Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Алюминиевые заклепки

Заклепки со сплошным стержнем – заклепки под молоток – являются обычным типом заклепок, которые применяют в самолетных конструкциях. Эти заклепки являются самым старым и самым надежным из всех типов крепежа. Они также широко применяются и при строительстве и ремонте маломерных речных и морских судов, таких как моторные алюминиевые лодки и катера.

Преимуществами заклепок являются относительно низкая стоимость, а также меньшая трудоемкость по сравнению с винтами и гайками. Кроме того, для установки заклепок можно применять автоматические высокопроизводительные инструменты и оборудование.

Заклепки предназначены работать на срез, поэтому их не применяют для соединения толстых материалов или если скрепляемые материала подвергаются растягивающим нагрузкам. Дело в том, что прочность заклепок при растяжении обычно является весьма низкой по сравнению с их прочностью на срез. Чем больше общая толщина соединяемых листов, тем труднее хорошо соединить их с помощью заклепок.

Клепаные соединения в принципе не являются герметичными, если при клепке не применять специальные герметики или прокладки. Поскольку заклепки ставятся «на постоянно», то для того, чтобы их снять их высверливают, что является довольно трудной задачей.

Особенности алюминиевых заклёпок

Заклёпки алюминиевые ГОСТ – это вид креплений, используемый для создания неразрывных соединений. Перед началом клепания нужно убедиться, что такой вид метизов подходит к соединяемым деталям. Заклёпки представляют собой гладкие стержни в форме цилиндра с заводской головкой на конце. Для соединения 2-х и более элементов метиз располагают в отверстии, диаметр которого слегка превышает диаметр самого метиза.

После установки задний конец заклёпки расплющивают при помощи молотка или специального клёпочного устройства. Таким образом, стержень увеличивается до толщины в 1,5 раза больше первоначальной и образуется вторая головка.

Область применения данного рода материалов довольно широка. Это такие отрасли, как:

  • самолётостроение;
  • кораблестроение;
  • косметическая и пищевая промышленность;
  • химическое производство.

Из-за невысокой прочности заклёпки из алюминия допустимо применять только в соединениях, не подверженных сильным и продолжительным нагрузкам.


Как видно на фото алюминиевых заклепок, пластичность металла позволяет не использовать в работе с ними сложные инструменты.

2 Устройство и конструктивные особенности

Вытяжные метизы состоят из тела и стержня. Телом обычно называют корпус, гильзу, втулку или цилиндр. Именно тело является крепежным элементом, который выполняет несущую функцию. Тело состоит из головки (бортика) и плоского пустотелого цилиндра. У герметичных метизов конец цилиндра запаян наглухо. По типу головки (бортика) метизы разделяются на метизы с высоким бортиком, с широким бортиком и потайным бортиком. Широкий бортик, как и высокий, обеспечивают осуществление прочного клепанного крепления. Такие крепления видны со стороны и образуют «выпуклости» на поверхности детали. Потайной бортик обеспечивает почти гладкую поверхность в месте крепления, однако, он менее надежен. Потайной бортик имеет ровную плоскую поверхность и толщину около 1 мм, в этом случае основная массивная часть головки вставляется в крепежное отверстие.

Цилиндр заклепки может быть разной длины и толщины. Именно по наружному диаметру цилиндра указывается диаметр метизов в наименовании при заказе. Размеры цилиндра являются наиболее важными среди всех прочих размеров метизов. Именно размеры цилиндра являются решающими при выборе заклепок. Суть крепления сводится к тому, что крепежный элемент должен обеспечивать подвижное/неподвижное соединение нескольких деталей или элементов. Длина цилиндра рассчитывается по формуле: толщина склепываемого материала1+ толщина склепываемого материала2 + толщина расклепки (указывается изготовителем) + 0,5-1 мм (для подвижного соединения). Диаметр цилиндра берут равным требуемому диаметру отверстий под крепеж (обычно отверстие больше на 0,1-0,2 мм — для свободной установки в него метиза).

Размеры цилиндра указываются двумя числами, разделенными знаком «х», где первая — наружный диаметр, вторая — длина.

Например, заклепка алюминиевая AlMg2.5 4х10. Это означает, что здесь указан тип сплава, цифра 4 — это указатель наружного диаметра в мм, 10 — длины в мм.

Стержень. Осуществляет функцию расклепки. Обычно изготовлен из стали, которая значительно прочнее тела. На конце стержня имеется головка, которая осуществляет расклепку вставляемого конца. При монтаже стержень вытягивается специальным инструментом (пневмозаклепочник) или, если креплений немного (1-3), можно использовать и обычные пассатижи. Однако, в последнем случае придется приложить приличную физическую силу.

Главным достоинством конструкции вытяжных заклепок является то, что они допускают односторонний монтаж (требуется доступ к креплению только с одной стороны), действуя наподобие анкеров.

Более прочная заклепка — резьбовая — отличается от вытяжной наличием внутри цилиндра резьбы. Цилиндр крепежного элемента с резьбой имеет вкрученный стержень, который не вытаскивается с силой, а выкручивается. Для усиления соединения внутрь вкручивается винт или болт. Таким образом, получается условно «закрытая» крепежная деталь. Иногда ее называют заклепка вытяжная глухая.

После того, когда определены размеры и материал для заклепок, а также тип бортика, следует определиться с их видом.

Читать еще:  Сталь 40ХН: характеристики, ГОСТ и аналоги

Заклепки вытяжные алюминиевые имеют ряд достоинств

Немалым плюсом аналогичного крепежа является то, что цены на эти изделия довольно доступны. Однако перед их покупкой стоит выяснить и специфику этого изделия. При разработке заклепок алюминиевых употребляются следующие сплавы:

  • almg 1%;
  • almg 3, 5%;
  • almg 5%.

Стержень и тело этого крепежного изделия создают из схожих или разных материалов. Тело заклепки делается из сплава алюминия с различным его процентным содержанием, а стержень может формироваться из прочной нержавеющей стали, стали с покрытием цинком и алюминия ( almg 5%). Они способны противостоять коррозионному действию и иным агрессивным факторам. Часто такие алюминиевые изделия часто употребляются в пищепроме и хим индустрии.

Заклепки вытяжные комбинированные (алюминий-сталь)

Как правило, вытяжные заклёпки изготавливаются из следующих материалов:

  • Сталь без покрытия
  • Оцинкованная сталь
  • Нержавеющая сталь A2 или A4
  • ​Различные сплавы алюминия
  • Монель (сплав меди и никеля)
  • Медь
  • Бронза
  • Полиамид

В зависимости от сферы применения заклёпки эти материалы могут комбинироваться между собой. Например, стержень заклёпки (сердечник) может быть из оцинкованной стали, а сама заклёпка из алюминия. Кстати, именно поэтому этот вид крепёжных изделий ещё называют комбинированной заклёпкой.

Выбор материала заклёпки

Основной принцип подбора заклёпки по материалу заключается в том, чтобы материал заклёпок максимально совпадал по своим физическим и механическим свойствам с материалом соединяемых деталей. Например, чрезмерное усилие заклёпки из нержавеющей стали может деформировать поверхность более мягкого материала (пластик или алюминий).

Гальваническая пара

Не следует забывать и о коррозии. Гальваническая коррозия появляется в месте соединения двух разнородных металлов в коррозийной среде (электролите). Электролитом может быть любая жидкость, проводящая электрический ток, например, обычная влага, содержащаяся в воздухе. Степень коррозии соединения будет зависеть от концентрации электролита, а также от разницы электрохимических потенциалов соединяемых металлов. Если вы не уверены в правильном выборе материала заклёпки, во избежание появления гальванической коррозии воспользуйтесь таблицей электрохимических потенциалов (так называемый электрохимический ряд). Чем дальше друг от друга разнесены соединяемые материалы в таблице, тем интенсивней будет проходить электрохимическая коррозия и тем быстрее разрушится соединение. При взаимодействии разнородных материалов в соединении, коррозии будет подвергаться более электроотрицательный материал (на нашей иллюстрации такой материал расположен выше), так как в данной гальванической паре он является восстановителем, отдавая свои катионы более положительно заряженному материалу.

Как избежать гальванической коррозии?

Вот несколько простых советов, как избежать гальванической коррозии в вашем заклёпочном соединении:

  • Убедитесь в том, что материал заклёпки и материал соединяемых деталей находятся как можно ближе друг к другу в таблице электрохимических потенциалов.
  • Создайте диэлектрический барьер между корродирующими материалами. Это может быть слой краски, неметаллическая шайба или прокладка.
  • Подберите заклёпку таким образом, чтобы в вашем соединении она стала катодом, то есть, материал заклёпки должен быть более электроположительным. На практике это означает, что при возникновении гальванической коррозии в соединении, анод (поверхность соединяемых материалов) будет восстанавливать катод (заклёпку). Это наилучший сценарий, учитывая, что, как правило, площадь поверхности соединяемых материалов гораздо больше площади заклёпки.
  • Если заклёпка имеет определённое покрытие, именно материал покрытия должен быть максимально близок к материалу соединяемых материалов в таблице электрохимических потенциалов.

Цветные заклёпки

Некоторые задачи предусматривают использование цветных вытяжных заклёпок. В этом случае заклёпки могут быть окрашены порошковой краской в определённый цвет согласно международной системе соответствия цветов RAL.

Материалы стержней и сердечников

Вытяжные заклепки заслужили свою популярность благодаря легкости установки и разнообразию применяемых форм и материалов. Применение вытяжных заклепок в самых различных областях промышленности и строительства создает потребность в заклепках из различных типов материалов.

Обычно решающими факторами при выборе материалов компонентов вытяжной заклепки — собственно заклепки и сердечника — являются прочность, коррозионная стойкость и материалы, которые будут соединять этой заклепкой.

Материалы стержней и сердечников:

Алюминиево-магниевые сплавы (серия 5ххх): AlMg2,5; AlMg3, AlMg5.

Оцинкованная углеродистая сталь.

Нержавеющие стали 304 или 316.

Заклёпки. Как рассчитать требуемую длину заклёпки

Заклёпка — один из простейших видов крепежа для создания неразъёмных соединений. В общем случае — это стержневая или трубчатая деталь, имеющая на одном конце опорную «закладную» головку определённой формы. Устанавливается в соединении, как следует из названия, методом клёпки (а также усадки, вальцовки, протяжки, взрыва).

По форме заклёпки можно условно разделить на несколько основных типов:

  • Заклёпки с замыкающей головкой (бывают полнотелые, пустотелые и полупустотелые)
  • Заклёпки с протяжкой (называют также — отрывные или вытяжные)
  • Заклёпки резьбовые (также называют — гайки клепальные)

Заклёпки с замыкающей головкой

Исторически первыми были изобретены заклёпки с замыкающей головкой — поэтому они получили наибольшее распространение. Такие заклёпки имеют с одной стороны закладную головку. Вторая головка, называемая замыкающей, формируется с помощью вальцовочного или клепального инструмента: клепальный молоток, клещи.

Читать еще:  Какие виды и марки углеродистой стали существуют

По форме головки заклёпки с замыкающей головкой делятся на:

Также конструктивно они отличаются наличием отверстия внутри заклёпки:

  • Полнотелые заклёпки — отверстие отсутствует
  • Пустотелые заклёпки — трубчатые — имеют сквозное отверстие
  • Полупустотелые заклёпки — под развальцовку — имеют глухое отверстие

Материалы для заклёпок

Заклёпки с замыкающей головкой могут быть изготовлены из разнообразных металлов и сплавов, которые хорошо поддаются пластической деформации.

Наибольшее распространение получили следующие материалы:

  • Стали — в основном, используются пластичные высококипящие стали 03кп, 05кп, 08кп, 10кп, 15кп, 20кп
  • Нержавеющие стали — аустенитные стали 12Х18Н9, 08Х18Н10, 03Х18Н11, 12Х18Н10Т
  • Алюминиевые сплавы — наиболее применимы сплавы АД, АД1, алюминиево-магниевые сплавы АМг2, АМг5, АМг5П, АМг6, сплавы АМц, В94, В65, также используют дюралюминиевые сплавы Д1, Д16, Д16Т, Д18, Д18П, Д19П
  • Латунные сплавы — в основном, сплав Л63
  • Медь — марки МТ, М3

Маркировка заклёпок по материалам

Заклёпки могут быть маркированы на головке — для последующей идентификации. Маркировка может быть выпуклой или вогнутой (клеймение).

Далее приведена таблица с принятой маркировкой основных материалов в виде точек или штрихов.

Алюминиевые сплавы

Сталь

Медь и латунь

Определение длины заклёпки

Правильная установка заклёпки предусматривает создание полной формы замыкающей головки и отсутствие при этом каких-либо избыточных зазоров и наплывов. Для правильной установки заклёпки необходимо определить длину тела заклёпки, зависящую от толщины склёпываемых материалов и типа заклёпки.

«Справочник конструктора-машиностроителя» под редакцией Анурьева В.И. предлагает пользоваться одной универсальной формулой для всех форм головок заклёпок. Здравый смысл подсказывает, что такой подход ошибочный — поэтому воспользуемся формулами из другого источника: «Основы конструирования» под редакцией Орлова П.И., 1988 года.

Вычислив по формуле необходимый размер припуска, можно определить длину заклёпки L, прибавив к толщине склёпываемых материалов S значение припуска H. Затем необходимо выбрать ближайшее значение длины заклёпки из стандартного ряда длин. Для заклёпок утверждён стандартный ряд длин, согласно которого они и производятся (в мм):

  • 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 58, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180

Пример расчёта длины заклёпки

Например, нам необходимо склепать несколько листов общей толщиной 32 мм; склёпывать будем без зазора заклёпками с полукруглой головкой Ø6 мм (1-я конструкция в таблице).

d = 6 мм

S = 32 мм

H = 1,2d = 1,2 x 6 = 7,2 мм

Таким образом, необходимо использовать заклёпку с длиной стержня

L = S + H = 32 + 7,2 = 39,2 мм

Выбираем ближайшую длину из стандартного ряда — это 40 мм.

В итоге, мы выяснили, что для склёпывания пакета листов толщиною 32 мм нам понадобится заклёпка размера Ø6х40 мм.

Заклёпки с протяжкой

Заклёпки с протяжкой изготавливают пустотелыми, с головкой на одном конце, внутрь заклёпки вставляется подвижный расширительный стержень, который при установке протягивается через заклепку, расширяет её, формирует вторую замыкающую головку и стягивает скрепляемые листы материала. После затяжки стержни обламываются или протягиваются полностью через заклепки.

Такие заклёпки часто называют отрывными или вытяжными — по технологии установки. Заклёпки с протяжкой в последнее время становятся всё более и более популярными. Это происходит по нескольким причинам:

  • технологическая простота установки заклёпок;
  • достаточно иметь доступ к монтажу только с одной стороны конструкции;
  • не требуется поддержка заклёпки с обратной стороны;
  • дешевизна и компактность инструмента для установки заклёпок;
  • высокая производительность при установке заклёпок
  • разнообразие видов заклёпок

Так как отрывные заклёпки пустотелые, то после установки внутри заклёпки остаётся отверстие, в которое можно проложить провода, установить другой крепёж — например, винты. Диаметр нормальной головки таких заклёпок приблизительно равен двум диаметрам заклёпки D ≈ 2d. Наряду с нормальной головкой заклёпки могут иметь увеличенную головку с диаметром равным трём диаметрам заклёпки D ≈ 3d.

Выпускается также специальный тип водо- и газонепроницаемых заклёпок с протяжкой — глухие или герметичные заклёпки, после установки которых соединение получается герметичным.

Установка заклёпок с протяжкой осуществляется с помощью специального инструмента — пистолета для заклёпок — заклёпочника. Производятся заклёпочники механические ручные и высокопроизводительные пневматические и аккумуляторные электрические.

Принципиальная схема установки заклёпки с протяжкой показана на видео:

Материалы для заклёпок с протяжкой

Исходя из способа установки заклёпок с протяжкой, логичным представляется, что заклёпка в сборе состоит из двух материалов, и материал стержня должен быть прочнее, чем материал самой заклёпки — иначе как стержень разожмёт и спрессует заклёпку раньше, чем разрушится сам. В таких заклёпках используются или пара разных материалов или однотипные материалы, но с различной прочностью. Приведём наиболее распространённые пары материалов для заклёпок с протяжкой:

  • Алюминиевая заклёпка + стальной оцинкованный стержень (на самом деле заклёпка сделана не из алюминия, а из алюминиево-магниевого сплава АМг, который может иметь различное процентное содержание магния (Mg): 1%; 2,5%; 3,5%; 5% — соответственно сплавы АМг, АМг2, АМг3, АМг5 — чем больше содержание магния (Mg), тем прочнее заклёпка) — обозначают Al/St
  • Алюминиевая заклёпка окрашенная + стальной оцинкованный стержень (заклёпка сделана из алюминиево-магниевого сплава АМг, и снаружи окрашена порошковой краской в определённый цвет из цветовой раскладки RAL) — обозначают Al/St 0000, где 0000 — четырёхзначный номер цвета раскладки RAL
  • Алюминиевая заклёпка + алюминиевый стержень (заклёпка и стержень сделаны из алюминиево-магниевых сплавов АМг, но с различным процентным содержанием магния — стержень прочнее) — обозначают Al/Al
  • Алюминиевая заклёпка + нержавеющий стержень — обозначают Al/A2
  • Нержавеющая заклёпка + нержавеющий стержень (и заклёпка и стержень изготовлены из нержавеющей стали, но различных марок, и стержень прочнее) — обозначают A2/A2 или A4/A4
  • Медная заклёпка + стальной оцинкованный стержень — обозначают Cu/St
  • Медная заклёпка + бронзовый стержень — обозначают Cu/Br
  • Медная заклёпка + нержавеющий стержень — обозначают Cu/A2
  • Стальная оцинкованная заклёпка + стальной оцинкованный стержень (заклёпка и стержень из стали, но различных марок и стержень прочнее) — обозначают St/St

Определение длины заклёпки с протяжкой

Длину заклёпки с протяжкой можно определить с помощью следующей таблицы, в зависимости от толщины скрепляемых материалов (производитель настоятельно не рекомендует применять заклёпки для склёпывания материалов толщиною менее нижнего рекомендуемого предела и выше верхнего предела).

Читать еще:  Металлизация пластика. Зеркальное нанесение

Заклёпки резьбовые

Резьбовые заклёпки, хотя и были изобретены почти одновременно с заклёпками с протяжкой, но широкое распространение получили только в последнее время.

Резьбовая заклёпка представляет собой гибрид пустотелой заклёпки и гайки, поэтому второе название таких заклёпок — гайки клепальные. Вообще-то единства в названии нет — называют также гайка-заклепка, заклепка с резьбой, заклёпочная гайка. Такой кавардак с названиями объясняется отсутствием стандарта ISO или DIN на данный вид крепежа. Конструктивная особенность клепальных гаек обуславливает их двойное назначение: с их помощью можно как склёпывать между собой листовые материалы, так и просто создавать точки резьбового крепления на тонкостенных элементах конструкции. Удобство установки заклёпок связано с отсутствием необходимости доступа с обратной стороны конструкции — так называемая «установка вслепую». При установке не повреждается уже обработанная поверхность детали, например, с покрытием, окраской.

По форме бурта (головки) гайки клепальные делят на:

  • с плоским цилиндрическим буртом (нормальным и уменьшенным)
  • с потайным буртом (нормальным и уменьшенным)

По конструкции заклёпки резьбовые разделяют на открытые — со сквозным отверстием, и глухие — закрытые с одной стороны.

По форме наружной поверхности резьбовые заклёпки делят на:

  • гладкие
  • рифлёные
  • шестигранные
  • полушестигранные

Установка, как и в случае с заклёпками отрывными (вытяжными) осуществляется с помощью специализированного инструмента — щипцов для клепальных гаек — заклёпочника. Производятся заклёпочники механические ручные и высокопроизводительные пневматические.

Материалы для резьбовых заклёпок

В настоящее время европейские производители изготавливают резьбовые заклёпки из следующих материалов:

  • Алюминиево-магниевые сплавы
  • Сталь оцинкованная
  • Нержавеющая сталь

Как выбрать длину заклёпки резьбовой

Подбор правильной длины заклёпки осуществляется в зависимости от вида резьбовой заклёпки и толщины листовой конструкции на которую устанавливается заклёпка. Длина заклёпки при одинаковой резьбе варьируется в зависимости от вида заклёпки. Многие виды резьбовых заклёпок бывают нормальной длины и удлинённые. Выбирать длину заклёпки необходимо руководствуясь

Таблицами с размерами и параметрами заклёпок

При ремонте конструкционных элементов самолета или лодки прочность устанавливаемых заклепок имеет первоочередную важность. Если при ремонте применяются заклепки, которые имеют более низкую прочность, чем исходные, «родные», заклепки, то они должны большего диаметра, чтобы компенсировать эту «недостачу» прочности. Например, заклепки из сплава 2024-Т4 можно заменять на заклепки из сплавов 2117-Т4 или 2017-Т4 только, если при этом применяются заклепки на размер больше.

Заклепки из сплава 2117-Т4 применяют при общих ремонтных работах самолета, так как они не требуют предварительной термической обработки, являются весьма пластичными и в тоже время достаточно прочными. Кроме того, эти заклепки имеют высокую коррозионную стойкость при применении с большинством типов алюминиевых сплавов.

Сфера использования заклёпок

В основном заклепка применяется в машиностроении, авиастроении, кораблестроении, строительстве домов, креплении вентилируемых фасадов, производстве детских игровых площадок, креплении декоративных конструкций и элементов.

Преимущественно данный крепеж используют в строительной сфере и ремонтных работах. Тяжеловесные конструкции данным видом метизов не скрепляют.

Примечание. Очень важно, чтобы заклепка обладала гибкостью и прочностью одновременно. Учитывая этот факт, для ее производства применяют сталь малоуглеродистую сталь, сплавы алюминия и медь.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector