Статьи о радиотехнике, технологиях, чертежах, 3D-моделировании

Публикации для людей, интересующихся наукой и техникой

Заклепочные соединения

Клепка - получение неразъемных соединений при помощи заклепок. Применяется клепка при изготовлении металлических конструкций, таких как: фермы, балки, ёмкости и рамные конструкции. Заклепка представляет собой металлический стержень из пластичного металла, на одном конце которого выполнена головка - закладной. В процессе выполнения операции на второй стороне стержня, устанавливаемого в отверстия соединяемых заготовок, образуется вторая головка заклепки, которую называют замыкающей. Необходимость применения пластичного металла для изготовления заклепок связана с тем, что головки заклепок образуются в результате пластического деформирования стержня. При выполнении заклепочного соединения заклепки следует выбирать из того же материала, из которого выполнены детали, подлежащие соединению. Это предупреждает появление гальванических пар, вызывающих коррозию в месте соприкосновения заклепки и детали. Процесс клепки состоит из двух этапов: подготовительного и клепки.

Предварительный этап включает в себя сверление или пробивку отверстия под заклепку и формирование углубления в отверстии при помощи зенкования под закладную и замыкающую головки. 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 и горячим способами. Горячая клепка применяется в тех случаях, когда используются стальные заклепки диаметром более 12 мм.

Использование заклепочных соединений сегодня ограничено конструкциями, выполненными из не свариваемых материалов, либо работающими под воздействием ударных нагрузок, а также в мостостроении и авиации.

В чертежах часто записываются заклепки нормальной точности с различной формой головки:

  • с полукруглой (ГОСТ 10299-80);
  • с потайной (ГОСТ 10300-80);
  • с полупотайной (ГОСТ 10301-80);
  • с полукруглой низкой (ГОСТ 10302-80);
  • с плоской (ГОСТ 10303-80).

В зависимости от назначения заклепки могут быть изготовлены из углеродистых сталей марок: Ст2, Ст3, 10, 15, 20 и из цветных металлов.

Типы заклепок и заклепочных швов

Широкое применение при монтажных работах получили заклепки с полукруглой и потайной головкой. В связи с тем, что заклепки с потайной головкой недостаточно прочно соединяют детали в месте клепки, их применяют ограниченно. Такие заклепки используются только в тех случаях, когда головки заклепок по условиям эксплуатации конструкции не должны выступать над поверхностью соединяемых деталей. В зависимости от назначения и условий эксплуатации возможно использование заклепок с другими формами головок (рис. 1).

Типы заклепок

Рис. 1. Типы заклепок:

а, б - с полукруглой головкой; в - с цилиндрической головкой;

г - с потайной головкой; д - с полупотайной головкой; е - взрывная; ж - трубчатая

Выбор размеров заклепок зависит от толщины соединяемых клепкой изделий. Диаметр заклепки должен быть 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 стенками отверстия под нее (рис. 2).

Заклепочные соединения

Рис. 2. Заклепочные соединения:

а - с потайной головкой; б - с полукруглой головкой; 1 - замыкающая головка;

2 - стержень; 3 - закладная головка; l - длина заклепки; d - диаметр стержня;

l0 - длина заклепки под замыкающую головку; S - толщина соединяемых деталей

В случае, если невозможно сформировать в соединении замыкающую головку, применяют взрывные заклепки. Такая заклепка, наполняемая взрывчатым веществом, устанавливается в отверстия соединяемых деталей и осаждается легкими ударами молотка в холодном состоянии. После этого заклепку нагревают со стороны закладной головки нагревательным прибором, 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 используют трубчатые заклепки, замыкающая головка которых образуется развальцовкой.

Место соединения деталей при помощи заклепок называется заклепочным швом.

Заклепочные швы разделяются на:

  • прочные швы, которые применяются для соединения деталей машин и в строительных конструкциях;
  • плотные - для открытых резервуаров жидкостей, дымовых труб, для обшивки судов;
  • прочноплотные - для сосудов высокого давления.

По характеру соединения листов металла заклепочные швы разделяются на: нахлесточные (рис. 3, а) и стыковые.

Стыковые швы могут быть с одной (рис. 3, б) или двумя накладками (рис. 3, в).

Типы заклепочных швов в зависимости от расположения соединяемых заготовок

Рис. 3. Типы заклепочных швов в зависимости от расположения соединяемых заготовок

а - внахлестку; б - встык с одной накладкой; в - встык с двумя накладками;

t - шаг соединения; а - расстояние от края детали до центра отверстия под заклепку

Накладка - это дополнительный лист металла определенной ширины и толщины, который склепывается с каждым из основных листов.

В зависимости от числа рядов заклепок в соединении различают одно-, двух- и многорядные заклепочные соединения (рис. 4).

Типы заклепочных швов в зависимости от расположения заклепок

Рис. 4. Типы заклепочных швов в зависимости от расположения заклепок

- однорядный; б, в - двухрядный; г - многорядный;

t - шаг соединения; a - расстояние от края детали до центра отверстия под заклепку

Расстояние между заклепками в соединении выбирается в зависимости от типа соединения. 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 эти расстояния соответственно должны быть равны четырем и полутора диаметрам заклепки. Расстояние между рядами заклепок в таких соединениях должно составлять два диаметра заклепки.

Инструменты и приспособления для ручной клепки

Для ручной клепки применяют следующие инструменты: слесарный молоток, поддержка под закладную головку и обжимка.

Поддержка служит опорой при расклепывании стержня заклепки. Вес поддержки должен быть в 4 - 5 раз больше массы молотка. Поддержка, на которую опирается полукруглая закладная головка заклепки, должна иметь лунку с формой, соответствующей форме замыкающей головки заклепки.

Натяжка служит для осаживания листов, подлежащих клепке, вдоль стержня заклепки. По оси натяжки выполняется глухое отверстие, в которое входит стержень заклепки при осаживании заготовок, подлежащих соединению. Диаметр отверстия натяжки не должен превышать диаметр стержня заклепки более чем на 1…1,5 мм.

Обжимка представляет собой стержень, на конце которого выполнено отверстие для формирования после осаживания замыкающей полукруглой головки заклепочного соединения. Форма этого отверстия должна соответствовать форме замыкающей головки. Потайные замыкающие головки формируются бойком молотка без обжимки.

Чеканы представляют собой зубило с плоской и закругленной рабочей частью и применяются для создания герметичности заклепочного шва, которая достигается за счет подчеканивания краёв заготовок в заклепочном шве.

Поддержки, натяжки и чеканы изготавливаются из инструментальной углеродистой стали, а их рабочие части подвергают закалке. С помощью этих инструментов ручная клепка осуществляется двумя методами: прямым и обратным.

Прямой метод характеризуется тем, что удары наносятся по стержню заклепки со стороны замыкающей головки.

При обратном методе удары наносят по закладной головке через оправку, а формирование замыкающей головки осуществляется за счет поддержки и обжимки. Качество клепки при этом несколько ниже, чем при прямом методе, поэтому метод обратной клепки применяется только в тех случаях, когда прямой метод применить невозможно.

Пистонница (рис. 5) представляет собой специальный инструмент для развальцовывания трубчатых заклепок.

Пистонница

Рис. 5. Пистонница:

1 - крючок; 2 - пистонница; 3 - обжимка; 4 - заклепка

Заклепку 4 устанавливают в отверстие, под замыкающую головку подводят крючок 1, пистонницей 2 осаживают заклепку, подтягивая соединяемые детали друг к другу, и, вращая рукоятку пистонницы, развальцовывают замыкающую головку.

При ручной клепке необходимо соблюдать следующие правила:

  • совпадение отверстий в склепываемых деталях;
  • соответствие диаметра стержня заклепки диаметру отверстия;
  • длину стержня заклепки для получения полноценной замыкающей головки.

Зенкование отверстия под потайную головку следует выполнять с контролем глубины и диаметра углубления под головку при помощи контрольной заклепки.

Склепывание деталей необходимо производить с упором потайной головки заклепки в пластину, полукруглой закладной головки - в поддержку со сферическим отверстием соответствующего размера. Следует обязательно осаживать склепываемые детали натяжкой с отверстием, соответствующим диаметру стержня заклепки. Не рекомендуется забивать заклепку в отверстие, если заклепка не устанавливается свободно в отверстие.

При расклепывании заклепок шарнирного соединения необходимо прокладывать между соединяемыми деталями шарнира тонкую бумажную прокладку и по ходу расклепывания стержня заклепки периодически проверять подвижность шарнирного соединения.

При клепке, когда склепываемые изделия находятся в вертикальном положении работу следует выполнять вдвоем: один упирает в закладную головку поддержку, а второй расклепывает стержень заклепки для образования замыкающей головки.

Механизация клепки

При клепки больших изделий широко применяют ручные механизированные инструменты и стационарное клепальное оборудование.

Наиболее распространенным механизированным инструментом для клепки является пневматический клепальный молоток. Они отличаются разнообразием конструкций, но все молотки должны снабжаться гасителями вибраций, которые предупреждают появление профессиональных заболеваний, связанных с постоянным воздействием вибраций на организм. Для соединения заготовок из листового материала толщиной 4…6 мм заклепками диаметром до 6 мм применяют пневматические прессы: ручной ПРП5-2 (рис. 6) и стационарный КП204-М (рис. 7).

Ручной переносной пневматический пресс ПРП5-2

Рис. 6. Ручной переносной пневматический пресс ПРП5-2:

1 - цилиндр; 2 - скоба; 3, 4 - обжимки

Пневморычажный стационарный пресс КП204-М

Рис. 7. Пневморычажный стационарный пресс мод. КП204-М:

1 - пневматический цилиндр; 2 - скоба; 3, 4 - обжимки; 5 - упор; 6 - контргайка;

7 - винт; 8 - тумба; 9 - ограждение; 10 - педаль включения;

11 - автоматическая масленка; 12 - фильтр

Для соединения заготовок из листовой оцинкованной стали толщиной до 1 мм с использованием алюминиевых заклепок широко применяют клепальные клещи.

Правильность установки заклепок контролируют по высоте головок над поверхностью склепываемых деталей при помощи шаблона или линейки и щупа.

Достоинства и недостатки заклепочных соединений

Достоинствами заклепочных соединений являются возможность соединения различных материалов, хорошая сопротивляемость вибрационным и ударным нагрузкам, удобство и надежность контроля качества соединения.

К недостаткам относятся трудоемкость и высокая стоимость, ослабление соединяемых деталей отверстиями, дополнительный расход материала на накладки.

Обозначение:

Заклепка С8х20.38.МЗ.136 ГОСТ …, где – С - класс точности, 8 - диаметр, 20 - длина, 38 - обозначение группы материала, М3 - марка материала (медь), 136 - обозначение вида и толщины покрытия.

Если изделие, изображённое на сборочном чертеже, имеет ряд однотипных соединений с заклепками одного типа и с одинаковыми размерами, то заклепки, входящие в соединение, следует показать условно в одном - двух местах каждого соединения, а в остальных - центровыми или осевыми линиями (рис. 8).

Образец изображения на сборочном чертеже соединения с одинаковыми заклепками

Рис. 8. Образец изображения на сборочном чертеже соединения с одинаковыми заклепками

На чертежах условно изображают заклепки различного типа: конструктивное изображение (рис. 9, а), условное изображение в сечении (рис. 9, б), условное изображение на виде (рис. 9, в).

Конструктивное изображение

а

Условное изображение заклёпок различного типа на чертеже

б

Условное изображение на виде

в

Рис. 9. Образец условного изображения заклепок различного типа на чертеже

Надеюсь теперь вы разобрались с заклепочными соединениями, как это устроено, плюсы и минусы этого метода. Если у вас всё ещё остались вопросы, можете задать их тут.