Уплотнение жестких стыков (металл по металлу)

Уплотнение жестких стыков (металл по металлу)

Уплотнение прокладками из мягких материалов всегда сопряжено с большим или меньшим изменением расстояния между уплотняемыми деталями. В машиностроении нередко возникает задача уплотнения стыков типа «металл по металлу» с соблюдением точного взаимного расположения стыкуемых деталей. Таков, например, случай соединения частей корпусов, содержащих опоры скольжения или качения, и т. д.

Задача уплотнения таких жестких стыков решается несколькими способами. Неразборные и редко разбираемые соединения уплотняют герметизирующими составами, например, бакелитом, белилами, суриком, жидким стеклом и т. д.

Промышленность выпускает широкий ассортимент герметиков, предназначенных для работы в разнообразных соединениях. К их числу относятся:

1) герметик У-30М на основе тиоколового каучука; масло-, бензо- и водостоек, отличается высокой газонепроницаемостью; диапазон рабочих температур от –30 до +130°С; адгезия к металлу невысокая;

2) герметик ВТУР на основе тиокола с динзоцианатом: масло-, бензо- и водостоек; диапазон рабочих температур от –50 до +130°С; адгезия к металлу высокая;

3) герметик ВГХ-180 — фенолформальдегидная смола с натуральным каучуком; масло- и водостоек; диапазон рабочих температур от –50 до +130°С; высокая адгезия к металлу; под действием бензина и керосина набухает;

4) герметик 5Ф-13 — фторкаучук с эпоксидной смолой ЭД-6; бензо-, масло- и водостоек; диапазон рабочих температур от –50 до +200°С; адгезия к металлу невысокая;

5) герметики ВИКСИНТ У-1-18, ВМТ-1 на основе полисилоксанов; масло- и водостойки; теплостойкость до 300°С; в бензине и керосине набухают; адгезия к металлу невысокая.

Герметики выпускаются в виде паст и лаков. Их наносят на уплотняемые поверхности поливом, кистью или шпателем. Устойчивая герметизирующая пленка образуется в среднем через пять-шесть суток.

Для соединений, работающих при особо высоких температурах, применяют силоксановые эмали (кремнийорганические пластикаты с порошкообразным металлическим наполнителем — Al, Zn), выдерживающие температуру до 800°С.

При затяжке избыток герметизирующего состава выдавливается; на стыке остается тонкая пленка (толщиной в несколько сотых долей миллиметра), практически не влияющая на точность взаимного расположения соединяемых деталей.

Соединения, собираемые на герметизирующих составах, с трудом поддаются разборке, особенно после работы вгорячую. В таких соединениях необходимо предусматривать съемные устройства.

Особо точные разъемные стыки типа «металл по металлу» уплотняют путем тонкой плоскостной обработки — притиркой или шабрением.

Притирке подвергают поверхности разъема, предварительно начисто обработанные строганием широкими резцами, тонким фрезерованием или шлифованием. Притирку производят на притирах-плитах из чугуна или специального стекла (пирекс) с точно обработанными плоскостями. Изделие прижимают к притиру, которому сообщают кругообразное движение небольшой амплитуды.

Притирку производят на различных притирочных материалах. Чаще всего применяют стеклянную пудру, порошки карборунда (карбид кремния), корунда (кристаллическая окись алюминия), карбида бора, алмазную пыль (для твердых металлов). В качестве смазки применяют машинное масло, керосин, жирные кислоты.

Притирку ведут сначала на шлифпорошках с размером зерна не более 100 мкм, затем переходят на микропорошки. Окончательную доводку производят на пасте ГОИ, состоящей в основном из окиси хрома с добавлением связующих и смазывающих веществ (стеарина, керосина, олеиновой кислоты и т. д.). Иногда производят притирку соединяемых плоскостей непосредственно друг по другу.

Притирка — трудоемкий и дорогой процесс, поэтому ее применяют для особо ответственных стыков. В последнее время процесс притирки механизируют. В некоторых случаях притирку можно заменить производительными методами чистового строгания и чистового фрезерования.

Шабрение производят обычно в такой последовательности. Сначала шабрят по плитам одну плоскость разъема до получения двух—пяти пятен контакта на 1 см2. Пришабренную по плите плоскость покрывают тонким слоем краски (лазурь), устанавливают на нее стыкуемую деталь, легкими кругообразными движениями переводят на нее краску и удаляют шаберами следы краски. Эту операцию производят многократно до получения необходимой точности прилегания. Шабрение является весьма трудоемким процессом и в серийном производстве применяется редко.

Притертые или пришабренные поверхности при сборке покрывают тонким слоем герметизирующей мастики. Мастики чаще всего изготовляют из разведенной на вареной олифе тонкотертой краски (свинцовые белила, свинцовый сурик, охра и т. д.), железной пудры или серебристого графита с маслом. Применяют также суспензию коллоидального графита в масле. Иногда соединяемые поверхности натирают всухую серебристым графитом.

Для надежного уплотнения стыков типа «металл по металлу» требуется повышенная жесткость фланцев и частое расположение стягивающих болтов.

Другой способ уплотнения жестких стыков заключается в установке на стыкуемых поверхностях утопленных упругих прокладок прямоугольного или круглого сечения. Прокладки устанавливают в канавках, выполненных по всей периферии стыка. В свободном состоянии прокладка выступает над поверхностью стыка на строго определенную величину а (рис. 726, I), зависящую от материала прокладки и желаемой силы уплотнения. При затяжке стыкуемые поверхности доводят до соприкосновения, причем материал прокладки упруго или пластически деформируется, осуществляя уплотнение поверхностей (рис. 726, II).

Уплотнение стыков "металл по металлу" прокладками

Для увеличения герметичности на уплотняемых поверхностях делают мелкие канавки (рис. 727), в которые затекает деформируемый материал прокладки.

Уплотнение стыков "металл по металлу" с помощью мелких канавок

С той же целью прокладку делают гребенчатой (рис. 728). При затяжке гребешки сминаются, образуя ряд канавок, действующих подобно лабиринтному уплотнению.

Уплотнение стыков "металл по металлу" гребенчатой прокладкой

Сечение канавки должно быть больше сечения прокладки, для того чтобы не препятствовать деформации прокладки.

Материал прокладки выбирают в зависимости от условий работы стыка. Для стыков, работающих в нормальных условиях, применяют резину, пластики; для стыков, работающих при повышенных температурах, — пластичные металлы: свинец, алюминий, отожженную красную медь и т. д. Хорошее уплотнение обеспечивают прокладки из красной меди с гальваническим кадмиевым покрытием.

На рис. 729 изображено уплотнение упругой прокладкой, установленной в замкнутом пространстве, образованном канавкой на одной из поверхностей и гребешком на другой. Этот способ применяют преимущественно для круглых фланцев, у которых канавки и шипы могут быть изготовлены точением с необходимой степенью точности.

Уплотнение стыков "металл по металлу" (для круглых фланцев)

Круглые фланцы уплотняют также упругими металлическими кольцами (рис. 730), чаще всего Z-образного сечения (так называемые гофровые кольца).

Уплотнение стыка гофровым кольцом

Формы гофровых колец показаны (в порядке возрастающей упругости) на рис. 731.

Формы гофровых колец

Круглые фланцы с центрирующими буртиками уплотняют шнурами из упругих материалов (резины, синтетики), которые закладывают в канавки, проделанные в буртике (рис. 732). При таком расположении на стыке обеспечивается чистый контакт «металл по металлу». Этот способ применяют только для «холодных» стыков.

Уплотнение стыков "металл по металлу" шнурами из упругого материала

На рис. 733 показан способ установки прокладки в открытой канавке на периферии стыка.

Уплотнение стыков "металл по металлу" периферийными прокладками

Преимущество этого способа заключается в том, что прокладка предохраняет стык от внешних воздействий и предупреждает коррозию металлических поверхностей стыка. Примеры установки периферийных прокладок приведены на рис. 734, I, II.

Примеры установки периферийных прокладок

Встречаются случаи, когда в стыках «металл по металлу» требуется уплотнить круглые отверстия и каналы, служащие, например, для подвода смазочного масла, перепуска охлаждающей жидкости и т. д.

На рис. 735 изображено уплотнение масляного канала подшипника. Применение мягкой прокладки (рис. 735, I) здесь недопустимо, так как при затяжке изменяется положение вала относительно смежных деталей. Например, если вал приводится в движение зубчатыми колесами, затяжка может нарушить правильное зацепление колес. В таких случаях применяют уплотняющие вставки (рис. 735, II).

Уплотнение масляного канала подшипника

На рис. 736, I—III показаны вставки из упругого материала (резины, пластиков и т. п.). Уплотнение достигается за счет торцового (рис. 736, I, II) или радиального (рис. 736, III) обжатия вставок. Иногда применяют металлические вставки в виде втулок в сочетании с упругими уплотняющими элементами (рис. 736, IV—VI). Металлические вставки могут быть использованы также в качестве контрольных штифтов.

Уплотняющие вставки