5. Kötésmódok technológiai jellemzői

1. 5. Kötésmódok technológiai jellemzői Prof. Dr. Kundrák János Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék

2. 5.4. Nem oldható, nem mozgó kötések • Jellemzői: • szerelés után csak roncsolással lehet a kötést oldani és • általában nem lehet újra szerelni Fajtái: • hegesztés • forrasztás • ragasztás • szegecselés • fedéssel illesztett kötések (sajtolás, zsugorkötés) • hidegalakításos kötés • beöntés

3. 5.4.1. Szegecskötések Elsődlegesen lemezjellegű alkatrészek összekötésére szolgáló kötésfajta. A szegecselést gyakran a hegesztés helyett kell alkalmazni, elsősorban a következő esetekben: • heterogén ötvözeteket vagy különböző anyagminőségű alkatrészeket kell összekötni; • a szerkezeti adottságok miatt belső feszültségektől kell tartani; • az illesztési helyek kevésbé hozzáférhetők; • képlékeny alakítással keményített (szilárdított) ötvözetek összekötése; • nagyméretű, hőkezelt elemekből kialakítandó szerkezetek kialakítása.

4. Szegecskötések A szegecseléssel kialakított kötések jellegzetes igénybevételnek tehetők ki, melyeket a tervezés és a szerelés során is figyelembe kell venni. A lehetséges igénybevételek (ábra) a következők lehetnek (a tervezés során ezek közül a mértékadó igénybevételre kell méretezni a kötést): • nyírás • nyomás (palástnyomás) A szegecs igénybevétele nyírásra ill. palástnyomásra

5. Jellegzetes szegecstípusok • félgömbfejű-; • lapos gömbfejű-; • elliptikus-; • gombafejű-; • trapézfejű-; f) 90°-os süllyesztettfejű-; g) 75°-os süllyesztettfejű-;h) domborított süllyesztett-fejű-; i) csonkakúp fejű-; j) laposfejű-; k) üreges szárvégű süllyesztettfejű szegecs; l) csőszegecs; m) laposfejű menetes csőszegecs; n) süllyesztettfejű menetes csőszegecs; o) robbanószegecs

6. 4.1.1. Szegecselési módszerek • kézi szegecselés (ha nincsenek szegecselőgépek vagy helyszűke miatt nem használhatók) • kézi kalapáccsal • készülékkel • légkalapáccsal • gépi szegecselés • szegecselősajtóval • imbolygó szegecselés • radiál szegecselés • húzószegecselés (popszegecselés) • robbantásos szegecselés

7. Szegecselési módszerek A szegecselés hidegen végezhető, ha a szegecs átmérője kisebb mint 10 mm. Kézi szegecselés esetén - 4 mm szegecsátmérőig kézi fejezőkalapácsot és kézi ellentartót használnak, - 6 mm átmérőig sűrített levegős és egyéb gépi kalapá-csot, - efölött pedig már nehezebb szerszámokra van szükség. A gépi szegecselések közül előnyben részesítendő az imbolygó és a radiál szegecselés . Mindkét eljárásnál a szegecsfejező tengelye kb. 5°-ot zár be a szegecs tengelyével.

8. Az imbolygó szegecselésnél a szegecsfejező körpálya, a radiál szegecselésnél pedig hipociklois pálya mentén mozog. Ezekkel a korszerű eljárásokkal még a legkényesebb anyagoknál (pl. porcelán szigetelőtest) is lehet nagy-szilárdságú kötést létesíteni, akár edzett keménységű szegecsek esetében is. Korszerű szegecselési eljárások a)imbolygó-; b) radiál szegecselés

9. Szegecskötések A nem teherviselő szegecskötések kialakítására a húzószegecselés az utóbbi időben egyre inkább tért hódít, előnyös jellemzői miatt: • nagy termelékenységű szegecselést eredményez; • a gyártmánytervezés egyszerűbbé válik; • a szegecseléshez nem kell szakképzett munkaerő; • az egyedi gyártástól a tömeggyártásig terjed alkalmazhatósági területe; • gyakorlatilag nincs szegecselési hiba; • a szegecselendő szerkezeten nem keletkezik sérülés Húzószegecsek (POP-szegecsek) fajtái: • nyitott szegecs • zárt szegecs (víz- és nyomástartó kötésekhez • recés szegecs (lágy vagy törékeny anyagok szegecseléséhez)

10. 4.1.2 A szegecselés műveletei a) Előkészítés • szegecs anyagminőségének ellenőrzése (a további előkészítési lépések csak szegecsfuratok hiánya esetén szükségesek!) • szegecsméretek ellenőrzése, szükség szerint szegecshossz módosítás (egyedi, néhány darabos szegecselésnél) • előrajzolás • fúrás, szükség szerint dörzsölés (furatátmérő: 10 mm szegecsátmérőig szegecsátmérő + 0.1 mm, 10 mm szegecsátmérő felett szegecsátmérő + 0.2 mm) • szegecsvég felőli oldalak előkészítése(élletörés szegecsfej rádiusz miatt, ill. süllyesztés készítés a szegecsfejnek megfelelően) • sorjázás, tisztítás

11. b) Szegecselés - illesztendő elemek furatainak fedésbe hozása (előre fúrt furatok esetén) - szegecs behelyezése - lemezek összehúzása szegecshúzóval, ellentartás mellett - szegecsvég zömítése  kialakítási ütések száma (d szegecsátmérő cm-ben!)  kézi szegecselés: n=10•d - szegecsfej kialakítása  légkalapácsos szegecselés:t=0,5•d [s] A szegecselési művelet szakaszai

12. c) Ellenőrzés A leggyakrabban előforduló szegecselési hibák a következők: • a lemezben hiányzik a szegecsfej és a szár közötti átmenetnek megfelelő süllyesztés; a • a szegecsfej eltolódik, ezért nem megfelelő az illeszkedés és az erőeloszlás; b • túl rövid a szegecsszár, emiatt a szegecselőszerszám a fej körül a lemezt is alakítja, emiatt csökken a lemez szilárdsága; c

13. c) Ellenőrzés A leggyakrabban előforduló szegecselési hibák a következők: • a furatok eltolódtak, ezáltal a szegecsszár berágódott, csökken a szegecs szilárdsága d • a lemezeket nem nyomták össze eléggé e • túl hosszú a szegecsszár és/vagy túl nagy a furat, a szegecsszár kihajlik, nem zömíthető f

14. 5.4.2. Hegesztett kötések A hegesztett kötések kialakításához az összekötendő alkatrészek, ill. munkadarabok érintkező felületét hő és/vagy nyomás - gyakran hegesztőanyagok - segítségével egyesítik. A hegesztett kötések széles felhasználási területtel rendelkeznek, elterjedésüket az tette lehetővé, hogy ezek a kötések ma már megbízhatóak, az egyes hegesztési eljárások jól gépesíthetők és automatizálhatók, berendezés ellátottságuk igen jó. Hegesztett kötések alkalmazásának terjedését a következő előnyök is elősegítik: • víz- vagy nyomásálló kötés kialakításához ez a legegyszerűbb módszer, • mindkét oldalról való hozzáférés nem feltétlenül szükséges, • átlapolást ritkán kell alkalmazni, szemben a mechanikus kötésekkel. A hegesztett kötések legfontosabb hátrányaia következők: • a legtöbb hegesztési eljárás során a munkadarabok jelentős hőhatásnak vannak kitéve, • némelyik hegesztési eljárás igen jól képzett szakmunkást igényel.

15. Hegesztett kötések A szerelésre használható hegesztési eljárások a következők: • ívhegesztés bevonatos elektródával • fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés (AFI) • wolframelektródás védőgázas ívhegesztés (AWI) • ívhegesztés porbeles elektródával • fedettívű hegesztés • lánghegesztés • ponthegesztés • dudorhegesztés • vonalhegesztés • lézerhegesztés • plazmahegesztés • elektronsugaras hegesztés • dörzshegesztés • ultrahang hegesztés • salakhegesztés A szakirodalom a hegesztéssel mint technológiai ágazattal részletesen foglalkozik. A fenti hegesztő eljárások közül néhány – elsősorban a sorozat és tömeggyártás (szerelés) esetében – szervesen beépülhet a szerelési folyamatba. Ezekben az esetekben ezért a nem oldható kötésmódok kialakítására elsősorban az ellenállás- (g, h, i), a pont és az ultrahanghegesztést (n) alkalmazzák.

16. 5.4.3 Forrasztott kötések A forrasztás két vagy több alkatrész nem oldható egyesítése idegen anyag – forrasz – hozzáadásával, miközben az alkatrészeket csak a forrasz olvadási hőmérsékletéig hevítik. A forrasz olvadáspontjától függően megkülönböztetjük a lágy- ill. a keményforrasztást. A lágyforrasztás forraszanyaga rendszerint ón-ólom ötvözet, olvadáspontja Top<400°C, szilárdsága Rm=5-7 N/mm2. Ezért általában csak tömítésre, illetve igénybevétel nélküli kötések kialakítására alkalmazzák. A keményforrasztás forraszanyaga réz-, cink- és ezüstötvözet, olvadáspontja Top=600-1100°C, szilárdsága Rm<50 N/mm2, ezért mechanikai igénybevételnek kitett kötések kialakítására is alkalmazható.

17. Forrasztott kötések A forrasztott kötés kialakításához ún. folyatószereket egyrészt azért kell alkalmazni, hogy a forrasztás helyén a fémoxidokat feloldják és így a megömlesztett fém jobban köt az alapanyagokhoz, másrészt a forrasztás közben védeni kell a kötést az oxidációtól. A lágyforrasztás folyatószerei: • gyanta • ZnCl • szalmiáksó A keményforrasztás folyatószerei: • bórax • folypát • különlegeslúgos keverék Folypát: egy ásvány. Vegyi képlete:CaF2 Kalcium fluorit Neve a HF vegyjelű folysavra emlékeztet.Főleg bázikus bevonatú ívhegesztő elektroda bevonatokbanalkalmazzák, ahol a hígító szerepét látja el

18. Forrasztott kötések A forrasztott kötés kialakításához szükséges melegítés (hevítés) eszközei: • lágyforrasztás • páka • gázégő • villamos kemence • keményforrasztás • gázégő • villamos hevítés • mártás • kemence

19. 5.4.4 Ragasztott kötések A különböző ragasztóanyagok és módszerek kifejlesztésével és elterjedésével egyre nagyobb teret hódít a ragasztással kialakított kötések alkalmazása. Ma már gyakorlatilag bármilyen típusú feladat megvalósítására alkalmas ragasztóanyag ill. módszer rendelkezésre áll a kötések ragasztással történő megvalósítására. A ragasztott kötések alkalmazásánál ismernünk kell ezen kötésmód előnyeit és hátrányait. A ragasztott kötés előnyei: • feszültségmentes kötés, • különféle anyagok köthetők egymáshoz, • rezgéscsillapító hatása van, • nagy potenciálkülönbségű fémek összekötése egyszerűen megvalósítható (korróziógátló szigetelés),

20. Ragasztott kötések A ragasztott kötés előnyei: • nem kell szigorú tűréseket előírni, ezért csökken a gyártási költség, • jól tömít még nagy nyomások esetén is, • a kötendő alkatrészeket nem kell más elemekkel gyengíteni (pl. furat), • általában szobahőmérsékleten (max. 200°C) létrehozható, elhanyagolható a hőhatás, • a ragasztóréteg könnyű (súlycsökkenés), • elméletileg tetszés szerinti nagyságú felületek köthetők össze • igen vékony ill. különböző vastagságú alkatrészek is összeköthetők, • általában nem igényel költséges beruházást, • jó technológia esetén nem igényel szakmunkást.

21. Ragasztott kötések A ragasztott kötés hátrányai: • a felületi előkészítés költséges lehet, • a keményedés időtartama hosszú is lehet, ez növeli az átfutási időt, • lefejtő igénybevétellel szembeni ellenállása kicsi, • az alkalmazási hőmérséklet növelésével a kötés szilárdsága csökken, • speciális technológiáknál hevítés ill. befogó készülékre is szükség lehet (költségnövelés) • dinamikus hatásokra általában érzékenyek, • tartós, statikus terhelés esetén hidegfolyásra (kúszásra) hajlamos, • a kötés minőségvizsgálata csak roncsolásos vizsgálattal végezhető el.

22. Ragasztott kötések A ragasztott kötések általános tervezési elvei: • főként nyírásra terheljük a kötést, • lefejtő igénybevétel ne terhelje a kötést, védekezés a következő módszerekkel: • a ragasztott él lehajlításával • szegecseléssel kombinált kötés alkalmazásával • pótlólagos vastagabb elem ráragasztásával • besüllyesztéssel, ill. szélre felvitt ragasztóanyaggal • a ragasztóerőt úgy kell méretezni, hogy a kötés szakadása a ragasztott anyag folyáshatárán következzen be, • egyenletes, vékony ragasztóréteg tervezése (0,04-0,25) • klimatikus hatásokat és vegyi igénybevételeket (környezeti hatásokat) is vegyünk figyelembe, • a szabványos statikus és rövid-időtartamú vizsgálatokból lehet következtetni a dinamikus terhelhetőségre (a statikus terhelhetőség 5-15 %-a!), • a kötés öregedése3-4 % 10-15 éves klimatikus igénybevétel esetén • a rejtett lefejtő igénybevétel létrejöttét kerülni kell (pl. görbe lemez sík felületre történő ragasztása esetén jöhet létre ilyen hatás)

23. Ragasztott kötések A ragasztott kötés szilárdságát számos tényező befolyásolja, ezeknek csak egy részét tudjuk kiküszöbölni, a többit csak figyelembe venni: • anyagtulajdonságok • technológiai tényezők • felületi állapot • felületi előkészítettség • kikeményedés módja (idő, hőmérséklet, nyomás) • geometriai tényezők • kötés formája • felület mérete • ragasztó réteg vastagsága • kiöntendő alkatrész vastagsága • igénybevétel jellege • statikus • dinamikus • környezeti hatások • víz, gőz • radioaktív • klíma

24. 5.4.5. Sajtolt kötések Általában tengely-agy kötések kialakítására alkalmazott kötésmód. Az alkatrészek illesztése és kötése közös tevékenység, a kialakuló kötés az erőzáró kötések csoportjába tartozik. A kötés létrehozásának célja: • rögzítés • Nyomatékátvitel Az összeszerelendő alkatrészek megfelelő tájolása után a fedéssel elkészített kötést megfelelő irányú sajtolóerővel hozzuk létre. Az érintkező felületek között létrejövő rugalmas alakváltozások okozta p nyomás és a súrlódó erők eredményezik a szilárd kötést.

25. Sajtolt kötések A kötés létrehozása szerint az alábbiak szerint csoportosíthatjuk • axiális sajtolás (szobahőmérsékleten • végzett tengelyirányú sajtolás) radiális sajtolás • zsugorkötés: az agy melegítésével (max. 400°C) (a) • táguló kötés: a tengely hűtésével (max. 1,5‰ méretváltozásig) (b) • kombinált kötés: agy melegítése + tengely hűtése • képlékeny alakítással tágítás, széthengerlés (c) • befogott alkatrész rugalmassá tétele (d) a d b c

26. Sajtolt kötések A feszített kötéseket befolyásoló tényezők: • gyártási tűrés (agy, csap) • hőmérsékleti differencia • köralakhiba • tengelyirányú nyomáseloszlás • üzemi hőmérséklet • bevezető kúpszög • illesztett felületek érdessége • sajtolás sebessége

27. 5. Nem oldható, mozgó kötések Az alkatrészek viszonylagos helyzetbe rögzített és nem állandó, az alkatrészek meghatározott pályán és korlátozásokkal egymáshoz képest elmozdulhatnak (pl. egysorú mélyhornyú golyóscsapágy, szerelt gumirugó). A szétszerelés csak roncsolással lehetséges.

28. 6. Szerelésbarát kötésformák Az alkatrészek összeállítása és rögzítése a szerelési folyamatban jelentős munkahányadot képvisel. A szerelés termelékenysége nagymértékben növelhető a kötési módszerek és a kötőelemek fejlesztésével. Az automatizálás (sorozat ill. tömeggyártás) igényli a szerelésre kerülő alkatrészek egyszerűsítését, a könnyű továbbíthatóságot, az egy fordulatra, nyomásra vagy mozdulatra létrehozható kötést és az ennek megfelelő kötési módszereket ill. kötőelemeket, azaz a szerelésbarát kötésformákat. Ezek a kötésformák persze alkalmazhatók a nem automatizált szereléseknél is. Szokás ezeket a kötésformákat gyors kötéseknek is nevezni. • önmetsző csavarok (ábra) • menetfúró (a ábra), fúró-menetfúró (b ábra) csavarok

29. - menetsajtoló csavarok (c ábra) • - menethengerlő (pszeudókör keresztmetszetű) csavarok (d ábra) Önmetsző csavarok működése A hagyományos csavar csak három helyen fekszik fel (26.e ábra baloldali képe); menetfúró csavar alkalmazásánál a kialakítás miatt mintegy 1/3 furathossz van kötésben ill. forgács marad a furatban (26.e ábra jobboldali képe); a menethengerlő csavar adja a legjobb minőségű kötést a teljes felfekvés, a forgácsmentesség és a menetszilárdítás miatt (26.e ábra középső képe)].

30. zárt üregbe szerelhető expanziós anyák Expanziós anya és behelyező szerszáma

31. Egymenetes lemezanya • (ívelt lap ráfeszül a síkra) • lemezanyák b) Páros lemezanya c) Lemezanyák tekercselt szalagban d) Derékszög merevítése lemezanyával e) Lemezanya műanyag furatban f) Lemezanya a lemezszélekre kapocsszerűen felerősíthető

32. b) Lemezfelerősítése U tartóra, a kapcso- kat takarólemez burkolja a)Szekrényes léc felerősítése alaplemezre c) Domború és szögletes övlemez felerősítése az alaplemezre • kapcsok (pl. autókárpithoz) d) Csövek és rudak felerősítése e) Lemezek derékszögű összeerősítése Kapcsok alkalmazása

33. képlékeny alakítással felerősíthető csavarok és anyák Képlékeny alakítással felerősíthető csavarok és anyák

34. hegesztéssel felerősíthető csavarok és anyák Ellenállás hegesztéssel felerősíthető csavarok és anyák

35. a) Merőleges lemezcsat- lakozás hasítékkal és füllel • különleges csavarbiztosítások (lásd korábban) • lemezkötések (korckötések) b) Sík lemezcsatlakozás hasítékkal és füllel c) Merőleges lemezcsat- lakozás peremezéssel d) Sík lemezcsatlakozás peremezéssel Korckötések