Как соединить заклепки
Elton-zoloto.ru

Драгоценные металлы

Как соединить заклепки

Использование заклепок для клепания металла и других материалов

Сварка — это, конечно, хорошо, но применять ее можно не везде. В таком случае применяется клепка — это механическое соединение деталей при помощи специального крепежа. Крепеж этот называют заклепки, изготавливаются они из разных материалов, бывают разных видов.

Что такое клёпка

Механическое соединение деталей при помощи ряда заклепок называется клепкой, а само соединение — заклепочным швом. Используется там, где сваривать детали неудобно или соединяются несвариваемые материалы. Клепают не только металлы, таким образом соединяют детали в одежде, аксессуарах и т.д. Но там это больше отделка, нежели нагруженное соединение. Так что дальше пойдет речь о клепке в строительстве или обустройстве дома. В принципе, вместо клепки можно использовать винтовое соединение, но болты с гайками стоят дороже, да и их установка занимает больше времени.

Вот так выглядит заклепочное соединение

Если говорить об установке заборов из профлиста, заклепки более надежны, так как снять их можно только рассверлив крепеж. При установке винтов или саморезов, их можно выкрутить и унести и металл, и метизы. В некоторых случаях клепка более удобна при монтаже кровли из профнастила или металлочерепицы. На крыше установка винтовых соединений проблематична, требует много времени. А заклепками, да при хорошем инструменте, можно справиться за час или даже меньше.

Наиболее частое применение в личном хозяйстве

Как происходит соединение деталей при помощи заклепок? Заклепка устанавливается в подготовленное сквозное отверстие. Она имеет головку, которая упирается в материал и стержень. В процессе клепки конец стержня расплющивается, меняя форму под воздействием силы. Поэтому для этих метизов применяют пластичные металлы.

Виды заклепочных швов

Если говорить о способе соединения листов, то заклепочные швы бывают внахлест (один лист накладывается на другой) и встык. Стыковочные швы могут быть с одной или двумя накладками. С накладками более надежные, применяются в ответственных и нагруженных местах.

Виды заклепочных швов: внахлестку и в стык с накладками

По расположению заклепок:

Располагаться они могут друг напротив друга или в шахматном порядке. Швы могут быть прочными, плотными (герметичными) или прочно-плотными. Плотные выполняют с помощью эластичных прокладок, закладываемых между соединяемыми деталями. Прочно-плотные применяются, в основном, в котлах. Сейчас их чаще заменят сваркой.

Виды заклепок

Что такое заклепка? Это цилиндрический стержень из пластичного металла (может быть полым или нет) с головкой определенной формы на одном конце. Эта головка называется закладной. В процессе установки, за счет сплющивания металла стержня со второй стороны, образуется вторая головка. Она называется замыкающей (закрывающей).

Могут быть составные заклепки (например, популярные вытяжные или винтовые), которые состоят из корпуса и стержня. Но суть от этого не меняется: закладная головка упирается в материал, а на другом конце, за счет пластичности металла, формируется вторая головка. Просто она формируется за счет того, что стержень вытягивается и расширенной частью сминает вторую часть.

Типы стержней и закладных головок

Заклепки отличаются формой головки и стержнем. По типу стержня они бывают:

  • со сплошным стержнем (высокая нагрузочная способность, но тяжело устанавливаются);
  • полупустотелые (часть стержня возле закладной головки сплошная, часть — пустотелая);
  • пустотелые (головка и стержень имеют цилиндрическое сплошное отверстие, легко расклепываются, но высокие нагрузки не переносят).

Виды заклепок по типу стержня и закладной головки

Заклепки имеют следующие виды головок (на фото выше):

  • Полукруглая (высокая и низкая). Иногда называется еще сферической. Наиболее надежные, создают прочный шов.
  • Цилиндрической и конической (плоской). Применяются, если соединение находится в агрессивной среде.
  • Потайная и полупотайная. Устанавливаются, когда крепеж не должен выступать над поверхностью. Наиболее ненадежное соединение, используется только при необходимости.

Рядом могут быть установлены разные заклепки

Каждый из видов закладных головок встречается с каждым типом стержня. Подбирают их в зависимости от планируемой нагрузки. На максимальные нагрузки нужны метизы со сплошным стержнем и полукруглой головкой. На не слишком нагруженные швы можно применять и пустотелые, но они не обеспечивают герметичности. Если важна такая характеристика, то ставят полупустотелые.

Типы заклепок

Несмотря на то что сварка стала доступной даже непрофессионалу, клепка не теряет популярности. Ведь не все металлы можно варить, да и сварной шов подвержен коррозии. Поэтому постоянно появляются новые разновидности заклепок, так что полного перечня точно нет. Рассмотрим основные и более популярные.

  • Классические или обычные. Универсальные, применяются для всех типов швов. Отличить можно внешне — напоминают грибки.
  • Полутрубчатые (стержень наполовину полый). Требуют меньше усилий при установке, но и прочность имеют невысокую. Используются в соединениях с небольшой механической нагрузкой.

Классическая и резьбовая заклепки

Гаечные и пистонные заклепки

Это основные виды заклепок, которые применяются в строительстве, машиностроении и в других областях. В каждом из видов есть свои подвиды, отличающиеся в нюансах.

Вытяжные заклепки

Несколько слов скажем отдельно о вытяжных (закладных) заклепках. Они применяются при крепеже профлиста и металлочерепицы. Именно с ними чаще всего приходится сталкиваться при обустройстве участка. Состоит вытяжная заклепка из трубчатого корпуса и цельного стержня, вставленного внутрь. Они называются составными, так как имеют две независимые части. Также этот крепеж является усиленным — после установки, часть стержня остается внутри, что повышает прочность соединения.

Как работает вытяжная заклепка

Длина корпуса вытяжной заклепки должна быть больше толщины соединяемых деталей. Она вставляется в проделанное заранее отверстие, после чего заклепочник захватывает стержень, вытягивает его через полый корпус. На дальнем конце стержня имеется шарик, который формирует замыкающую головку из развальцованного края корпуса. Лишний стержень удаляется инструментом, но некоторая его часть остается внутри, что делает такое соединение достаточно прочным.

Как понятно из описания, важно правильно подобрать размер заклепки. Слишком короткая не даст сформировать нормальный буртик, что ослабит соединение. Слишком длинный корпус, даст большой люфт, что тоже нехорошо. Так что при подборе этого типа крепежа внимательно смотрите рекомендуемую толщину. Идеально, если ваше соединение приходится на середину диапазона.

Заклепки для соединения рыхлых и мягких материалов

Для соединения мягких и пластичных материалов — пластика, ДСП — перечисленные выше метизы не подходят. Для них есть другой вид аналогичного крепежа. Он отличается не такими большими размерами и меньшей прочностью. Но, при установке, создается меньшее усилие, чтобы не разрушить материалы.

Существуют следующие виды заклепок для соединения пластичных или мягких материалов:

    Лепестковые. При установке корпус заклепки раскрывается на несколько лепестков. Большая площадь контакта такой закрывающей головки позволяет перераспределить нагрузку.

Такие заклепки можно ставить на пластик, ДВП и другие «неметаллы»

Есть также пластиковые заклепки. Их делают обычно для мебели, иногда для фиксации декоративных панелей. Такие заклепки больше похожи на винтовые. Нижняя часть разрезана на несколько лепестков, внутри имеется резьба, по которой вкручивается стержень. По мере закручивания, стержень раздвигает корпус, который держится за счет силы трения.

Клепание металла

Процесс клепки металлов состоит из двух этапов: подготовительного и собственно установки метизов. Подготовка — сверление отверстий, при необходимости раззенковка под потайные головки. Обратите внимание, что потайные головки могут быть с одной (любой) стороны или с двух.

Сам процесс клепки такой:

  • вставить заклепку;
  • стянуть соединяемые детали;
  • сформировать при помощи инструмента замыкающую головку;
  • проверить и зачистить соединение.

Так устанавливаются вытяжные заклепки

При хорошем инструменте работа идет быстро. Для частного применения и разовых работ обычно применяют ручные заклепочники. И даже с ними сам процесс (без сверления отверстий) занимает считанные секунды. Если говорить об установке профлиста или металлочерепицы, каждое сделанное отверстие рекомендуется промазать краской — для предотвращения коррозии. Именно эти процессы — сверление и покраска, занимают много времени.

Вообще, есть два способа установки заклепок: холодный и горячий. При горячем место соединения предварительно разогревается до определенной температуры (определяется металлом и толщиной деталей). На практике применяется при монтаже заклепок большого диаметра — 12 мм и более.

Заклепки ставят рядами. Минимальное расстояние между соседними — 4 диаметра, от края листа до центра метиза — не менее чем 1,5 диаметра заклепки. При креплении профлиста, ставят в выемку, не в волну.

Подбор размеров заклепок

Заклепки подбирается исходя из толщины соединяемых металлов. Важны при этом: параметры закладной головки, диаметр стержня. По диаметру стержня определяется диаметр сверла, которое используется для подготовки отверстия в соединяемых деталях. Примерно определить диаметр заклепки можно удвоив толщину соединяемых деталей. Длина стержня — не менее 2 диаметров заклепки, причем выступающая часть должна быть не менее 1,25-1,5 от диаметра.

Диаметр заклепки 2,0 мм 2,3 мм 2,6 мм 3,0 мм 3,5 мм 4,0 мм 5,0 мм 6,0 мм 7,0 мм 8,0 мм
Диаметр отверстия при точной сборке 2,1 мм 2,4 мм 2,7 мм 3,1 мм 3,6 мм 4,1 мм 5,2 мм 6,2 мм 7,2 мм 8,2 мм
Диаметр отверстия при грубой сборке 2,3 мм 2,6 мм 3,1 мм 3,5 мм 4,0 мм 4,5 мм 5,7 мм 6,7 мм 7,7 мм 8,7 мм

Вообще, диаметр стержня заклепки может быть от 1 мм до 36 мм, длинна его может быть от 2 мм до 180 мм. Причем больший диаметр не равнозначен большей прочности соединения. Тут играет роль как материал, из которого он изготовлен, так и его тип (полый или цельный). Как же выбрать? По характеристикам заклепок. Вы ведь выбираете их под соединение определенных материалов определенной толщины. Примерно знаете и нагрузку, которая будет прилагаться на соединение. Поэтому при подборе обращайте внимание на то, что рекомендует производитель.

Как подобрать заклепку по толщине скрепляемого материала? По указаниям производителя, но в общем, диаметр стержня должен быть не менее двойной толщины материалов

  • Рекомендуемый диаметр под соединение. Вам остается только подобрать сверло и сделать ровное отверстие без заусенцев.
  • Минимальная и максимальная толщина соединяемого пакета. Важно чтобы ваше соединение находилось в указанном диапазоне.
  • Усилие на срез. Это та нагрузка, приложенная к соединению перпендикулярно, которую заклепка выдерживает без разрушения.
  • Усилие на разрыв. При какой нагрузке вдоль заклепки она разрушится.

Именно усилие на разрыв и срез определяют прочность будущего шва. Чем больше эти значения, тем большие нагрузки выдержит.

Из какого материала должна быть заклепка

Заклепки обычно берут из того же материала, что и соединяемые детали — это позволяет избежать электрохимической коррозии. Обращают внимание и на прочностные характеристики. Но, как правило, при соединении алюминиевых деталей, прочности алюминиевых метизов достаточно.

Вообще, заклепки делают из таких металлов:

  • сталь:
    • обычная — марок Ст2, Ст3, Ст10;
    • коррозионностойкая Х18Н9Т;
    • оцинкованная;

    При соединении медных деталей допустима установка латуни и меди. Алюминий соединяют алюминиевыми сплавами. Стальные листы — соответствующими марками стальных заклепок. Есть также смешанные метизы — из двух разных металлов (химически не конфликтующих). Чаще всего встречаются алюминиево-стальные.

    Для установки фасадных элементов, откосов, отливов, металлочерепицы и профлиста, используются обычно вытяжные заклепки из оцинкованной окрашенной стали. Окраска — в тон с деталями.

    Заклепочные соединения деталей

    Неразборные соединения, получаемые посредством соединения при сборке деталей заклепками, называют заклепочными. Разборка их обычно сопровождается разрушением деталей соединения.

    В современном машиностроении клепка в значительном числе случаев заменена более производительной электросваркой. Однако в ряде отраслей машиностроения (например, в авиастроении, автотракторостроении, сельскохозяйственном машиностроении) клепка еще широко распространена.

    Особенность заклепочного соединения состоит в том, что это соединение прочное и надежное, устойчивое при ударных и повторно переменных нагрузках. При этом проверка качества соединения несложная и нетрудоемкая, имеется возможность соединить любые материалы, не изменяя их физико-химических свойств, включая те, которые обычно не соединяются другими методами.

    Место соединения деталей заклепками называют заклепочным швом.

    По назначению заклепочные швы делятся на прочные, от которых требуется только механическая прочность, и прочноплотные, от которых помимо механической прочности требуется также герметичность соединения.

    По виду соединения листов различают заклепочные швы двух видов: внахлестку (рис. 2, а), когда один лист накладывают на другой, и стыковочные с одной или двумя накладками (рис. 2, б), когда листы подводят встык и соединяют наложенными на них одной или двумя накладками.

    Рис. 2. Виды соединения листов: а – внахлестку, б – стыковочные

    Кроме того, по расположению заклепок швы делятся на однорядные, двухрядные, многорядные, параллельные и шахматные.

    Основные типы заклепок, применяемых в современном машиностроении, приведены на рис. 3. Готовая головка заклепки называется закладной, а головка, получаемая в результате клепки, – замыкающей.

    Рис. 3. Типы заклепок: а – со сферической головкой; б – с потайной головкой; в – с плоской головкой; г – пустотелая; д – полупустотелая; е – специальная

    При выборе материалов желательно, чтобы коэффициенты линейного расширения заклепок и соединяемых деталей были примерно равными (во избежание температурных напряжений). В соединении не следует применять сочетания разнородных материалов, образующих гальванические пары (во избежание возникновения гальванических токов, быстро разрушающих соединения). По этой причине применяют для соединения медных деталей медные заклепки, для алюминиевых деталей – алюминиевые и т. д.

    На качество шва влияет правильный выбор величины заклепок и их расположения по длине соединения.

    Из расчета прочности соединений и практического опыта принимают:

    где d – диаметр заклепки, мм; δmin – меньшая толщина из склепываемых листов, мм; t – шаг заклепок, мм.

    Длина стержня заклепки зависит от толщины склепываемых листов и формы замыкающей головки. Замыкающая головка образуется из выступающей части стержня. Длина этой части стержня для образования потайной головки должна быть от 0,8d до 1,2d, а для образования полукруглой головки – от 1,2d до 1,5d.

    В зависимости от диаметра d заклепки диаметр отверстия d0 под заклепку рекомендуется принимать d = d+(0,2…2) мм.

    Расстояние от центра заклепки до края листа должно быть не менее а = (1,5…2)d.

    Толщина накладок, расположенных с двух сторон листа, – δн = 0,75…0,8δ и δн = 1,25δ – с одной стороны.

    Шаг заклепок для двухрядного шва внахлестку t ≈ (3…6)d, для двухрядного шва с двумя накладками t ≈ 6d, для однорядного шва с двумя накладками t ≈ 3,5d (t = 3d+2 мм).

    Шаг между рядами заклепок – t, при расположении в шахматном порядке – t ≈ (2…3)d.

    Необходимое количество заклепок m определяют расчетным путем.

    Отверстия под заклепки могут быть получены пробивкой, продавливанием или сверлением. Рекомендуемые диаметры отверстий под заклепки – в табл. 1.

    Таблица 1. Рекомендуемые диаметры отверстий под заклепки, мм

    Диаметр заклепки d 6,0 7,0 8,0 10,0 13,0 13,5 16,0 16,5 19,0 22 25 28 30
    d Точная сборка 6,2 7,2 8,2 10,5 13,5 14,0 16,5 17,0 20,0 23 26 29 31
    Грубая сборка 6,8 7,8 8,8 11,0 1,4 14,5 17,0 17,5 21,0 24 27 30 32

    1. Расчет на прочность заклепочных соединений

    Основным критерием работоспособности клепаных соединений – прочность, причем при расчетах предполагается, что напряжения в сечениях распределены равномерно.

    Обычно клепаные соединения нагружены силами, действующими параллельно плоскости контакта соединяемых деталей, поэтому разрушение соединения может произойти в результате следующих причин:

    • срез заклепок по сечению 1–1 под действием касательных напряжений (рис. 4, а);
    • смятие отверстий соединяемых деталей и заклепок под действием сил, вызывающих напряжения смятия (рис. 4, а), в результате чего оси заклепок перекашиваются, возникает внецентровое растяжение, и может произойти отрыв головок от стержня;
    • разрыв соединяемой детали по сечению, ослабленному отверстиями под заклепки (рис. 4, б);
    • срез соединяемых деталей по двум сечениям 2–2 (рис. 4, б). В результате процесса клепки стержень заклепки осаживается (укорачивается и увеличивается в диаметре), в результате материал заклепки заполняет отверстие.

    Рис. 4. Схема действия сил в заклепочном соединении

    Поэтому расчет соединения ведут по диаметру d 0 отверстия под заклепку. При этом предполагается, что нагрузка F распределяется между заклепками шва равномерно. Сила трения, возникающая между склепанными деталями, в расчете на прочность не учитывается.

    В соединении внахлестку (рис. 4) внешняя сила F образует пару сил, моментом которой, из-за малой толщины δ склепываемых листов, пренебрегаем.

    Тогда расчет на прочность клепаного соединения будет состоять:

    1. Из расчета прочности заклепок на срез по сечению 1–1 (рис. 4, а)

    где Аср = 0,25iπd ; i – число плоскостей среза; А – площадь среза заклепки; m – число заклепок шва при симметрично действующей нагрузке m ≥ F/(Aсрср]).

    2. Из расчета прочности соединения на смятие боковой поверхности заклепок и стенок отверстий соединяемых деталей (рис. 4, а)

    где Aсм = dδmin; δmin – меньшая толщина из соединяемых деталей (высота проекции стержня заклепки), число отверстий в опасном сечении листа.

    3. Из расчета прочности соединяемых деталей на растяжение (разрыв) по сечению 1–1 (рис. 4, б), ослабленному отверстиями под заклепки

    где Ap = (b – dm)δmin – расчетная площадь в опасном сечении листа.

    4. Из расчета прочности соединяемых деталей на срез заклепками по сечению 2–2 (рис. 4, б)

    где A‘ср = 2(е – dm/2)δmin (здесь длина е сечения 2–2, уменьшенная на d/2, так как вначале материал сминается на эту величину, и лишь затем происходит срез).

    Рекомендуемые значения допускаемых напряжений приведены в табл. 2.

    Таблица 2. Рекомендуемые значения допускаемых напряжений в заклепочном соединении

    Компонент шва Вид

    напряжений

    Способ

    отверстий

    Значения допускаемых

    напряжений, МПа

    Ст2, Ст10кп Ст3, Ст20кп
    Детали конструкции Растяжение[σр], 140 160
    Срез[ τср] 90 100
    Смятие [σсм] 210 240
    Заклепки Срез[ τср] Пробивка 100 100
    Сверление 140 140
    Смятие [σсм] Пробивка 240 280
    Сверление 280 320
    Примечание. Для латуни и дюралюминия – допускаемые значения напряжений для Ст3/(1,5…2)

    Пример. Нахлесточное заклепочное соединение двух полос из дюралюминия b х δ = 350х12 мм с приложенной силой F = 250 кН.

    d ≈ (1,8…2,2)δmin = (1,8…2,2)•12 = 21,6…26,4 мм.

    По табл. 1 выбираем d = 25 мм и d0 = 26 мм. Допускаемые напряжения по табл. 2 с учетом примечания:

    металл [σр] = 160/2 = 80 МПа; заклепки [σсм] = 320/2 = 160 МПа;

    [τср] = 140/2 = 70 МПа, при сверленых отверстиях.

    m ≥ 250/(1•3,14•262/4)•70 = 7,9.

    Прочность на смятие:

    Принимаем 8 заклепок.

    Основные параметры заклепочного шва: шаг заклепок

    t ≈ (3…6)d = (3…6)25 = 75…150 мм;

    при b = 350 мм можно разместить в ряду 3 заклепки при р = 115 мм;

    расстояние от края листа до центра заклепки a ≈ (1,5…2)d = (1,5…2)25 = 37,5…50 мм;

    расстояние между рядами, расположенными в шахматном порядке,

    t ≈ (2…3)d = (2…3)26 = 52…78 мм;

    проверка соединяемых листов на растяжение в опасном сечении при m = 3

    σр = F/(b – dm)δmin = 250/(350 – 26•3)12 = 76,5 МПа ≤ [σр] = 80 МПа, что приемлемо.

    2. Заклепочные конструкции

    Заклепочные конструкции чаще всего состоят из следующих видов деталей: фермы из стержней, работающих на растяжение или сжатие (на продольный изгиб), балки и стойки. Для каждого из этих видов деталей применяют определенные проверенные опытом методы расчета и конструкции заклепочных соединений. Стержни соединяются в узловых точках посредством косынок.

    Стержни, работающие на сжатие, изготовляются из профилей с малой площадью сечения и большим моментом инерции, т. е. из угольников, двутавров, швеллеров.

    В зависимости от расположения применяют стержни цельные, состоящие из таврового, двутаврового или швеллерного профиля. Могут быть применены составные стержни из двух профилей (углового, двутаврового, таврового или швеллерного), соединенных сплошным рядом соединительных заклепок, а также сложносоставные (рис. 5), изготовленные из двух или нескольких цельных стержней, взаимно связанных накладками или косынками. Стержни ферм должны быть соединены таким образом, чтобы линии центров тяжести стержней пересекались в одной точке косынки (рис. 6).

    Рис. 5. Составные стержни фермы

    Рис. 6. Соединение профилей в узел с помощью косынки с учетом их центров тяжести

    Если угольник присоединен только одной своей полкой, то для соединения должны быть применены 3 или 2 заклепки. Присоединение лишь одной заклепкой применять нельзя.

    Как заклепать заклепку – автоматические и ручные методы для разных материалов

    На сегодняшний день самый надежный вариант крепежных соединений – неразъемный, и, имея на руках специальные инструменты, можно не задумываться над вопросом, как заклепать заклепку. Далее мы расскажем, как именно выполняются подобные крепежи.

    1 Существующие виды клепок – типы и назначение

    Что собой представляет этот крепеж? Изначально, исторически, это металлический стержень, реже – пластинка. Всегда с закладной головкой с одной стороны (шляпкой, ограничивающей движение элемента в отверстии) и замыкающей – на другом конце. Впервые использовался для изготовления доспехов, таких как латы и кольчуги, а также для соединения некоторых элементов холодного и раннего огнестрельного оружия. Если закладная головка имеется изначально, то замыкающая возникает вследствие процесса осадки (расклепывания) или же при помощи специального инструмента за счет деформации вытяжным стержнем. Логично, что осадка применяется к литым или штампованным, цельнометаллическим элементам, а деформация стержнем возможна только при использовании пустотелых (трубчатых) вытяжных заклепок. Также существуют взрывные и разрезные варианты.

    Итак, мы знаем, что рассматриваемые нами крепежные элементы являются неразъемными, что обеспечивает зачастую высокую надежность. Но прочность соединения зависит в первую очередь от материала, поэтому мы сначала рассмотрим разновидности клепок именно по этой характеристике. Наиболее распространенные – алюминиевые крепежи, во многих производственных процессах, а также в ряде ремесел используются медные и латунные стержни. Все эти материалы не имеют высокую степень надежности и годятся лишь там, где нет больших нагрузок, для крепежа декоративных деталей. Помимо прочего, существуют стальные клепки, в том числе и из нержавейки, они обеспечивают достаточно прочное соединение и пригодны даже для сборки несущих конструкций и машиностроения.

    Очень важно при монтаже металлических деталей использовать клепки из того же материала, что и соединяемые элементы.

    2 Способы применения – как соединить 2 пластины?

    Прежде, чем использовать заклепки, нужно знать, как правильно клепать те или иные детали. Существует немало способов соединения, но делятся они, как правило, на 3 вида. Прочные крепежи используются исключительно там, где присутствуют определенные нагрузки. Герметичные, как это понятно из названия, нужны для того, чтобы обеспечить герметичность в местах соединения листов или каких-либо деталей. И, наконец, прочно герметичные выполняют обе функции. Следует отметить, что для второго типа, то есть для герметичных заклепок, закладные головки делают усиленными.

    Наиболее распространенный способ соединения – внахлест, при этом применяется он не только к листовому прокату, но и к деталям сложной формы. Этот вариант также называют односрезным. Под воздействием разнонаправленных нагрузок, например, при растягивании, такой шов может легко деформироваться. Более прочным является соединение встык, с использованием одной или двух (по обе стороны от шва) накладок, но такой вариант, называемый также многосрезным, сильно утяжеляет конструкцию и приводит к большему расходу материала. Установка заклепок при крепеже может быть цепной или шахматной, вторая более надежная, но очень трудоемкая.

    Закладные головки бывают самых разных форм. Наиболее часто используемые – полукруглые и потайные. Первые полностью перекрывают собой отверстие, как шляпка винта, а для вторых канал развальцовывается с тем, чтобы имеющая форму перевернутого срезанного конуса головка полностью поместилась в лунке. Во втором случае поверхность детали остается гладкой, поскольку клепание происходит заподлицо, и разрушение таких заклепок становится затруднительным. Также существуют полупотайные форм-факторы (с небольшой округлой выпуклостью), плоские, плоскоконические, конические и овальные.

    3 Простое решение – используем механический клепальный инструмент

    Наиболее часто сегодня используются вытяжные клепальные элементы, которые особенно удобны, если необходимо прикрепить деталь к поверхности, противоположная сторона которой недоступна. Они представляют собой трубку с развальцовкой на одном из торцов (аналог закладной головки), в канале которой проходит стержень со шляпкой на ровном конце клепки. С развальцованной стороны выдвинута большая часть стержня, с которой и происходит сцепление зажима инструмента, для последующего протягивания сквозь трубку. Ровный ее конец сминается шляпкой стержня и образует замыкающую головку.

    Однако следует учитывать, что при соединении двух деталей вытяжной клепкой расширяется и ее канал, поэтому края отверстий должны быть прочными, не подвергающимися деформации. Поэтому для крепежа пластин из достаточно мягкого материала, будь то пластик или алюминий, должны применяться закладные втулки из стали или же шайбы с обеих сторон соединяющихся деталей. То же касается и соединений, которые должны быть подвижными, шарнирными, к ним также применимы в комплексе с шайбами втулки, причем длина их должна превышать суммарную толщину скрепляемых пластин.

    4 Соединение при помощи цельнометаллических клепок – оковка головок

    В отличие от вытяжных, обычные литые или штампованные клепальные элементы нужно устанавливать с применением определенных прилагаемых к замыкающему концу усилий. Это может быть прессование или же целенаправленные удары для расплющивания выходящего из отверстия конца стержня. Второй вариант больше всего напоминает ковку, тем более что выполняется он холодным или горячим способом. Если толщина клепки не превышает 1 сантиметр, можно использовать холодную оковку замыкающей головки. Если же диаметр больше 10 миллиметров, то необходимо накаливание крепежного элемента для облегчения расплющивания его конца.

    Как правило, перед тем, как расклепать горячим способом заклепку, ее нагревают в горне, после чего устанавливают в отверстие и несколькими сильными ударами делают плоскую замыкающую шляпку. При этом снизу должна располагаться наковаленка с лункой под закладную головку. Для холодного способа применяется специальный инструмент – боек с лункой полукруглой формы, при помощи которого формируется ровная полусфера путем деформации выходящего из отверстия конца в пределах выемки. Оковка обычным молотом дает такой же результат, если бить по торцу, направляя удары слегка вскользь, от центра к краям, но такая головка будет менее аккуратная.

    5 Как удалить заклепку – несколько доступных способов

    Как мы уже говорили, рассматриваемый тип соединения является неразъемным, однако, если все-таки необходимо разобрать конструкцию, детали которой склепаны между собой, можно использовать несколько разных методов. Самый распространенный, который обычно применяется к вытяжным, взрывным и разрезным типам крепежей, а также там, где имеют место потайные головки – высверливание. Для этого сверло, соответствующее предположительному или точно известному диаметру отверстия, устанавливается точно в центр закладной или замыкающей головки, после чего делается лунка на необходимую глубину или же сквозной канал. После этого несколькими точными ударами можно легко выбить клепку.

    Второй способ несколько трудоемкий, однако, вполне эффективный для головок, которые хорошо видны над поверхностью, то есть для полукруглых и конических. Вам понадобится специальное зубило, напоминающее формой стамеску, с помощью которого необходимо срубить шляпку, нанося резкие и сильные удары по тыльному концу рукоятки. Также может подойти и остро заточенная стамеска, однако этот инструмент рекомендуется использовать только для заклепок небольших диаметров. Крепежные элементы со стержнем около 1 сантиметра и более таким способом срезать очень сложно.

    Самый простой метод для удаления заклепок с выступающими головками – применить угловую шлифовальную машину, в просторечии именуемую болгаркой. На нее лучше всего установить для этой цели отрезной диск, и, подведя сбоку к головке, аккуратно срезать ее. Если при этом есть вероятность повредить поверхность детали, с которой удаляется соединение, рекомендуется использовать грубый шлифовальный диск, при помощи которого головка просто аккуратно стачивается до основания. Далее, установив любой достаточно острый инструмент, например, пробойник, можно сильным ударом молотка легко выбить стержень заклепки из отверстия.

    Как соединить заклепки

    Соединение деталей из тонколистового металла.

    Существует несколько способов соединения деталей из тонколистового металла. Простейший из них — это соединение фальцевым швом. Его получают следующим образом. На расстоянии 6. 8 мм от края соединяемых листов размечают линии сгиба и сгибают листы под прямым углом (см.рис. слева а). Затем подгибают края заготовок (см.рис. слева б), соединяют их в замок (см.рис. слева в) и подгибают листы вблизи шва с помощью деревянного бруска, как показано на рисунке г, чтобы соединение не разъединилось.

    Соединение деталей фальцевым швом применяют при изготовлении ведер, водосточных и вентиляционных труб, консервных банок, а также при покрытии крыш домов кровельной сталью.

    На заводах такая работа выполняется жестянщиками на фальцепрокатных станках. Варианты таких станков показаны ниже.

    Кроме соединения фальцевым швом, детали из листового металла можно соединять с помощью заклепок.

    Заклепки применяются для создания так называемого “неразъемного” соединения. Обычно с помощью заклепок соединяют тонкие металлические листы, крепят фасадные пластины, а также довольно тяжеловесные конструкции.

    Заклепки в качестве крепежного элемента использовались буквально с незапамятных времен. Достаточно посетить любой археологический музей, чтобы воочию убедиться в этом. Например, древние воины носили доспехи, металлические пластины которых были соединены исключительно заклепками. А если вспомнить, что в качестве основного (практически единственного) крепежного элемента при постройке Эйфелевой башни и крейсера “Аврора” использовались именно заклепки, невольно проникаешься уважением к людям, которые изобрели столь привычный ныне крепеж.

    Заклепкиэто крепежные детали, состоящие из закладной головки и стержня. Их изготавливают из мягкой стали, меди, алюминия, латуни. Существуют заклепки с полукруглой(а), потайной(б), плоской(в), полупотайной(г) головками (см.рис.слева).

    Для соединения деталей заклепками вначале размечают центры отверстий под заклепки. Затем пробивают отверстия пробойником или сверлят.
    Размеры заклёпок зависят от толщины соединяемых деталей. Диаметр заклёпки рекомендуется брать равным двойной толщине более тонкой детали. Длина стержня заклёпки складывается из толщины соединяемых деталей и длины выступающей части(она равна 1,25-1,5 диаметра заклёпки), на которой образуют замыкающую головку.
    Часто сверлят сразу две соединяемые заготовки, зажимая их струбциной или в тисках. Диаметр отверстия D должен быть на 0,1. 0,3 мм больше диаметра заклепки d (см.рис. справа а).
    Заклепку вставляют в отверстие (рис. б), причем длина выступающей части заклепки должна равняться (1,3. 1,6) d. Закладную головку размещают в углублении поддержки(2) (рис. в) и ударами молотка по натяжке(1) сближают соединяемые детали одну с другой. Затем круговыми ударами молотка(3) расклепывают выступающую головку (рис. г) и придают ей правильную форму с помощью обжимки(4) (рис. д).

    Выполняя заклёпочное соединение, надо проверить надёжность насадки молотка на ручку.
    Заготовка должна быть надёжно закреплена в тисках.
    Нельзя стоять за спиной работающего.

    Заклепочные соединения применяют в самолетостроении, кораблестроении, для соединения деталей мостов, при изготовлении металлической посуды. В промышленности заготовки соединяют заклепками при помощи пневматических клепальных молотков или на специальных клепальных машинах.
    Несомненно, заклепки имеют массу неоспоримых достоинств. Но стандартные, так называемые “полнотелые” заклепки имеют также довольно значительный недостаток – для создания действительно надежного соединения большое внимание необходимо уделять качеству работы с ними. Учитывая то, что заклепку необходимо при расклепывании плотно удерживать с другой стороны, это является довольно трудоемкой задачей. Впрочем, прогресс не стоит на месте. Развитие технологий заклепочных соединений привело к появлению вытяжных заклепок, которые решают эту проблему.

    Установочный инструмент(см.рис. слева) для работы с вытяжными заклепками сравнительно недорог, а удобство их применения очень велико. Машиностроение, строительная индустрия, автомобильная и мебельная промышленность, предприятия отрасли производства электроники активно используют именно вытяжную заклепку, поскольку технология одностороннего скрепления однозначно удобнее и надежнее других способов крепления.

    Односторонняя тяговая(вытяжная) заклепка состоит из двух частей: корпуса и стержня. Корпус заклепки изготавливается из различных материалов: алюминия, стали, нержавеющей стали, меди, сплава MONEL (Ni/Cu=70/30). Стержень вытяжных заклепок изготавливают из стали или нержавеющей стали.

    Особенности конструкции: заклепка имеет выпуклую или потайную шляпку. Для установки заклепки требуется доступ только с одной стороны материала.
    Монтаж: просверлить скрепляемые материалы, смонтировать заклепку, используя специальный инструмент.

    Из характеристик вытяжных заклепок следует обращать внимание на геометрические размеры (диаметр и длина корпуса заклепки). Тип заклепки может быть обычный с буртиком (D головки=2D корпуса заклепки, рис. 1), с увеличенным буртиком ( D головки=3D корпуса заклепки, рис. 2), потайной (рис. 3) и глухой с водогазонепроницаемым корпусом (рис. 4).

    Резьбовые заклепки

    В прошлом к наиболее распространенным крепежным элементам относились заклепки (особенно в середине XX в.). К настоящему времени они значительно вытеснены, но все же сохранили актуальность в некоторых случаях. Далее рассмотрен один из типов крепежных элементов – резьбовые заклепки: их общие особенности, классификация, сферы и технология применения.

    Особенности

    Заклепки представляют собой крепежные элементы в виде втулки либо стержня с закладной головкой с одного конца и с замыкающейся в процессе заклепки головкой с другого. От вытяжных заклепок резьбовые отличаются наличием резьбы. То есть они представляют собой шестигранные либо цилиндрические втулки с опорным бортиком в верхней части и резьбой в нижней. Верхняя часть выполнена в виде тонкостенной трубки без резьбы и нередко имеет продольную наружную насечку. В процессе монтажа она деформируется. Вертикальная насечка на верхней части обеспечивает равномерную деформацию и предотвращает разрыв материала.

    К достоинствам резьбовых заклепок относят:

    • простоту применения;
    • прочное скрепление элементов из хрупких и тонких материалов вроде листового металлопроката без деформации;
    • возможность односторонней фиксации в случае превышения совокупной толщиной соединяемых деталей длины крепежного элемента без потери прочности;
    • сохранение прочности соединения с течением времени;
    • механическая и химическая неагрессивность;
    • сохранение целостности поверхности и лакокрасочного покрытия;
    • возможность соединения элементов из различных материалов;
    • отсутствие механических напряжений в конструкции;
    • возможность демонтажа и повторной установки.

    Несмотря на то, что в настоящее время в большинстве случаев вместо заклепок используются сварные или склеиваемые соединения, рассматриваемые крепежные элементы имеют ряд преимуществ в сравнении с ними, определяющих их незаменимость в некоторых узлах. Во-первых, резьбовые заклепки выдерживают термическое воздействие. Во-вторых, они не вызывают структурных изменений элементов при монтаже, в отличие от сварки, что особо актуально при соединении деталей из различных материалов, поведение которых может быть непредсказуемо. В-третьих, резьбовые заклепки обеспечивают сохранение подвижности.

    Однако данные крепежные элементы имеют ряд недостатков:

    • монтаж осложнен необходимостью предварительного проделывания отверстий;
    • большинство резьбовых заклепок не обеспечивает герметичность швов;
    • монтаж связан с высоким уровнем шума.

    Ввиду многообразия резьбовых заклепок классификация их весьма сложна.

    Так, по материалу их дифференцируют на:

    • из углеродистой стали;
    • из нержавеющей стали;
    • алюминиевые;
    • медные.

    Кроме того, существуют полимерные модели (неопреновые). Чтобы их установить не требуются специализированные инструменты, ввиду чего их называют самоустанавливающимися.

    По типу резьбы выделяют:

    • гаечные – с резьбой на внутренней поверхности, создающие неразборное соединение (резьбовые заклепки-гайки);
    • винтовые – резьба расположена на внешней поверхности, создают разборные соединения.

    Кроме того, по форме головки резьбовые заклепки классифицируют на плоские и потайные, по профилю ножки – на круглые и шестигранные, по конфигурации борта – на открытые, потайные, малые, закрытые, большие.

    К тому же данные крепежи выпускают под различные диаметры и шаг резьбы навешиваемых элементов. Для заклепок с внутренней резьбой обычно используются диаметры M4 – M8, для винтовых – M3 – M16.

    Наконец, существуют резьбовые заклепки с дополнительными специфическими параметрами: электропроводящие, с увеличенной головкой, с виброизоляцией, с повышенным усилием, с метками, герметичные, с дюймовой резьбой и т. д.

    Применение

    Резьбовые заклепки подходят для любых соединений, однако наиболее уместны в случаях отсутствия доступа к обратной стороне по завершении сборки. Они применяются обычно для соединения листовых материалов. Резьбовые заклепки значительно проще прочих типов соединений: использовать их проще, чем осуществлять сварочные работы либо нарезать резьбу. Некоторые из них обеспечивают возможность дополнительного крепления с применением винтов либо болтов.

    Сфера использования во многом определяется типом резьбовых заклепок. Так, элементы из цветных металлов востребованы, прежде всего, при декорировании ввиду хороших эстетических свойств. Нержавеющие и стальные заклепки применяются для узлов, рассчитанных на сложные эксплуатационные условия, ввиду того, что они обеспечивают повышенную прочность соединений и устойчивы к коррозии. Гаечные резьбовые заклепки целесообразны в условиях ограниченного пространства и при отсутствии доступа к обратной стороне узла. Шестигранные модели исключают возможность проворота. К тому же, как было отмечено, существуют варианты с дополнительными свойствами, рассчитанные на специфические эксплуатационные условия.

    По принципу установки резьбовые заклепки аналогичны вытяжным. Работы включают несколько этапов.

    • Наиболее объемным является подготовительный этап. Основными факторами для создания заклепочного соединения являются тип материала деталей и тип и диаметр резьбы навесного элемента. На основе этого подбирают клепку (с внутренней либо внешней резьбой, по диаметру и т. д.). Исходя из ее размеров выбирают сверло на 0,1 мм больше, чтобы легче поставить ее в отверстие.
    • Прежде всего, требуется создать отверстие в точке соединения. Обычно для этого используется дрель. Шестигранные отверстия можно сделать пробойниками, однако они применимы только для тонкого материала. В случае большей толщины материала в сравнении с крепежным элементом следует сделать отверстие чуть больше по глубине, чем длина заклепки, однако сквозное отверстие не требуется.
    • Далее на основе резьбы подбирают шток заклепочника и резьбовую заклепку накручивают на него.
    • Инструмент монтируют в отверстие.
    • Осуществляют сдавливание крепежного элемента путем сведения рукояток либо вращения болта до деформации его задней части. При этом не следует прилагать чрезмерные усилия во избежание срывания резьбы.
    • Шток выкручивают из крепежного элемента и проверяют положение резьбовой заклепки.

    Следует отметить, что качество шва определяется, в том числе, рядностью. Нередко используют многорядное расположение заклепок по цепной либо шахматной схеме.

    В качестве инструмента при монтаже резьбовых заклепок своими руками применяется заклепочник с ручным, гидравлическим либо пневматическим приводом, а также специализированный пресс и автоматическая система.
    Долговечность соединения во многом определяется внешним диаметром крепежного элемента. Между данными факторами наблюдается прямая зависимость. То есть чем больше диаметр, тем выше прочность соединения и сопротивление его нагрузкам. Кроме того, прочность определяется такими параметрами резьбовых заклепок, как толщина стенок и отсутствие рифления. Однако данные характеристики также сказываются на сложности и удобстве работы.

    Требуемую длину резьбовой заклепки определяют на основе толщины соединяемых элементов. Однако нужно учитывать, что такой крепеж рассчитан на листы толщиной 0,3-6 мм. Так, для узлов толщиной в 1 мм рекомендуется применять модели M3, для 1-3 мм – M6 либо M8, для более 4 мм – M10.

    Материал определяет параметры и, следовательно, сферу применения резьбовых заклепок. Так, углеродистая сталь применяется для производства универсальных вариантов, рассчитанных на стандартные соединения. Для обеспечения коррозионной устойчивости изделия из данного материала нередко покрывают цинком. Нержавеющая сталь обеспечивает крепежным элементам устойчивость к термическому воздействию и влажности (то есть антикоррозийную). К тому же данные варианты обладают большей прочностью. Изделия из алюминия характеризуются антикоррозионными свойствами и малой массой. Бронзовые резьбовые заклепки отличаются минимальным искрообразованием. Последние два варианта применяют для скрепления деталей из тех же материалов. Они не рассчитаны на большие нагрузки.

    Модели со стандартными бортиками используются для обычных резьбовых соединений. Крепежные элементы с уменьшенным бортиком рассчитаны на достижение наименьшего зазора между соединяемыми элементами. Для той же цели подходят варианты с потайным бортом. Однако они требуют предварительного зенкования отверстий. Кроме того, модели с потайным бортом актуальны для случаев одностороннего монтажа, когда общая толщина соединяемых деталей превосходит длину крепежного элемента. Следовательно, резьбовая заклепка не может обеспечить полноценное сжатие, и фиксация обеспечивается благодаря расширению ее в отверстии.

    В случае применения механического заклепочника потребуется прилагать значительные усилия ввиду большого противодействия рассматриваемых крепежных элементов. Пневматическими инструментами пользоваться намного проще, но они весьма дороги.

    К настоящему времени заклепки в значительной степени вытеснены сварными и болтовыми соединениями. Тем не менее они сохраняют актуальность в авиационной, судостроительной сферах, сборке мебели и оконных рам, монтаже вентиляционных систем и т. д. По прочности и надежности заклепочные соединения аналогичны сварным.

    К тому же резьбовые заклепки актуальны в случаях, когда необходимо установить на поверхности детали при отсутствии возможности нарезания резьбы ввиду малой толщины либо при отсутствии доступа с обратной стороны для использования гайки.

    Читать еще:  Как прокалить электроды в домашних условиях
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector