Соединение деталей виитами, нарезающими или фор­мующими резьбу при завинчивании, яівляєтся наиболее дешевым и простым методом винтового крепления, по­скольку при его использовании упрощается операция формования деталей и исключается необходимость на­резки резьбы. Кроме того, вследствие отсутствия, зазо­ров между винтом и резьбовым отверстием повышается вибрационная стойкость соединения.

При использовании самонарезающих или формую­щих винтов в пластмассовой детали высверливают глад­кие цилиндрические (направляющие) отверстия диамет­ром, как .правило, равным 0,8—0,9 диаметра винта [16,85,92].

Самонарезающие винты имеют режущую кромку, обеспечивающую нарезание резьбы в отверстии. В зави­симости от формы режущей части, их подразделяют на винты [93]: с пятью равномерно расположенными по окружности режущими кромками и канавками для сбо­ра стружки (рис. П1.25,а, д) ("между канавками нахо­дится резьба); с глухой (рис. 111,25, б) или сквозной (рис. 111.25, в) прорезью, образующей, ^ соответственно, одну или две режущие кромки; с выборкой (желобком), сделанной под углом 1,57 рад для размещения стружки (рис. III.25, а). Резьба у самонарезающих винтов (а—в) такая же, как. у винтов для. металлов, или разрежена (г, д), а концы имеют небольшую конусность.

Выбор типа винта зависит от вида соединяемой пла­стмассы и глубины завинчивания. Для винтов типа а, б, в, д (по рис. 111,25) требуется малый установочный момент, поэтому их можно применять для хрупких пла­стмасс (например, фено - и аминопластов, полиакрила - тов, полистирола). При завинчивании на большую глу-

Ц ' '

Рис. III.25. Резьбовая часть самонарезающих винтов для пластмасс.

Маркировка по стандарту jBI8.6.4—^ 1967 (США):
а — Р; б — D; в — в; г — t; g — ВР.

Рис. 111.26. Резьбовая часть формующих винтов для пластмасс; Мар-
кировка по стандарту В18.6.4— 1967 (США) :
а — А; б — В; в — С; г — V.

бину предпочтительнее использовать винты типа в, г и д. Благодаря упругости разрезной части виита типа в обеспечивается его хорошее сцепление с резьбой пласт­массовой детали. В случае правильной подготовки от - < верстий соединяемых деталей при ввинчивании самона­резающих винтов остаточные напряжения в материале незначительны, при этом обеспечиваются достаточное усилие затяжки и возможность разборки соединения.

Формующие винты (риє. III.'26) создают резьбу

путем перемещения и уплотнения материала стенок' от­верстия їв детали, т. е, без образования стружки. При таком способе оформления резьбы обеспечивается хоро­шее прилегание резьбовых поверхностей, а следователь­но, и увеличение трения между ними. Это обеспечивает самостопорение винта, что особенно важно при вибро - нагрузках. В формующих винтах резьбовая часть может

быть выполнена с коническим или тупым концом, е большим или малым шагом. Первые витки резьбы, как и у саманарезающих винтов, срезаны или сведены на конус для облегчения ввода винта в отверстие. Винты с малым шагом резьбы благодаря их большой поверхно­сти сцепления. менее склонны к самоотвинчиваниго при вибронагрузках. Кроме того, они, - в отличие от винтов других типов, при одинаковых установочных крутящих моментах создают наибольшее осевое удерживающее усилие. Винты с многозаходной резьбой и большим уг­лом подъема вводят в отверстие ударом молотка или .пуансона пресса. Такие винты эффективно применяют в. неразборных конструкциях, испытывающих вибрацион­ные нагрузки. Однако толщина деталей, в которые вво­дят такие винты, должна быть ^d.

Интерес представляют также винты типа «ТарШе» ,[94]. Их 'поперечное сечение по форме напоминает тре­угольник. При. ввинчивании в гладкое отверстие они об­разуют в кем метрическую резьбу с. прфилем, отвечаю­щим рекомендациям ISO.

Самонарезающие и формующие винты для соедине­ния деталей из стеклопластиков изготовляют из качест­венных малоуглеродистых сталей с последующей цемен­тацией и закалкой. Характерным для них является на­личие резьбовых участков повышенной твердости.

При соединении деталей из фенопластов и аминопла­стов с порошкообразным наполнителем и термопластов винты изготовляют из малоуглеродистой стали {для де­шевых изделий), монельдиеталла и коррозионпостойкой стали (для предотвращения коррозии и придания из­делиям хорошего внешнего вида), а также из латуни или бронзы — для изделий электротехнического назначе­ния, когда винт является токонесущей деталью.

Чтобы предотвратить выкрашивание первых витков резьбы на детали и облегчить ввод винта, рекоменду­ется снимать фаску под углом 2/Зп рад на входе отвер­стия или .нарезать не менее двух — трех ниток полной резьбы.

Крутящий момент Мкл, создаваемый при установке самонарезающего или формующего винта, больше кру­тящего момента, необходимого для завинчивания винтов для металлов в резьбовое отверстие. Крутящий момент Мкл = Мр+Л1з (здесь Мр — момент для образования

резьбы; М3— момент, обеспечивающий затяжку винта), не должен быть чрезмерно большим,, чтобы не перегру­жать пластмассу стягивающим усилием. С увеличением диаметра отверстия под самонарезающий винт крутящий мом, ент при завинчивании уменьшается [69]. При уста­новке шайбы под головку винтов можно увеличить уси­лие затяжки.

Для ісозДания необходимого крутящего момента рекомендуется применять механизированный инструмент с регулируемыми параметрами - затяжки. Высокая про­изводительность достигается при использовании пневма­тического винтоверта с регулируемым крутящим момен­том и прутковой загрузкой винтов. Винтоверт с програм» мным управлением |[95] предназначен для завертывания пяти самонарезающих винтов в пластмассовую магни­тофонную кассету.

Прочность соединения, обеспечиваемая применением самонарезающих или формующих винтов, зависит от ди­аметра предварительно просверленного или отформован­ного отверстия и глубины завинчивания. Основные виды нагрузок, возникающие при сборке,— это крутящий мо­мент и осевая нагрузка, сохраняющаяся также при экс­плуатации собранного узла.

Для полиэфирных стеклопластиков с содержанием 50% стеклянной ткани или 37% стеклянного мата удер­живающая сила винтов снижается с увеличением диа­метра отверстия [46] в результате уменьшения площади контакта крепежного элемента с пластмассой. Для пластмассы с низким (15%) содержанием стеклянного мата существует оптимальный размер отверстия,, при. котором достигается максимальная удерживающая сила. В соединениях с отверстиями малых диаметров низкая удерживающая сила обусловлена расслоением пласт­массы при завинчивании [96] и действием остаточных напряжений в пластмассе. Для. формующих винтов ха­рактерны меньшие значения удерживающей силы, чем для самонарезающих такого же диаметра [46].

При увеличении содержания стеклянного волокнисто­го наполнителя н пластмассе* но не более чем до 85%, прочность’соединения повышается; минеральный порош­кообразный наполнитель, введенный в стеклопластик, способствует уменьшению прочности соединения (крутя­щий момент при1 срыве резьбы снижается приблизитель-

но на 10%). Менее прочны­ми являются соединения де­талей из стеклопластика на основе матов, нежели ткани при одинаковом содержа­нии смолы. Структура стек­лянного мата (из рублено­го или недр ер ыв ного стек­лянного волокна) не влия­ет на удерживающую силу винтов.

С увеличением глубины завинчивания, удерживаю­щая сила возрастает вплоть до достижения разрушаю - ' щего напряжения '[46]. Предотвратить ^расслоение материала (например, стек­лотекстолита) и обеспечить разрушение соединения в результате среза винтовой' дорожки в отверстии можно при глубине 'Завинчивания более 12 мм. Глубина завинчивания всегда должна быть не меньше 3-х витков.

ших размерах отверстия снижаются удерживающий мо­мент и осевая удерживающая сила (рис, III.27).

Минимальная глубина отверстия лод резьбу в тер­мопластах должна быть такой, чтобы два или. три пол­ных витка резьбы находились в зацеплении с винтом. Практически максимальная глубина отверстия'соответ­ствует равенству между - моментами, при которых про­исходит срыв резьбы и скручивание винта. Для винтов с мелкой резьбой эта глубина соответствует высоте 8— 12 витков, а для винтов с крупной резьбой — высоте 3— 8’ витков; Удерживающая сила Руд самонарезающего винта, ввинченного в деталь из полиформальдегида, из­меняется в зависимости от длины I цилиндрического участка с резьбой у винта следующим образом:

I*, мм....................................... 6,3? 9,55 12,7

Руд, КН. . . . . . 2,7 4,6 8,2

* Диаметр винта 4,8 мм; шаг резьбы 1 мм.

Прочность соединения деталей из термопластов с по­мощью самонарезающих винтов зависит от толщины слой пластмассы (прилив, бобышка, втулка) вокруг от­верстия {'19].’ С увеличением отношения диаметра сту­пицы к диаметру винта (либо шага между отверстиями или расстояния от отверстия до края детали)' возраста­ют осевая удерживающая сила и крутящий момент при срыве резьбы, но лишь до определенного уровня, после которого они остаются постоянными. Для обеспечения высокого значения удерживающей силы диаметр ступи­цы должен не менее чем в 2,5 раза превосходить диа­метр винта. Наибольший прирост прочности с увеличе­нием диаметра ступицы достигается при соединении пла­стмассы. винтами с мелкой резьбой.

При оптимальной толщине слоя пластмассы вокруг отверстия осевая удерживающая сила Руя самонареза­ющих винтов, приблизительно равна разрушающей на­грузке при срезе пластмассы по цилиндрической поверх­ности с тем же диаметром,, что и у винта, -и высотой, рав­ной осевой длине полного винтового зацепления. Пото­му Руд может быть определена по формуле:

Руд ^ Т ГГ d /дф.

где X—разрушающее напряжение при срезе пластмассы; d — диа­метр винта; 1аф — эффективная длина зацепления (расстояние меж­ду, поверхностью детали и концом цилиндрической части винта). .

Показатели прочности для формующих винтов, ввер­нутых в детали из термопластов, приведены в табл. Ш.2. -

Как видно из таблицы, РУ71 при соединении деталей из наполненных стеклянным волокном термопластов меньше, чем для деталей из нем а пол ионных материалов, но МУд для них больше. При осевом нагружении конст­рукции из наполненных термопластов, детали которой соединены вшгтами диаметром более 4 мм, работоспо­собность соединения лимитируется прочностью соединяе­мого материала при растяжении.

Высокие значения Руд и Муд, характерные для поли­амидов по сравнению с полиформальдегидом, согласу­ются с их более высокой прочностью. При глубине за­винчивания формующих винтов в термопласты, большей (2—2,5)d, .существенного изменения прочности не про­исходит [92].

Во время эксплуатации узлов, собранных с помощью самонарезающих или формующих винтов, даже при нор­мальной влажности и комнатной температуре удержива­ющая сила может уменьшиться до 50% и менее от пер-

4

воначального значения вследствие релаксации, напря­жений в резьбе пластмассовой детали.

Повышенные температура и влажность способству­ют ускорению релаксации. Износу резьбового отверстия.-и, следовательно, ослаблению соединения способствуют повторные (более 5—6: раз) вывертывание и ввертыва­ние крепежа.

У само нарезающих и формующих винтов режущий участок (у винтов метчикового типа) и конусный конец (у винтов — шурупов) не участвуют в передаче усилия от винта к детали. Поэтому при одинаковой эффектив­ной длине зацепления такие винты, в отличие от винтов для металлов, должны иметь большую общую длину и. для них требуется большая глубина отверстия.

Соединение с помощью резьбы, нарезанной непосред­ственно в соединяемой детали,, можно выполнять, если диаметр резьбы не менее М4—М5 при условии, что в материале вокруг отверстия не происходит образования трещин, а сама резьба при частом ввинчивании и вы­винчивании крепежного элемента, не выкрашивается.

В пластмассовые детали для обеспечения разборно - сти соединения, а также для получения резьб малого диаметра и резьб в деталях из материала с низкой проч-

95.

'Костью, устанавливают промежуточные резьбовые эле­менты (резьбовые вставки), выполненные из материала е большей прочностью и стойкостью-к истиранию.