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
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.
Разнообразные виды заклепок
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
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.
Вытяжные заклепки
Наиболее распространенный способ соединения – внахлест, при этом применяется он не только к , 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
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.
Заклепки для металла
Однако следует учитывать, что при соединении двух деталей 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
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.
Инструмент для заклепки
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 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.
Инструмент для удаления заклепок
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.
Нагрев заклепок должен быть равномерным по всей длине. Не допускается постановка холодных заклепок в отверстие и нагрев выступающего конца горелкой, так как такой нагрев не обеспечивает натяжения в заклепочном соединении.
Нагрев заклепок из сталей Ст2, СтЗ, Юкп, 20кп ведут до 1050 - 1100 С в нагревательных печах, электроконтактным способом в электронагревателях. Качество клепки проверяют визуально и простукиванием заклепок. Форму гсуювок при необходимости контролируют при помощи шаблонов, а плохое прилегание головок - щупами.
Материал и твердость рессор. Нагрев заклепок может осуществляться в горнах или электронагревательных печах. Клепка производится как вручную, так и при помощи пневматических клепальных молотков. Применение последних значительно облегчает и ускоряет процесс клепки и дает хорошее качество. Клепка производится с применением обжимок. Заклепки должны быть расположены центрально относительно оси стержня и полностью обжаты. Перекосы, наплывы, трещины и разрывы по кромке головок заклепок не допускаются.
Применяют также нагрев заклепок электроконтактным способом после их вставки в склепываемые детали.
Клепание пуансоном двойного действия. Следует избегать нагрева заклепок крупнозернистость металла.
Следует избегать нагрева заклепок свыше 1000 С, вызывающего крупно-зернистость металла.
Процесс горячей клепки включает нагрев заклепки (температура для сталей Ст. Нагревают заклепки в угольных, нефтяных, газовых и электрических печах, а при малом объеме работ в горнах. Производительность печей около 300 заклепок в час, а горнов около 50 заклепок. Удобен также электроконтактный способ нагрева (производительность до 1000 заклепок на одно нагревательное гнездо), однако недостаток его - невозможность получения равномерного нагрева по всей длине заклепки.
При большом масштабе работ нагрев заклепок выполняется в печах.
Процесс горячей клепки включает нагрев заклепки, постановку горячей заклепки в отверстие, осаживание стержня заклепки и образование замыкающей головки.
Схема образования замыкающей головки заклепки. Клепка может вестись с нагревом заклепок или вхолодную.
Клепка бывает горячая, с нагревом заклепки, и холодная - без нагрева, применяемая при диаметре заклепок до 10 мм.
При горячей клепке стальных конструкций производят нагрев заклепки в нагревательных устройствах (печах) до определенной температуры, при которой металл становится более пластичным. Это позволяет значительно уменьшить усилия, необходимые для склепывания элементов. Заклепки из углеродистых сталей нагревают до температуры 1000 - 1150 С до светло-оранжевого цвета, из низколегированных сталей - до 1000 - 1100 С до темно-оранжевого цвета. Нагрев должен быть равномерным по всей длине заклепки. Недостаточный нагрев закладной головки может вызвать ее хрупкое разрушение.
Горячую клепку стальных конструкций производят с нагревом заклепки до определенной температуры, при которой металл становится более пластичным, что позволяет значительно уменьшить усилия, необходимые при склепывании элементов. Заклепку нагревают равномерно по всей длине. Недостаточный нагрев закладной головки может вызвать хрупкое разрушение. Перед установкой в отверстие с нагретой заклепки удаляют окалину.
Такая же форма может получиться и при достаточном нагреве заклепки, но при малой длине стержня, когда на образование полной головки просто не хватает металла. Некоторая грибовидность головки допустима, если уменьшение размера площади прилегания, измеренное так, как это показано на рис. 54, г, не превышает 0 2 d, где - - диаметр заклепки.
Такая же форма может получиться и при достаточном нагреве заклепки, но при малой длине стержня, когда на образование полной головки просто не хватает металла. Некоторая грибовидность головки допустима, если уменьшение размера площади прилегания, измеренное так, как это показано на рис. 108, г, не превышает Q 2d, где d - диаметр заклепки.
Процесс горячей клепки состоит из следующих операций: нагрева заклепок, постановки нагретой заклепки в отверстие, осаживания стержня заклепки для плотного заполнения отверстия и образования замыкающей головки.
Процесс горячей клепки состоит из четырех операций: 1) нагрев заклепок; 2) постановка горячей заклепки в отверстие; 3) осаживание клепальным инструментом стержня заклепки; 4) образование замыкающей головки.
Процесс горячей клепки состоит из следующих операций: 1) нагрева заклепок; 2) постановки раскаленной заклепки в отверстие; 3) осаживания клепальным инструментом стержня заклепки; 4) формирования замыкающей головки.
Достоинства и недостатки - см. шаг 14.3. Разметка, сверление, нагрев заклепок, закладка и клепка делают процесс клепки трудоемким, а с учетом применения дорогостоящего оборудования (станки, прессы, клепальные машины) - дорогостоящим. Ослабление деталей отверстиями под заклепки требует увеличения площади сечения основного материала; применение накладок для получения соединений, большая масса заклепок приводят к повышенному расходу материала для заклепочного соединения.
Клепка при сборке рам может выполняться с предварительным нагревом или без нагрева заклепок. Наиболее высокое качество достигается при машинной клепке вхо-лодную при помощи гидравлических клепальных установок ЗИЛ 5Н - 366, МАЗ 62 / 350, ГАЗ-82-631, которые позволяют без нагрева обжимать заклепки диаметром до 13 мм.
На строительных площадках при ремонте мостов и кораблей применяются переносиые портативные горны для нагрева заклепок с использованием жидких газов в качестве топлива. Инжекцпонная горелка подсасывает предварительно подогретый воздух, продукты сгорания со слегка восстановительной или нейтральной атмосферой попадают на под горна и нагревают заклепки, а затем уходят вверх. Заклепки движутся под действием собственного веса противотоком к продуктам сгорания; нагретые до необходимой температуры заклепки вынимают через левую дверцу.
Должен знать: принцип работы и правила пользования пневматическими молотками, сортамент заклепок; правила нагрева заклепок; назначение и условия применения наиболее распространенных простых приспособлений и контрольно-измерительных инструментов.
Шовно-стыковая сварка. Контактные машины непосредственно или с небольшими конструктивными изменениями применяются для некоторых специальных целей, например для нагрева заклепок, заготовок под ковку, штамповку и др. На контактных машинах можно производить также пайку деталей твердыми припоями. В особенности важна напайка пластин быстрорежущей стали на державки металлорежущего инструмента.
Заклепочные соединения.
Заклепочные соединения, являющиеся в прошлом основным видом соединений металлических конструкций, из-за неудобств технологического процесса клепкн (необходимость нагрева заклепок до температуры 800 С) и перерасхода металла на соединение в настоящее время почти полностью вытеснены сваркой и высокопрочными болтами при монтаже.
Заклепочные соединения, являющиеся в прошлом основным видом соединений металлических конструкций, из-за неудобств технологического процесса клепки (необходимость нагрева заклепок до температуры 800 С) и перерасхода металла на соединение в настоящее время почти полностью вытеснены сваркой и высокопрочными болтами при монтаже.
Весьма гигиеничен, удобен и благодаря портативности оборудования и постоянной готовности к работе, а при дешевой электроэнергии и экономичен, электрический контактный способ нагрева заклепок.
Должен знать: устройство однотипных пневматических молотков и прессов, клепальных скоб, простых приспособлений, контрольно-измерительного инструмента и инструмента для клепки и рубки; способы клепки под обжимку и потайными заклепками; степень нагрева заклепок и предел остывания, при котором можно вести процесс клепки; размеры заклепок и припуски по длине; основные сведения о допусках и посадках.
Заклепки должны быть нагреты равномерно по всей длине. Нагрев заклепок производится в угольных, газовых или электрических печах, а при малом объеме клепки - в открытых горнах с пне - вматическим дутьем. В качестве твердого топлива для угольных печей и горнов приме-няются кузнечный уголь и кокс.
От такого компрессора одновременно могут работать 2 - 3 поста клепальщиков. Нагрев заклепок в условиях монтажной площадки производится в переносном горне, а в условиях завода - в специальных печах.
В направлении удара при срубании головок заклепок не должны находиться люди. Нагрев заклепок разрешается производить только в местах, безопасных в пожарном отношении. Нагретые заклепки следует подавать к месту клепки клещами, по трубам или лоткам, но не бросками.
Во избежание сдвига соединяемых деталей в процессе клепки необходимо установить некоторое количество заклепок в разбежку по всей длине шва. Как мы отмечали, нагрев заклепок должен быть равномерный и они должны находиться в нагретом состоянии возможно короткое время. Перед установкой в отверстия все заклепки должны удаляться по твердому предмету с целью очистки их от окалины.
При контактном электронагреве или сама деталь служит вторичным витком трансформатора, или нагреваемой деталью замыкается вторичная цепь трансформатора. Второй способ применяется для нагрева заклепок перед клепкой, заготовок перед гибкой, резкой, прокаткой, обжимкой.
Строительные конструкции в монтажных условиях склепывают горячими заклепками, нагретыми до температуры 1050 - 1150 Нагрев производится в переносных горнах, в слое горящего кокса или угля. Кокс является лучшим топливом для нагрева заклепок. Расход кокса в переносных горнах равен 35 - 45 кг на 100 кг нагретых заклепок.
Холодную клепку применяют редко и ограничивают диаметром заклепок до 10 мм. Горячая клепка состоит из следующих операций: нагрева заклепок; постановки нагретой заклепки в заранее подготовленное отверстие; осаживания клепальным инструментом стержня заклепки; образования замыкающей головки.
Марки сталей основных деталей подвесок. При сборке рам применяют гидравлические установки для клепки моделей ЗИЛ-5Н-366, ГАЗ-82-631. Использование гидравлического инструмента вместо пневматического не требует нагрева заклепки, позволяет снизить шум, трудоемкость работ и повысить качество клепки. Усилие клепки гидравлическими скобами устанавливается в зависимости от диаметра заклепки.
Холодная клепка применяется довольно редко и ограничивается диаметром заклепок до 10 мм. Горячая клепка состоит из следующих операций: нагрева заклепок; постановки раскаленной заклепки в заранее подготовленное отверстие; осаживания клепальным инструментом стержня заклепки; образования замыкающей головки.
Перед клепкой сопрягаемые элементы собираются на контрольных болтах или пробках. Звено клепальщиков состоит из трех человек: один ведет нагрев заклепок и оправку отверстий, второй - подачу и поддержку заклепок, а третий - клепку пневматическим молотком.
Основные дефекты рессор автомобиля ЗИЛ-130. При ослаблении заклепок после ремонта их высверливают и устанавливают новые с последующим расклепыванием. Клепка при сборке может выполняться с предварительным нагревом или без нагрева заклепок. Наиболее высокое качество достигается при машинной клепке вхолодную при помощи гидравлических клепальных установок ЗИЛ 5Н - 366, МАЗ 62 / 350, ГАЗ 82 - 631, которые позволяют без нагрева обжимать заклепки диаметром до 13 мм.
Форма профилей из. алюминиевых сплавов, применяемых в основаниях буровых установок. Детали из алюминиевых сплавов соединяют сваркой или клепкой. В отличие от клепки стали клепка алюминиевых сплавов производится без нагрева заклепок.
Стальные детали и другие конструктивные элементы соединяют между собой в основном посредством горячей клепки, при которой заклепки нагревают до температуры 1000 - 1100 С. При образовании замыкающих головок в процессе работы клепальной скобы стержень еще мягкой от нагрева заклепки, сжимаясь от ударов, распирает края заклепочных отверстий и плотно их заполняет. Однако часто из-за недостаточно эффективного осаживания заклепка при остывании сокращается в диаметре, что приводит к образованию зазора между остывающей заклепкой и отверстием детали. Поэтому в заклепочных соединениях, выполненных горячей клепкой, усилия на первой стадии работы заклепки передаются с помощью трения. Поставленная заклепка при остывании передает тепло окружающему металлу и нагревает его до значительных температур.
Сборочное отделение - механизированные подъемные площадки, тележки подъемные для тормозного цилиндра и установки фрикционного аппарата, рычажные ножницы для кровельных работ, электросварочные аппараты, электрогорны для нагрева заклепок.
Работа клепальщика-чеканщика первого разряда состоит в следующем: в нагревании и поддержке заклепок при ручной и пневматической клепке и чеканке; в горячей и холодной клепке и чеканке на клепальных станках, пневматическими молотами или вручную простых металлоконструкций заклепками диаметром до 12 мм и швов, работающих под давлением до 3 ат; работой с клепальщиком-чеканщиком более высокой квалификации при клепке двумя пневматическими молотами и длинных и большого диаметра заклепок; рубкой по разметке и шаблону с точностью до 2 мм; чеканкой головок заклепок и прочных швов; подбором обжимок; работой с подручным при клепке и чеканке на стационарных прессах и молотах совместно с клепальщиком-чеканщиком более высокой квалификации. При этом вальцовщик должен знать правила пользования прессами и пневматическими молотками; правила заправки рабочего инструмента и способы подбора его в зависимости от характера работы; основные сведения о технологии чеканных работ; сортамент заклепок; правила нагрева заклепок и ухода за нагревательными устройствами.
Стальные заклепки с диаметром стержня более 12 мм ставят с нагревом. Нагрев заклепок перед клепкой облегчает формирование головки и улучшает качество соединения.
Специальные заклепки.| Болт-заклепка тывает стержень за технологиче. Используют также специальные заклепки. На рис. 3.3, а в качестве примера показана взрывная заклепка, применяемая в случае невозможности образования замыкающей головки обычным способом, например в труднодоступных местах. Взрыв вызывается нагревом заклепки или ударом. Замыкающая головка 1 в таких заклепках образуется при протягивании стержня 2 с наконечником через коническое отверстие заклепки.
Нагрев заклепок для горячей клепки производят в стационарных или переносных горнах, а также электрическими нагревательными приборами. Для горнов используют кокс, древесный уголь, мазут или газ. Если заклепок немного, их нагревают пламенем кислородно-ацетиленовой горелки. Температура нагрева заклепок должна быть 1000 - 1100 С. Нагрев верхнего конца производят до белого, а нижнего (с закладной головкой) - до темно-красного каления. Вынутую из горна заклепку ударом очищают от окалины. Установка и расклепка должны производиться в быстром темпе, чтобы заклепка не остыла ниже 650 - 500 С. Нельзя нагревать заклепки выше 1100 С: перегретые заклепки становятся непригодными для установки.
— это получение неразъемных соединений при помощи заклепок, применяемых при изготовлении металлических конструкций (фермы, балки, различного рода емкости и рамные конструкции). Заклепка представляет собой цилиндрический стержень из пластичного металла, на одном конце которого выполнена головка, называемая закладной. В процессе выполнения операции клепки на второй стороне стержня, устанавливаемого в отверстия соединяемых заготовок, образуется вторая головка заклепки, которую называют замыкающей. Закладная и замыкающая головки в основном бывают полукруглыми и потайными (рис. 5.14). Необходимость применения пластичного металла для изготовления заклепок связана с тем, что ее головки образуются в результате пластического деформирования стержня заклепки. При выполнении заклепочных соединений заклепки следует выбирать из того же материала, из которого выполнены детали, подлежащие соединению. Это предупреждает появление гальванических пар, приводящих к коррозии в месте соприкосновения заклепки и детали. Процесс клепки состоит из двух этапов — подготовительного и собственно клепки.
Подготовительный процесс клепки включает в себя сверление или пробивку отверстия под заклепку и формирование углубления в нем с помощью зенкования под закладную и замыкающую головки, если это необходимо. Собственно клепка включает в себя установку заклепки в подготовленное отверстие, натяжку склепываемых заготовок, формирование замыкающей головки и зачистку после клепки. В зависимости от характера заклепочного соединения клепка выполняется холодным (без нагрева) и горячим (с предварительным нагревом заклепки до температуры 1000… 1 100°С) способом. На практике горячая клепка применяется в тех случаях, когда используются стальные заклепки диаметром свыше 12 мм.
Типы заклепок и заклепочных швов
Наиболее часто при монтажных работах применяются типы заклепок с полукруглой и потайной головкой. В связи с тем что заклепки с потайной головкой недостаточно прочно соединяют детали в месте клепки, их применение ограничено. Такой тип заклепок используются только в тех случаях, когда их головки по условиям эксплуатации конструкции не должны выступать над ее поверхностью. В зависимости от назначения и условий эксплуатации возможно употребление заклепок и с другими формами головок (рис. 5.15).
Выбор размеров заклепок зависит от толщины соединяемых клепкой деталей. Диаметр заклепки должен быть, как правило, равным суммарной толщине соединяемых деталей. Длина стержня заклепки определяется с учетом образования замыкающей головки, усадки стержня в процессе клепки и необходимости заполнения зазора между стержнем заклепки и стенка ни отверстия под нее.
Рассмотрим порядок определения длины стержня заклепок с потайной (см. рис. 5.14, а) и полукруглой (см. рис. 5.14, б) головками. В обоих случаях длина заклепки / определяется, исходя из толщины склепываемых деталей S и длины /0 части стержня заклепки, выступающей из отверстия над поверхностью соединяемых деталей. Длина выступающей части стержня зависит от диаметра заклепки и формы замыкающей головки. Для заклепок с полукруглой головкой 10= (1,2… 1,5)d, для заклепок с потайной головкой 10 = (0,8… ,2)d.
Для обеспечения свободной, но достаточно плотной установки заклепки диаметр отверстия должен быть несколько больше диаметра заклепки:
Диаметр заклепки, мм 2,0 2,3 2,6 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Диаметр сверла, мм:
точная сборка…. 2,1 2,4 2,7 3,1 3,6 4,1 5,2 6,2 7,2 8,2
грубая сборка…. 2,3 2,6 3,1 3,5 4,0 4,5 5,7 6,7 7,7 8,7
В случаях, если невозможно сформировать в соединении замыкающую головку, применяют взрывные заклепки (рис. 5.15, ё). Такая заклепка, заполненная взрывчатым веществом, устанавливается в отверстие соединяемых деталей и осаживается легкими ударами молотка в холодном состоянии. После этого ее нагревают со стороны закладной головки каким-либо нагревательным прибором (например, паяльником), в результате чего происходит взрыв вещества, помещенного в стержне заклепки и его конец расширяется, образуя замыкающую головку.
Для соединения тонких металлических листов и деталей из неметаллических материалов используются трубчатые заклепки (рис. 5.15, ж), замыкающая головка которых образуется развальцовкой.
Место соединения деталей при помощи заклепок называется заклепочным швом. В зависимости от характера соединения и егоназначения заклепочные швы подразделяют на три вида: прочные, плотные и прочноплотные.
Прочный шов применяется в тех случаях , когда необходимо получить соединение повышенной прочности. Как правило, это соединения в различных несущих конструкциях: балки, колонны, подъемные сооружения и другие подобные конструкции.
Плотный шов используется при клепке резервуаров и сосудов для жидкостей, трубных соединений для транспортировки газов и жидкостей под небольшим давлением.
Прочноплотный шов служит для соединения деталей в устройствах и конструкциях, работающих под большим давлением, например в паровых котлах.
По взаимному положению деталей соединения различаются два типа швов : встык и внахлестку (рис. 5.16, а). Соединение деталей встык осуществляется с помощью накладок. В соединении используется одна (рис. 5.16, б) или две (рис. 5.16, в) накладки. Заклепки при любом виде соединения можно располагать в один, два, три и более рядов. В зависимости от количества рядов заклепок в соединении различают одно-, дву- и многорядные заклепочные соединения (рис. 5.17).
Расстояние между заклепками в соединении выбирается в зависимости от типа соединения (однорядное или двурядное). В однорядных швах расстояние между осями заклепок (шаг) должно быть равно трем диаметрам заклепки, а расстояние от края соединяемых деталей до оси заклепок в соединении должно составлять не менее полутора диаметров. При выполнении двухрядных швов это расстояние соответственно должно быть равно четырем диаметрам заклепки и полутора, как и в однорядном соединении. Расстояние между рядами заклепок в таких соединениях должно составлять два диаметра.
Самый старый и наиболее надежный способ соединения листового материала с помощью заклепок до сих пор используется в наиболее ответственных местах соединения металла. Правильно подобранная заклепка выдерживает нагрузку не хуже сварочного соединения. Для вибраций или знакопеременной нагрузки лучше заклепки еще ничего не придумали.
Виды заклепок
Разновидностей заклепок существует не так много, как может показаться на первый взгляд:
- Простая заклепка общего назначения по ГОСТ 10299 80. Их легко отличить по грибовидной форме, называемой еще системой с замыкающей головкой. Для такой заклепки характерна высокая прочность и стойкость при любых нагрузках;
- Заклепка вытяжная, используется для «сшивания» двух листов металла в случаях, когда доступ к соединяемым листам возможен только с одной стороны. Параметры и описание определяются ГОСТ 15973—2005;
- Наиболее технологичными принято считать резьбовые заклепки, они боле удобны в работе и позволяют создавать разборное соединение, DIN 7338 .
Важно ! Материалы для заклепочного соединения должны обладать определенной пластичностью и вязкостью, поэтому для их изготовления используют малоуглеродистую сталь, медь, алюминиевые деформируемые сплавы.
Применение заклепок
Выбор конкретных параметров и разновидности крепежа определяется тремя основными критериями:
- Обеспечения необходимой прочности соединения, с учетом дополнительных параметров и требований к шву;
- Технологическими возможностями оборудования для работы с конкретным видом заклепочного соединения;
- Экономической целесообразностью использования клепаного соединения;
Резьбовые гайки-заклепки
Способ соединения с помощью резьбовых заклепок сегодня можно назвать самым универсальным. Основная идея соединения заключается в остроумной идее фиксации тела заклепки в клепочном отверстии. Для этих целей используется заклепочник для резьбовых заклепок. Сама резьбовая конструкция представляет собой полую гильзу с внутренней резьбой.
При выполнении соединения эта гильза вставляется в просверленное отверстие и выравнивается таким образом, чтобы соединяемые части плотно прилегали друг к другу. После этого в резьбовое отверстие внутрь заготовки вкручивается стержень заклепочника. Передняя стенка гильзы фиксируется опорной поверхностью инструмента, не давая заклепке выйти из отверстия. Чтобы расклепать гильзу, стержень заклепочника перемещается с большим усилием в сторону опорной поверхности. Гильза при этом сминается и осаживается, тем самым образуя прочное неподвижное соединение.
Стержень заклепочника свободно выворачивается из тела втулки. Чаще всего применяются заклепки алюминиевые, латунные или медные. Использование последних ограничено высокой стоимостью, поэтому они устанавливаются в тех случаях, когда нужно обеспечить хороший электрический контакт между соединяемыми поверхностями.
К достоинствам резьбового заклепочного соединения относят ее «малотравматичность». При работе стержня заклепочника соединяемый металл не испытывает больших нагрузок или деформаций. Резьбовой втулкой легко соединять тонкостенный металл или профиль сложной конфигурации. Такой крепеж широко используется в сборке бытовой техники, в соединении отдельных узлов облицовки автомобилей, при изготовлении различного рода конструкций из профнастила.
Вытяжные заклепки
Недостатком резьбовых видов клепки является их высокая стоимость и относительно небольшая скорость выполнения соединений. Поэтому для случаев, когда соединяемые листы металла, профиля требуется соединить с использованием нескольких сотен или тысяч точек, применяют вытяжной вид заклепки.
Это могут быть стальные, латунные метизы, заклепки из алюминия, сплавов алюминия и кремния. В отличие от резьбовой, в вытяжной схеме деформация гильзы осуществляется с помощью стержня с утолщением на конце, запрессованного внутрь тела крепежной втулки. Как и в предыдущем случае, чтобы осадить тело заклепки, ее торец упирают в опорную поверхность заклепочника, после выравнивания центральный стержень с усилием вытягивают на несколько миллиметров. В результате стенки гильзы деформируются, образуя достаточно прочное неразъемное соединение. Хвостовик стержня чаще всего обламывается или обрезается по уровню среза гильзы.
К сведению ! Вытяжная схема обеспечивает очень хорошую скорость клепки металла.
Классическая конструкция заклепки
Основным метизом для клепки листов в машиностроении считаются заклепки стальные, нормированные требованиями еще советского ГОСТа 10299 80. Они чаще всего соединяют высоконагруженные стальные конструкции, используемые в строительном деле. Например, в каркасах и опорных сборках. Преимуществом классической формы является возможность соединения двух листовых поверхностей толщиной более 30 мм.
В отдельных случаях ГОСТ 10299 80 допускает соединение сборки до 35 мм. В отличие от предыдущих видов заклепок, классическую заклепку устанавливают только при наличии опорной поверхности с обратной стороны плоскости соединения. Это необходимо для компенсации ударной нагрузки по заклепочному хвостовику.
Технология клепки выполняется в следующем порядке:
- Линию, по которой будет осуществляться установка заклепочного соединения, размечают точками под сверловку отверстий в соединяемом металле.
- Листы металла фиксируют с помощью механических приспособлений типа струбцин или даже точечной сваркой. Выполняют сверление крайних точек установки крепежа, в которые вставляют центрирующие металлические штифты. При этом диаметр отверстий выбирают в соответствии с рекомендациями ГОСТ 10299 80 примерно на 10% больше диаметра тела хвостовика.
- В просверленное отверстие вставляется метиз таким образом, чтобы головка находилась с обратной стороны соединяемой поверхности. Длина крепежа также выбирается в соответствии с ГОСТ 10299 80. Это обеспечит формирование второй головки из хвостовика нормальных размеров после его расклепывания молотком или электрическим ударником.
К сведению! Размеры, выбранные в соответствии с ГОСТ 10299 80, обеспечивают максимальную прочность соединения.
При выборе более тонкого по диаметру стержня его прочности может не хватить для жесткого соединения. В этом случае перерезающее усилие в радиальном направлении способно оборвать по очереди большую часть соединений. После расклепывания металл крепежа должен полностью заполнить отверстия с небольшим натягом.
Не следует пренебрегать рекомендациями ГОСТа 10299 80 при выборе длины хвостовика крепежа. Слишком длинный хвостовик помешает правильной деформации и осаживанию металла. Слишком короткий не обеспечит образование второй головки необходимых размеров и прочности.
Для увеличения пластичности заклепки из определенных марок стали могут перед установкой разогреваться до высокой температуры с проковкой головок и закалкой крепежа. Заклепки алюминиевые, медные, латунные перед установкой могут проходить обработку специальными жидкостями, предупреждающими развитие электрохимической коррозии.
Заключение
Несмотря на значительную трудоемкость установки и некоторую архаичность заклепочного крепежа, клепаное соединение до сих пор широко применяется в конструкциях самолетов, судов, железнодорожных мостов. Поэтому в ближайшие 20-30 лет характер и способ использования заклепочного соединения, скорее всего, не изменится.
Клепка металла – это процесс получения неразъемного соединения сравнительно тонких деталей: металлических листов или полосок, или листа железа с полосой ил металла.
Клепка производится при помощи заклепок, которые изготавливаются из мягкой стали и представляют собой цилиндрические стержни с двумя головками. Одна из этих головок называется закладной, а другая, расклепываемая на другом конце стержня, - замыкающей. Именно замыкающая головка обеспечивает скрепление деталей.
В зависимости от требований к поверхности, замыкающие головки заклепок могут быть полукруглыми, потайными, полупотайными или плоскими. Если обе головки заклепки располагаются над поверхностями склепанных деталей, клепка называется обыкновенной. Если же головки заклепки помещаются заподлицо с поверхностями склепанных деталей, клепку называют потайной.
Заклепочные соединения подразделяются на:
Прочные (рассчитаны только на восприятие силовых нагрузок);
- плотные (обеспечивают герметичность соединения в резервуарах с невысоким давлением);
- прочноплотные.
Для обеспечения герметичность соединения на поверхность стыка наносятся различные герметики или под стык подкладываются разные пластичные материалы. Для выполнения герметичных соединений используют заклепки с усиленными головками.
В зависимости от конструкции выделяют однорядные, двухрядные и многорядные заклепочные соединения с расположением заклепок параллельными рядами или шахматном порядке. В однорядных соединениях расстояние между центрами заклепок (шаг заклепочного шва) должно быть равно трем диаметрам заклепки, а в двухрядных соединениях – четырем диаметрам заклепки.
По количеству плоскостей среза такие соединения подразделяются на одно- и многосрезные. В качестве еще одного критерия для классификации выступает характер воздействия нагрузки на заклепочное соединение. Нагрузка может воздействовать на заклепочное соединение в продольном направлении, параллельном оси заклепок, и в поперечном, перпендикулярном оси заклепок.
По конструкции заклепочные соединения во многом схожи с паянными, клеевыми и сварными соединениями. Детали и листы, соединяемые заклепочным швом, могут располагаться внахлестку или встык с накладками.
Заклепки изготавливаются для разных способов установки. Односторонняя клепка выполняется с использованием множества видов заклепок, включая отрывные и взрывные. При обычной клепке наковаленка-поддержка может находиться с лицевой либо с тыльной стороны. Преимуществом последнего способа является возможность использования более легкой по весу наковаленки-поддержки.
Клепка бывает холодной, горячей и смешанной. При холодной клепке замыкающая головка заклепки высаживается в холодном состоянии. Холодную клепку используют, когда толщина стержня заклепки не превышает 8 мм.
Горячая клепка предусматривает предварительный разогрев стержня заклепки до температуры красного каления. Данный способ применяют при толщине стержня заклепки 8 мм и более.
Технология клепки
При ручной клепке для осаживания стержня заклепки используется кувалда или ручной клепальный пневматический молоток. Ручная клепка выполняется следующим образом. Клепальщик вставляет в буксу молотка наковаьню-поддержку, затем в правую руку берет рукоятку молотка, одновременно левой рукой поддерживая его ствол, направляемый на расклепываемую заклепку. Прижав молоток к заклепке, клепальщик пускает его в работу.
Как правило, в процессе клепки участвуют два человека – клепальщик и его подручный. Подручный молотком меньшей мощности клепает с внутренней стороны, подбивая заклепку, а клепальщик в это время клепает с наружной стороны, заклепку осаживая. Таким образом достигается уплотнение листов и, как результат, высокое качество клепки.
В последнее время для выполнения клепки вместо клепального молотка и наковальни-поддержки все чаще применяются клепальные прессы с ЧПУ, которые позволяют увеличить производительность и автоматизировать процесс клепки.
Преимущества и недостатки заклепочных соединений
В число недостатков заклепочных соединений входят трудоемкость процесса, повышенная материалоемкость соединения, необходимость специальных мер для обеспечения герметичности, а также шум и вибрация, сопровождающие процесс.
При этом заклепочные соединения препятствуют распространению усталостных трещин, повышая надежность всего изделия. Еще одно преимущество – возможность соединения не поддающихся сварке материалов.
