luźno (jeśli elementy łączące mają być ruchome) oraz zawleczki, szpilki, nakrętki blokującej czy innego elementu zamykającego połączenie. W takim połączeniu występują obciążenia ścinające i zginające. Sworznie wykonuje się ze stali nierdzewnej, rzadziej z aluminium lub mosiądzu, zgodnie z normą DIN 1444, PN‑EN 22341 oraz PN 83002. Na zdjęciu przykład połączenia tłoka z korbowodem przy użyciu sworznia walcowego i dwóch zawleczek zabezpieczających. Sworzeń mocujący przyczepę do traktora - przykład sworznia mocowanego na luźno, który musi umożliwiać ruch obu łączonych elementów. Konieczne jest zastosowanie zawleczki, która uniemożliwia przemieszczanie sworznia i przypadkowe rozłączenie. Połączenia sworzniowe umożliwiające ruch elementów łączonych spotykane są w konstrukcjach maszyn (np. koparki, ładowarki) i przemyśle (np. systemy rolek prowadzących). Łańcuch rowerowy zbudowany jest z ogniw z wyciętymi otworami. Łączą się one za pomocą małego stalowego sworznia walcowego pełnego, pasowanego na ciasno. W takim połączeniu nie stosuje się zawleczki ani innego elementu zabezpieczającego. Zawleczka jest elementem zabezpieczającym sworzeń przed przesunięciem, zwykle stosuje się ją w połączeniach obciążonych niewielkimi siłami. Zawleczki wykonuje się z elastycznego drutu o półokrągłym przekroju -  na rynku dostępne są różne wymiary i kształty zawleczek: np. proste DIN 94 lub sprężyste pojedyncze DIN 11024,  Na zdjęciu zawleczka sprężysta podwójna DIN 11024, nazywana potocznie “zawleczką rolniczą” .

Połączenie wielowypustowe (wieloklinowe) wału napędowego stosowane jest powszechnie do transportowania energii z silnika do mostu napędowego w pojazdach i maszynach. Elementem łączącym są ząbki nacięte na wale napędowym, zazębiające się z rowkami na elementem innej części maszyny. Umożliwiają one przenoszenie większych momentów skręcających, ponieważ naprężenia rozkładają się równomiernie na wielu wpustach jednocześnie. Połączenia wielowypustowe podlegają normalizacji  i produkowane są według określonych norm.

Połączenia spawane to połączenia nierozłączne metali i ich stopów ( a w niektórych metodach również niemetali i tworzyw sztucznych)   otrzymywane przez nagrzanie dwóch łączonych elementów przy użyciu energii cieplnej, np. łuku spawalniczego bądź wiązki laserowej czy wiązki elektronów - w zależności od metody. Połączenia spawane są tanie, proste i szybkie w wykonaniu, często zastępują bardziej pracochłonne połączenia nitowane, a także konstrukcje które tradycyjnie odlewano (np. zbiorniki ciśnieniowe). Stosowane są powszechnie w przemyśle i budownictwie. Na zdjęciu - spawanie aluminiowej konstrukcji łodzi. Spawanie zbiornika na płynny wodór na potrzeby przemysłu rakietowego. Zdjęcie ilustruje wszechstronność zastosowania metody spawania, które można wykorzystywać zarówno amatorsko i w niewielkich warsztatach oraz na potrzeby wielkiego przemysłu. Bez względu na skalę przedsięwzięcia,  wymagania jakościowe w spawalnictwie są znormalizowane (PN‑EN ISO 3834). Jakość i wytrzymałość połączenia będą różne w zależności m.in. od metody spawania, rodzaju łączonych materiałów i geometrii połączenia. Ze względu na źródło energii wyróżnia się różne metody spawania, każda ma nadany numer zgodnie z klasyfikacją PN‑EN ISO 4063: spawanie gazowe z wykorzystaniem gazu palnego (zwykle acetylenu, rzadziej wodoru lub propanu) spalanego w atmosferze tlenu. Zastosowanie: stal, metale nieżelazne; spawanie łukowe z wykorzystaniem łuku elektrycznego generowanego przez prąd stały lub przemienny. Wyróżnia się różne odmiany tej metody w zależności od rodzaju otuliny; MIG (Metal Inert Gas) , spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów obojętnych. Zastosowanie: aluminium, miedź, mosiądz, stal ocynkowana; MAG, (Metal Active Gas) spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów aktywnych. Zastosowanie: stale konstrukcyjne, metale nieżelazne.; MMA (Manual Arc Welding) spawanie łukowe elektrodą otuloną. Zastosowanie:  stal, żeliwo, nikiel, miedź; TIG (Tungsten Inert Gas) spawanie elektrodą nietopliwą w osłonie gazów obojętnych. Zastosowanie: miedź, aluminium, mosiądz, nikiel; SAW (Submerged Arc Welding) spawanie elektrodą topliwą z granulatem osłonowym. Zastosowanie: stale niestopowe; elektronowe, z wykorzystaniem wiązki elektronów wyrzucanych przez działo elektronowe. Zastosowanie: metale (np. wolfram miedź, niob‑miedź); laserowe, z wykorzystaniem skoncentrowanej wiązki światła koherencyjnego. Zastosowanie: stal, metale trudnotopliwe, metale aktywne chemicznie, aluminum; spawanie plazmowe z wykorzystaniem zjonizowanych gazów. Zastosowanie: stal, tytan, magnez, nikiel i ich stopy. Profil ze stali nierdzewnej (316L)  o przekroju okrągłym spawane metodą MMA. Złącze spawane obejmuje spoinę, czyli materiał złącza który pod wpływem temperatury uległ przetopieniu, oraz strefę wpływu ciepła, która w procesie ulega podgrzaniu a przez to ewentualnym zmianom strukturalnym bądź odpornościowym. Ocenę jakości złącza spawanego przeprowadza się zgodnie z normą PN‑EN ISO 5817:20014. Rodzaje spoin 1. złącze doczołowe ze spoiną czołową typu I 2. złącze doczołowe ze spoiną czołową typu V 3. złącze doczołowe ze spoiną czołową typu Y 4. złącze doczołowe ze spoiną czołową typu U 5. złącze kątowe ze spoiną pachwinową  6. złącze teowe z dwiema spoinami pachwinowymi  7. złącze zakładkowe z dwiema spoinami pachwinowymi i jedną otworową  8. złącze krzyżowe z czterema spoinami pachwinowymi

Połączenia wciskane. Połączenie wciskowe bezpośrednie uzyskuje się poprzez unieruchomienie dwóch elementów na skutek tarcia między ich powierzchniami. Istotnym parametrem takich połączeń jest wcisk, czyli wartość różnicy wymiaru np. otworu i wałka.   Połączenia wciskowe dzieli się na wtłaczane (uzyskiwane przez mechaniczne umieszczenie jednego elementu w drugim)  oraz skurczowe (wymagające podgrzania lub schłodzenia jednego z łączonych elementów). Łożyska osadza się na wałach z użyciem siły wciskającej - za pomocą prasy hydraulicznej, lub przez nacisk wywierany przez nakrętki wkręcane w czoło wału. Łożyska małych rozmiarów można osadzać za pomocą lekkich uderzeń młotka, zawsze jednak z użyciem podbijaka z miękkiego metalu (tak aby zminimalizować ryzyko uszkodzenia łożyska).

Połączenia zgrzewane. Zgrzewanie to metoda pozwalająca łączyć metale, jak i tworzywa sztuczne. Polega na punktowym dociśnięciu i jednoczesnym podgrzaniu łączonych elementów. Wysoka temperatura pozwala doprowadzić materiał do stanu plastyczności, dzięki czemu podlegają one formowaniu i spajaniu pod wpływem fizycznego nacisku. Najczęściej stosuje się zgrzewanie elektryczne oporowe, z wykorzystaniem prądu o dużym natężeniu. Na skutek jego przepływu tworzy się strefa materiału plastycznego, zwana jądrem zgrzejnym. Jej wielkość musi zostać dobrana tak, aby zapewniać trwałe połączenia. Zgrzewanie jest często stosowane w przemyśle samochodowym. Na zdjęciu widać proces zautomatyzowanego zgrzewania karoserii samochodów osobowych. Automatyzacja zgrzewania pozwala na precyzyjne sterowanie najważniejszymi parametrami procesu, tj. natężeniem i czasem przepływu prądu oraz siłą docisku elektrod. Dobierane są one w zależności od rodzaju materiału oraz grubości i kształtu zgrzewanych elementów. W punkcie trzecim przedstawiono tymczasowe ogrodzenie panelowe wykonane z prętów o średnicy 4 mm  produkowane metodą zgrzewania punktowego z zastosowaniem wielopunktowej zgrzewarki wchodzącej w skład linii produkcyjnej.  W punkcie czwartym znajduje się fragment karoserii samochodowej wykonany metodą zgrzewania oporowego, punktowego.  Inne stosowane rodzaje zgrzewów, to: liniowe, doczołowe i garbowe.

połączenia lutowane.  Łączenie rur miedzianych ¾ cala instalacji grzewczej przy pomocy palnika gazowo‑powietrznego i spoiwa lutowniczego. Lutowanie jest metodą cieplnego łączenia metali i stopów. W odróżnieniu od spawania, stosowana w lutowaniu temperatura jest na tyle niska, że pozwala uniknąć podtopienia łączonych materiałów.  Stopieniu ulega jedynie lut, który jest materiałem łączącym. Ze względu na odmienne temperatury topliwości wyróżnia się:  -lutowanie miękkie (temperatura 450°C, zastosowanie: stal, mosiądz, miedź, cynk - układy elektroniczne, przewody, blachy cienkościenne), -lutowanie twarde (temperatura 450°C, zastosowanie: stale węglowe, wolframowe, niklowe, chromowe, złoto, srebro, miedź i mosiądz). Spoiwo lutownicze, czyli lut,  po podgrzaniu i osiągnięciu stanu ciekłego wnika w powierzchnię i szczeliny elementów łączonych. Adhezję wspomaga zastosowanie topnika, nakładanego równocześnie z lutem, lub tuż przed nałożeniem lutu. Stop lutowniczy należy nanosić na  podgrzane uprzednio miejsce łączenia i stopniowo przesuwać, aż do punktu początkowego, gdzie warto  zrobić niewielką zakładkę.  Stop powinien  wypełnić całą szczelinę połączenia. Po ostygnięciu tworzy on lutowinę.

połączenia nitowane. Konstrukcja mostu wykonana metoda nitowania. Połączenie nitowane to najstarszy, obok klejenia, tani i popularny rodzaj połączeń nierozłącznych. Wykorzystywane na masową skalę w przemyśle maszynowym, samochodowym i budowlanym do łączenia dużych elementów.  Pozwala uzyskać szybkie i trwałe połączenie przy pomocy elementu łączącego -  nitu. Pod punktem drugim kryje się wieża ciśnień w Grodźcu - budowla z początków XX wieku, w całości wykonana metodą nitowania. Proces nitowania polega na umieszczeniu nitu w przygotowanym uprzednio otworze  i wbiciu (rozklepaniu zakuwki) metodą na zimno lub na gorąco. Współcześnie powszechnie stosuje się do tego celu nitownice: ręczne lub pneumatyczne. Nity to elementy konstrukcyjne dostępne w rozmaitych kształtach, klasach  i rozmiarach, często mają formę walcowatych trzpieni zakończonych łbem z jednej strony, a zakuwką z drugiej. Nity są znormalizowane, wykonane ze stali, stali nierdzewnej aluminium lub aluminiowo‑stalowe. Dostępne są również nity inne niż metalowe, dedykowane do rozmaitych powierzchni, w tym drewna czy skóry.

Połączenia klejone to połączenia nierozłączne pozwalające na trwałe łączenie elementów przy użyciu kleju, przez zespolenie ich powierzchni (adhezja)  dla otrzymania odpowiedniej wytrzymałości złącza (kohezja). Połączenie klejone jest uniwersalne i może być stosowane do różnych materiałów (guma‑szkło, plastik -metal itp.). Ze względu na szybki rozwój techniki klejenia, w szczególności nad otrzymywaniem klejów o coraz większej wytrzymałości, elastyczności i odporności temperaturowej, technika ta staje się coraz bardziej konkurencyjna względem tradycyjnych metod łączenia. Stosowana jest w motoryzacji, budownictwie, branży lotniczej i kosmonautyce. Okładzina cierna klejona jest na klockach lub szczękach hamulcowych. Okładzina poddawana jest ścieraniu, naciskom i wysokim temperaturom. Właściwy dobór kleju jest w takim przypadku niezwykle ważny. Uzyskanie poprawnego połączenia klejonego wymaga znajomości materiałów klejonych oraz umiejętności właściwego doboru kleju, a także przygotowania powierzchni łączonych elementów i właściwego nanoszenia kleju (w przypadku okładzin ciernych: wygrzania kleju przed i po sklejeniu). Znaczenie ma również geometria złącza i warunki eksploatacyjne (charakter naprężeń jakim poddawane będzie złącze czy zakres temperatur pracy).

Błędy połączeń. Prezentacja. Urwana śruba na skutek próby wkręcenia ze zbyt dużym momentem obrotowym.

Do tego typu uszkodzenia dochodzi na skutek zastosowania zbyt dużego momentu siły podczas dokręcania śruby lub nakrętki. Jest to szczególnie częsty przypadek  podczas używania śrub i nakrętek wykonanych z mało odpornych materiałów – stopy aluminium, miedź lub tworzywa.

Przykłady źle wykonanych połączeń śrubowych

Źle dobrany rodzaj i rozmiar gwintu na elementach połączenia (próba połączenia elementów z gwintem trójkątnym i trapezowym).

W przypadku próby zastosowania elementów złącznych innych niż przewidywane konstrukcyjnie lub niewłaściwie dopasowanych pod względem rodzaju gwintu może dojść do takiego błędu. Najczęściej różnice dotyczą rodzaju (kształtu) gwintu lub jego skoku. W zależności od rodzaju materiałów, z których wykonane są elementy, może być niemożliwe wykonanie połączenia lub też można wykonać połączenie, które jednak nie będzie miało odpowiednich parametrów wytrzymałościowych bądź konstrukcyjnych.

Uszkodzenie początkowych nitek gwintu na skutek próby wykonania połączenia z niewłaściwym ustawieniem nakrętki w stosunku do osi śruby (kąt inny niż 90 stopni).

Dość powszechny błąd, którego podstawą jest niewłaściwe ustawienie nakrętki względem śruby, lub śruby względem nagwintowanego otworu. Jeśli uda się wykonać takie połączenie, to na skutek błędu uszkodzeniu ulegają elementy gwintu, a połączenie nie utrzymuje właściwych parametrów wytrzymałościowych.

Niewłaściwe (zbyt luźne pasowania) - za duża średnica otworu w stosunku do kołka.

W przypadku tego błędu wynikającego z niewłaściwego pasowania (zbyt luźne pasowanie, wykonanie otworu ze zbyt dużą tolerancją) kołka w stosunku do otworu, połączenie nie jest odpowiednio stabilne i w zależności od jego obciążenia może dojść do rozłączenia elementów.

 Zbyt duża długość kołka w stosunku do grubości obu łączonych elementów.

W przypadku tego błędu może dojść do sytuacji, w której elementy nie będą się ze sobą w odpowiedni sposób stykały (brak kontaktu między elementami łączonymi), lub w zależności od obciążeń i wytrzymałości kołka oraz materiałów może dojść do uszkodzenia (przebicia) jednego z elementów łączonych.

 Niewłaściwe ustawienie osi kołka w stosunku do osi otworu (brak współosiowości kołka i otworu).

Jest to dość częsty błąd wynikający z wykonania otworu w materiale pod innym niż zakładany konstrukcyjnie kąt 90 stopni. W takim przypadku, w zależności od długości kołka lub wielkości błędu wykonania otworu, wykonanie połączenia może być niemożliwe, lub też może wystąpić znaczne osłabienie jego parametrów.

 Niewłaściwe pasowanie sworznia i otworu (zbyt luźne pasowanie).

W zależności od zakresu błędu połączenie może być niestabilne pod obciążeniem lub spoczynkowo. Błąd ten wynika z niewłaściwego pasowania sworznia (luźne w wałku, ciasne w widełkach). Aby go uniknąć, należy przestrzegać podanych w dokumentacji (rysunek techniczny) zakresów tolerancji i określonych w tabelach pasowań dla tego typu połączeń.

Zbyt długi sworzeń w stosunku do widełek.

Błąd ten może wynikać z zastosowania sworznia o większej niż przewidywana konstrukcyjnie długości. Jego następstwem mogą być uszkodzenia elementów współpracujących oraz znajdujących się bezpośrednio w pobliżu połączenia.

 Zbyt krótki sworzeń w stosunku do widełek.

W przypadku tego błędu połączenie nie przenosi odpowiednich wartości obciążeń. Może dojść do jego uszkodzenia, rozłączenia elementów łączonych.

Zbyt krótki wpust w stosunku do długości rowka wpustowego.

W przypadku tego błędu, wynikającego z niewłaściwej długości wpustu względem rowka wpustowego, może dojść do uszkodzenia elementów łączonych, mogą powstawać wibracje podczas ich pracy lub, w skrajnym przypadku, może dojść do rozłączenia elementów.

 Zbyt wąski wpust w stosunku do rowka wpustowego.

Przy wykonaniu połączenia sworzniowego ze zbyt wąskim wpustem w stosunku do rowka może dojść do nadmiernego luzu, a w konsekwencji do uszkodzenia elementów łączonych.

 Niewłaściwy kąt osadzenia piasty na wale (inny niż 90 stopni).

Dość często spotykany błąd, którego efektem jest niewłaściwe osadzenie piasty na wale. Piasta nie jest osadzona idealnie pod kątem 90 stopni, przez co przeniesienie momentu nie przebiega w sposób płynny lub też dochodzi do uszkodzenia pozostałych elementów współpracujących. W przypadku dużych prędkości obrotowych może dojść do znacznego uszkodzenia wałka lub piasty pod wpływem drgań i wzmacniającego się zakresu ruchu nie osiowego.

Brak ciągłości spoiny.

Stosunkowo częsty błąd polegający na braku ciągłości (przerwach) w spoinie. Konsekwencją jest osłabienie wytrzymałości spoiny lub brak jej szczelności w przypadku, gdy jest wymagana.

 Nadmiar spoiny.

Nadmiar spoiny jest nie tylko błędem estetycznym, ale również konstrukcyjnym, gdyż wpływa negatywnie na parametry materiału i wytrzymałość połączenia.

 Przegrzanie elementów spajanych. 

Na skutek przegrzania elementów łączonych poprzez spawanie dochodzi do uszkodzenia ich struktury fizykochemicznej, co w efekcie może prowadzić do osłabienia spoiny, korozji lub innych zmian obniżających wytrzymałość połączenia.

 Brak kontaktu pomiędzy elementami zgrzewanymi punktowo.

Ta wada połączenia powstaje na skutek zbyt słabego lub zbyt późnego w stosunku do momentu zgrzewania docisku elementów łączonych – na ogół blach. Osłabia wytrzymałość całego elementu łączonego poprzez zgrzewanie.

 Brak jednej lub więcej zgrzein w przypadku zgrzewania wielopunktowego.

Do tego błędu (wady połączenia) dochodzi w przypadku błędu operatora lub  urządzenia zgrzewającego. Na elemencie widoczny jest podwójny odstęp pomiędzy punktami zgrzewania seryjnego.

 Nadpalenie materiału zgrzewanego.

Podobnie, jak w przypadku przegrzania podczas spawania, dochodzi do szeregu zmian fizykochemicznych w materiale, obniżających jego parametry takie jak wytrzymałość, sprężystość, odporność na korozję i inne.

 Niewłaściwie (nie w osi) osadzony nit względem otworu w elementach nitowanych oraz zbyt mała średnica nitu względem otworu w elementach nitowanych.

Do tego rodzaju błędu dochodzi dość powszechnie na skutek zastosowania nitu o zbyt małej średnicy trzpienia względem otworu wykonanego w elementach łączonych. W trakcie wykonywania połączenia następuje wygięcie trzpienia nitu, może wystąpić przesunięcie wzdłużne elementów łączonych lub, w skrajnym przypadku połączenie może być nietrwałe.

 Niewłaściwie wykonana główka nitu.

Do tego błędu dochodzi na skutek niewłaściwej techniki wykonywania główki nitu podczas procesu nitowania. Może w znacznym stopniu osłabić połączenie.

 Niewłaściwie dobrany nit do typu otworu (np. wykorzystanie nitu z łbem fazowanym do otworu bez fazy).

Podstawą tego błędu jest wykorzystanie do wykonania połączenia niewłaściwie dopasowanego nitu do otworu w elementach łączonych – nit z łbem fazowanym wykorzystany do nitowania elementów z otworami bez faz. Ten błąd, oprócz obniżenia estetyki, może prowadzić do zmniejszenia wytrzymałości połączenia na skutek działania sił ścinających główkę nitu.

 Niewłaściwie dobrany klej do rodzaju materiału (brak połączenia materiałów).

Błąd ten wynika z niewłaściwego doboru kleju do materiałów klejonych. W zależności od własności fizycznych i chemicznych kleju i materiału połączenie może być mało wytrzymałe lub może w ogóle nie dojść do jego związania. Podobne efekty mogą się pojawiać w przypadku niewłaściwie dobranych proporcji składników w klejach dwuskładnikowych (np. epoksydowych – żywica plus utwardzacz) lub w przypadku nie dość dokładnego przygotowania powierzchni – brak odpylenia, niewystarczające odtłuszczenie, niewłaściwa chropowatość powierzchni łączonych lub nieodpowiednich parametrów otoczenia koniecznych dla danego rodzaju kleju (zakres temperatury pracy, wilgotność).

 Wyciekający nadmiar kleju w miejscu spojenia.

Błąd ten wynika z zastosowania nadmiernej ilości kleju w stosunku do powierzchni materiałów klejonych. Może w jego efekcie dojść do osłabienia spoiny, jest też błędem estetycznym lub konstrukcyjnym, w przypadku gdy utrudnia pracę innych elementów w bezpośrednim sąsiedztwie połączenia.

 Brak ciągłości połączenia klejonego (tam, gdzie jest to wymagane).

Błąd ten wynika z niewłaściwego rozmieszczenia kleju na elementach łączonych. W jego efekcie dochodzi do osłabienia wytrzymałości połączenia oraz braku szczelności tam, gdzie jest to wymagane.

 Niewłaściwe pasowanie elementów (zbyt luźne lub zbyt ciasne).

Podstawą właściwie wykonanego połączenia wciskowego jest zachowanie odpowiedniego pasowania (tabele pasowań) oraz tolerancji elementów połączenia. W przypadku zbyt luźnego pasowania połączenie nie będzie odpowiednio wytrzymałe, a w przypadku zbyt ciasnego pasowania może dojść do uszkodzenia elementów poprzez naprężenia powstałe w wyniku połączenia.

 Niewłaściwy dobór elementów pośredniczących (tulei lub pierścieni).

Elementy pośredniczące (tuleje lub pierścienie) muszą być odpowiednio dobrane pod względem między innymi długości oraz grubości (średnicy) zgodnie z założeniami konstrukcyjnymi i tabelami pasowań. W przypadku ich niewłaściwego doboru wykonanie połączenia może być niemożliwe.

 Niewłaściwe długości elementów połączenia.

Ten błąd polega na niewłaściwym doborze długości elementów stanowiących  połączenie. Może dojść do znacznego osłabienia wytrzymałości połączenia.

 Brak ciągłości spoiny.

Stosunkowo częsty błąd polegający na braku ciągłości (przerwach) w spoinie. Konsekwencją jest osłabienie wytrzymałości spoiny i brak jej szczelności.

Nadmiar spoiny.

Nadmiar spoiny jest nie tylko błędem estetycznym, ale również konstrukcyjnym, gdyż wpływa negatywnie na parametry materiału i wytrzymałość połączenia.

Podział nakrętek i łbów śrub. Nakrętka wraz ze śrubą tworzy połączenie gwintowe. Jej wygląd może być różny w zależności od potrzeb, ale zawsze znormalizowany. Najpopularniejsze są nakrętki sześciokątne z gwintem od M5 do M20, zgodne z normą. Rodzaje nakrętek:

nakrętka sześciokątna

nakrętka koronowa

nakrętka kwadratowa

nakrętka rowkowa

nakrętka otworowa

nakrętka skrzydełkowa

Opis łba

Śruba zwykle zakończona jest łbem, którego wygląd może być różny choć zawsze znormalizowany. Najpopularniejsze są śruby z łbem sześciokątnym, gwint od M1 do M64, klasy od 1 (lekkie obciążenia) do 4 (duże obciążenia) , zgodne z normą. Rodzaje śrub: śruba z łbem sześciokątnym, śruba z łbem walcowym i gniazdem sześciokątnym, śruba z łbem kwadratowym, śruba z łbem grzybkowym, śruba z łbem radełkowanym, śruba oczkowa, śruba z uchem, śruba skrzydełkowa

Podział gwintów. Gwint metryczny znormalizowany, o oznaczeniu od M1 do M68  i zarysie trójkątnym  to podstawowy gwint stosowany w krajach europejskich w tym w Polsce. Kąt zarysu gwintu zawsze ma 60 stopni, a wymiar skoku podawany jest w mm. Podziałka może być zwykła lub drobnozwojna, prawozwojna lub lewozwojna. Wymiary dostępnych gwintów metrycznych podawane są w tabelach, które uwzględniają takie wartości jak średnice zewnętrzne, średnice podziałowe, średnice wietrtła i podziałki. Tolerancje (w zależności od przeznaczenia i klasy gwintu) są znormalizowane wg PN‑EN ISO 995‑3:2001. Gwinty calowe wyróżnia kąt zarysu wynoszący od 55 do 60 stopni i wymiar skoku podawany w ilości zwojów gwintu przypadających na 1 cal. Gwinty calowe stosowane  są głównie w Ameryce (gwinty zunifikowane UNC)  i Wielkiej Brytanii (gwinty zunifikowane BSW, BSF). W Polsce śruby z gwintami stalowymi znajdują zastosowanie w hydraulice, gazownictwie i motoryzacji. Najczęściej stosowane są gwinty prawe, które wkręca się w prawo tj. zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Gwinty lewe znajdują zastosowane w maszynach urządzeniach, w których gwinty prawe mógłby ulegać poluzowaniu. Przykładem zastosowania gwintu lewego i prawego jednocześnie, jest śruba rzymska.

Podstawowe rodzaje zarysów gwintów:

1. trójkątny,

2. trapezowy niesymetryczny,

3. trapezowy symetryczny,

4. prostokątny,

5. okrągły.

P to  parametr opisujący skok tj. odległość między dwoma sąsiadującymi zwojami gwintu. Skok wyrażany jest  w mm lub liczbie zwojów na cal (TPI) , informuje nas o przesunięciu osiowym jakie wykona śruba podczas jednego pełnego obrotu.

Skok gwintu zależy od średnicy śruby, wartość tą można odnaleźć w tabelach norm dla skoków gwintu.

Śruby dostępne są w różnych wariantach i wymiarach. Warto zwracać uwagę na takie parametry jak S - szerokość główki, k- wysokość główki, l - długość śruby liczoną bez główki. Litera M oznaczać będzie gwint metryczny.

podział kołków i sworzni. Kołki walcowe i stożkowe wtłacza się według pasowania. Kształty i wymiary kołków są znormalizowane. Dzielą się na: kołek walcowy, kołek stożkowy, kołek stożkowy z gwintem, kołek karbowy, kołek sprężysty – rozcięty.

Sworznie to kołki pasowane na luźno, które przed przesunięciem zabezpiecza dodatkowy element, np. zawleczka lub pierścień. Kształty i wymiary sworzni są znormalizowane. Dzielą się na: sworzeń pełny bez łba, sworzeń drążony gładki, sworzeń z łbem walcowym i rowkiem, sworzeń z łbem walcowym i czopem gwintowanym, sworzeń z łbem stożkowym z noskiem i czopem gwintowanym.

Łby, kołki zawleczki i pierścienie chronią sworznie przed przesunięciem wzdłuż osi połączenia.

Podział wpustów i wielowypustów.  Połączenie wpustowe służy do przenoszenia momentu obrotowego, pozwala osadzić piasty na czopach wałów. Wymiary wpustów są znormalizowane. Dzielą się na: wpust pryzmatyczny zaokrąglony, wpust pryzmatyczny ścięty jednootworowy, wpust pryzmatyczny zaokrąglony dwuotworowy, wpust pryzmatyczny zaokrąglony dwuotworowy wyciskowy, wpust czopkowy symetryczny, wpust czopkowy niesymetryczny, wpust czółenkowy pryzmatyczny. Połączenie wielowypustowe służy do przenoszenia momentu obrotowego, stosowane jest w przemyśle maszynowym i motoryzacyjnym do napędowych wałów przegubowych. Ilość wypustów jest zawsze parzysta, wynosi od 4 do 10 lub powyżej 10 dla dużych obciążeń. Połączenie wielowypustowe o zarysie prostokątnym może przenosić największe momenty obrotowe. Połączenie wielowypustowe o zarysie ewolwentowym mają zwykle 60 do 100 zębów i kąt przyporu równy 30, 37 bądż 45 stopni, są bardzo wytrzymałe na naprężenia. Połączenie wielowypustowe o zarysie trójkątnym (wielokarb) ma zdolność do samocentrowania się, ale są stosowane tylko do niskich momentów obrotowych.

Podział zgrzein.  Zgrzeiny powstają w procesie spajania metali. Zgrzewanie polega na nagrzaniu materiału do temperatury topliwości i mechaniczne dociśnięcie. Dzielą się na: zgrzeinę czołową, zgrzeinę punktową, zgrzeinę liniową.

Podział nitów. Nitowanie polega na połączeniu dwóch elementów kołkiem (nitem), który osadza się ciasno w specjalnie przygotowanym otworze (wierconym lub przebijanym w tłoczarce). Kształtowanie zakuwki, nazywane też zamykaniem nitu, może odbywać się na zimno lub na gorąco. Dzielą się na: nit z łbem kulistym i zakuwką kulistą, nit rurkowy z odwijanym łbem i odwijaną zakuwką, nit z łbem płaskim i zakuwką kulistą, nit z łbem płaskim i zakuwką płaską, nit z łbem soczewkowym i zakuwką płaską.

Podział spoin. Spawanie to metoda łączenia elementów przez ogrzanie, stopienie i zestalenie. W wyniku tego procesu powstaje szew, zwany spoiną, która wypełniona jest spoiwem spawalniczym. Rodzaje spoin: Spoina czołowa jednostronna, Spoina czołowa dwustronna, Spoina pachwinowa jednostronna, Spoina pachwinowa dwustronna, Spoina brzeżna, Spoina grzbietowa, Spoina otworowa.

Podział lutów.  Lutowanie to metoda polegająca na łączeniu metalowych elementów roztopionym spoiwem (lutem). Temperatura topnienia lutu jest niższa od temperatury topnienia łączonych elementów. Pod wpływem ciepła atomy lutu i lutowanego materiału wzajemnie się przenikają, tworząc złącze. Dzielą się na: Połączenie lutowane zakładkowe, Połączenie lutowane nakładkowe, Połączenie lutowane przykładkowe, Połączenie lutowane mufowe, Połączenie lutowane kielichowe.

Połączenie sworzniowe. Po kliknięciu jednego z haseł do wyboru: zawleczka, ucho, sworzeń, widełki na schemacie pojawia się podświetlony element.

Powiązane ćwiczenia