Известные способы соединения деталей заклепками из реактопластов имеют много недостатков.

В работе [59] исследовалась возможность осадки цилиндрических стержней диаметром 4 мм из отверж­денных реактопластов с помощью ультразвука при со­единении пластмассовой детали, с металлической шай-

48

бой толщиной 2,5 мм. Осадка стержня ультразвуком проводилась в течение 0,4—1,0 с при усилии прижима 200—400 Н. Было установлено, что вследствие больших нагрузок происходит сильный износ рабочей поверхно­сти инструмента. Поэтому рекомендуется применять ми­нимальные амплитуды колебаний-И тщательно центри­ровать инструмент относительно расклепываемой по­верхности.

При смачивании водой расклепываемой поверхности стержня значительно улучшается качество заклепки,

■ Формование замыкающих головок у заклепок из тер­мопластов производят на холоду или при нагревании 129,: 40].

В случае холодной клепки (при температуре 291—: 296 К) с помощью пластмассового крепежа замыкаю­щая головка образуется из конца, стержня. заклепки или имеющегося на детали выступа при приложении к ним сжимающей нагрузки, превышающей предел текучести от материала, равный (в МПа) [21]:

Полиметнлметакри - Полиэтилен НП. . 9—10.

лат................... 40—60 Полиэтилен ВП. . 22—26

Поливинилхлорид. . 35—56 Полипропилен . . . 15—25

-Полисульфон. . . 70—80 Полиамид 6,6 ... 49

Поликарбонат. . .. 56—63 Полиформальдегид. 50—75

Полиамцд 6 . . . 77—85

В принципе все термопласты можно применять в ка­честве крепежа для холодной клепки. Но по комплексу физико-механических свойств лучшими являются кри­сталлические термопласты [15], в частности полифор­мальдегид и полиамид [19].

Длина стержня, необходимая для образования за­мыкающей головки, зависит от его диаметра и типа материала и может быть рассчитана из условия равен­ства объема головки объему 'выступающей части стерж­ня при отношений диаметра головки к ее высоте, рав­ном 2:1 [29].

Обжатие соединяемого пакета удобно производить подпружиненным полым стаканом, в котором переме­щается пуансон, осаживающий головку заклепки (рис. ІІІ.8). Ниже приводятся значения усилий обжа­тия Робж склепываемого пакета и осадки Рас головки

для заклепок из полиформальдегида различных диамет­ров d:

d, мм.... . 2

ЯоВж, Н.... 200 Яос, Н 400

Преимуществом холодной клепки является высокая производительность процесса. Однако соединения, по­лученные холодной клепкой, чувствительны к измене­ниям температуры и: могут ослабевать в результате ре­лаксации эластических деформаций в стержне заклепки. Кроме того, при проведении процесса возможно ухуд­шение механических свойств материала заклепки.

Более стабильное по свойствам соединение получа­ется, если расклепыванию подвергают полую часть стержня. При этом образование головки происходит п, ри меньшем усилии, в результате чего тело крепежа в

Меньшей степени подвергается пластическим деформа­циям, которые релаксируют после снятия давления.

Соединение, более устойчивое к нагреванию, получа­ют, осуществляя клепку при повышенных температурах [29, 40]. Восстановление первоначальной формы стерж­ня не наблюдается, если образование головки термо­пластичной заклепки проводить при нагревании высту­пающей части стержня до температуры текучести ма­териала. При клепке таким способом исключается пол­зучесть пластмассовой детали в отличие от расклепы-. ватшя на холоду.

Замыкающие головки у термопластичных заклепок можно оформлять при помощи открытого пламени, на­гретого инструмента или инструмента, к которому под­веден ток высокой частоты, а также в струе нагретого газа,

Из. споеобов горячей кленки пластмассовыми заклеп­ками наибольшее распространение получила клепка с помощью ультразвука [15, 29, 40, 60—‘62J. Этот метод обеспечивает наиболее высокую производительность и возможность механизации и автоматизации процесса сборки {скорость соединения приблизительно в 2 раза больше, чем при формовании нагретым инструментом).

Клепка с помощью ультразвука заключается в раз­мягчении и деформировании стержня инструментом, по­верхность рабочего конца которого подобна поверхности замыкающей головки, в результате превращения меха­нической энергии ультразвуковых колебаний в тепло­вую, При этом сам инструмент остается холодным, что способствует быстрому охлаждению размягченного ма­териала головки.

/ Известен [63] способ соединения деталей из термопластов с ме­таллическими или пластмассовыми деталями, по которому шипы, имеющиеся на деталях из термопластов, вставляются в соответству­ющие отверстия других деталей и оплавляются под действием уль­тразвука с целью оформления замыкающей головки.

Преимуществом ультразвуковой клепки является также то, что после достижения температуры текучести тепловыделение прекращается, в результате, чего пред-- отвращается термическое разложение материала за­клепки. Для ускорения образования головки рабочий конец инструмента в начале клепки соприкасается со стержнем по линии (по длине окружности основания

Рис. 111.9. Схема ультразвукового расклепывания термопластичных стержней с образованием полукруглой (а, 6) или полутороидальной

(в, г) замыкающих головок: ' ;

а, в — положение деталей и инструмента перед расклепыванием; б, г — собран*

ный узел: J

/ — нормальный профиль головки; // — низкий профиль; Г—пластмассовая деталь; 2 — прйсосдияяеімая деталь; 3 — стержень, 4 — голоика заклепки; і

iff —■ инструмент.

стержня) или в точке (в центре основания). Б зависи­мости от этого он имеет .сферическую рабочую поверх­ность и оформляет полукруглую замыкающую толовку (рис. II 1.9 ,а) или выступ и оформляет разваль-

цованную полутороидальную замыкающую головку (рис, ІІІ.9, б). Полукруглую головку можно оформить для стержней диаметром 1—3 мм из жестких и элас­тичных термопластов [64],. а. полутороидальную— для стержней диаметром 3—10 мм. Оформляя в инструменте несколько полостей, можно выполнять групповую клепку, ,

При ультразвуковой клепке в противоположность сварке необходимо создавать сдвиг фаз между колеба­ниями инструмента и поверхности пластмассовой Де­тали [62]. Легкий прижим в начале клепки является условием для несинфазности колебаний в ограниченной области -контакта.

Параметры ультразвуковой клепки (амплитуда ко­лебаний инструмента или потребляемая мощность уль­тразвукового генератора, продолжительность расклепы­вания, осевое усилие на стержень) зависят от формы головки, материала и диаметра стержня заклепки (табл. Ill, 1). Амплитуда колебаний инструмента при клепке составляет 16—100 мкм [65].

Потребная мощность при' клепке инструментом с выступом, создающим полутороидальную поверхность головки (см. рис. II 1.9,б), в течение 1 с составляет 216 Вт, а о-севое усилие осадки инструментом стержня— 640 Н [64].

Ультразвуковую клепку наиболее широко использу­ют для соединения пластмассовых деталей с металличе­скими или с деталями из реактопластов. Полученные соединения имеют небольшие остаточные напряжения, способны работать при высоких нагрузках и мало чув­ствительны к изменениям температуры.

С помощью ультразвука можно расклепывать не только монолитные, но и полые термопластичные стерж­ни [62]. Детали из термопластов можно соединять. с помощью термопластичных Заклепок по принципу сварки, т. е. приваривая заклепку, имеющую замыкаю­щую головку. Для ультразвуковой клепки применяют оборудование, используемое для других способов соеди­нения деталей с помощью ультразвука.

Оригинальна технология механического крепления, при которой заклепки из термопластов, целиком оформ­ляются при введении в отверстия соединяемых деталей расплава полимерного материала литьем под давлени-

ём [60]. Это позволяет ставить несколько заклепок од­новременно и в труднодоступных местах. По своим экс­плуатационным характеристикам этот способ превосхо­дит все остальные способы горячей клейки. Однако для его проведения требуется дорогое оборудование и ос­настка (литьевые машины и формы). Если детали и за­клепки изготовлены из одинаковых материалов, то спо­соб их соединения правильнее называть точечной свар­кой литьем под давлением (см. гл. V). ■

Для соединения различных материалов, в том числе и пластмасс, разработаны специальные типы пластмас­совых заклепок, расклепывание которых производится при упругом деформировании элементов крепежа [40],

Некоторые детали из пластмасс и металлов можно соединять с помощью распорных заклепок. Крепление с помощью этих заклепок обеспечивается благодаря наличию выступов снаружи и внутри разрезанного по­лого стержня заклепки и введению в нее монолитного стержня.