Когда сварка невозможна или нежелательна
Заклепка — один из древнейших видов металлического крепежа, не теряющий актуальности и сегодня. Это крепежное изделие, предназначенное для создания неразъемного соединения путем пластической деформации. В отличие от сварки, заклепка не меняет структуру базового металла, не требует высокой температуры и специальной квалификации оператора для многих видов работ. Она незаменима там, где нужно соединить разнородные металлы (сталь с алюминием), тонколистовые материалы, или где нагрев от сварки недопустим (взрывоопасные среды, окрашенные конструкции, термочувствительные материалы). Метизы https://sinarasp.ru/
Принцип работы и классификация заклепок
Принцип основан на холодной (реже горячей) пластической деформации. В подготовленное сквозное отверстие вставляется заклепка, состоящая из тела и закладной головки. Свободный конец тела (стержень) формируется в замыкающую (закрывающую) головку, которая обжимает соединяемые детали. Основные типы:
1. Заклепки под молоток (клепание ударное):
Классические цельнотянутые заклепки (ГОСТ 10299-80, DIN 660, 661, 124). Изготавливаются из пластичных металлов (сталь Ст2, Ст3, алюминиевые сплавы Д18П, медь). Процесс требует доступа с двух сторон: с одной — поддержка закладной головки тяжелым молотком или поддержкой, с другой — формирование замыкающей головки ударами или обжимкой.
- Применение: Мостостроение, металлоконструкции (фермы, краны), судостроение, реставрация исторической техники.
- Недостатки: Трудоемкость, шум, необходимость двустороннего доступа.
2. Заклепки вытяжные (тяговые, «слепые» — blind rivets):
Современное решение, произведившее революцию в монтаже. Позволяют создавать соединение только с одной (лицевой) стороны конструкции.
- Конструкция: Состоит из алюминиевого или стального полого тела с закладной головкой и стального стержня (сердечника) с шариком на конце.
- Процесс установки: Заклепка вставляется в отверстие, специальный инструмент (заклепочник) захватывает сердечник и тянет его на себя. Шарик деформирует тело заклепки, формируя обратную (замыкающую) головку. При достижении расчетного усилия стержень обламывается в специальном кольцевом сужении.
- Материалы: Тело – Al/Al, Al/St, St/St; сердечник – сталь.
- Стандарты: DIN 7337, ISO 15973-15984.
- Преимущества: Односторонний монтаж, высокая скорость, применимость в ограниченном пространстве.
3. Заклепки резьбовые (гаечные):
Представляют собой полую заклепку с внутренней резьбой. При установке (с помощью специальной оправки) ее тело деформируется, образуя соединение. После установки в нее можно вкручивать винты или болты, создавая в тонколистовой детали прочную резьбу.
- Применение: Создание резьбовых точек в тонкостенных материалах (электронные шкафы, автомобильные кузова, авиация).
- Преимущества: Высокая несущая способность на вырыв, возможность многократной сборки-разборки с помощью винта, аккуратный внешний вид.
4. Заклепки взрывные и термокомпенсирующие:
Специализированные типы для аэрокосмической отрасли. Взрывные содержат внутри пиротехнический состав, который при нагреве детонирует и расклепывает стержень. Термокомпенсирующие имеют специальный стержень, компенсирующий разницу температурных расширений материалов.
Материалы заклепок и совместимость
Во избежание электрохимической коррозии материал заклепки должен быть близким или менее благородным, чем материал соединяемых деталей (по электрохимическому ряду напряжений). Для алюминиевых конструкций используют алюминиевые или оцинкованные стальные заклепки. Для стальных — стальные. Медные заклепки применяют для меди и ее сплавов.
Расчет соединения на срез и смятие
Прочность клепаного шва рассчитывается на:
- Срез тела заклепки. Нагрузка, стремящаяся сдвинуть детали друг относительно друга, срезает заклепку поперек.
- Смятие стенок отверстия. Давление заклепки на стенку отверстия не должно вызывать пластической деформации материала детали.
Количество и диаметр заклепок рассчитываются исходя из действующих нагрузок с коэффициентом запаса.
Инструмент для клепки:
- Пневматические и гидравлические клепальные молотки и прессы: Для ударной клепки в промышленности.
- Ручные, пневматические и аккумуляторные заклепочники: Для вытяжных заклепок. Различаются по мощности (диаметр устанавливаемых заклепок) и количеству насадок.
- Оправки для резьбовых заклепок: Специальный инструмент с вращающейся резьбовой тягой.
Сравнение с другими видами соединений:
- Плюсы против болтов: Неразъемность, меньшая концентрация напряжений (при правильной установке), виброустойчивость (нет самоотвинчивания), часто меньший вес.
- Плюсы против сварки: Нет термических деформаций, можно соединять разнородные материалы, ниже требования к квалификации оператора для простых операций, легче автоматизировать.
- Минусы: Невозможность разборки без разрушения, как правило, меньшая прочность на отрыв по сравнению с качественным сварным швом, необходимость сверлить отверстия, ослабляющие деталь.
Области применения:
- Авиа- и судостроение: Обшивка, силовые наборы (преимущественно заклепки под молоток и специальные).
- Строительство: Вентилируемые фасады, сэндвич-панели, кровельные работы (вытяжные заклепки).
- Машиностроение: Корпуса станков, электрошкафы, кузова автомобилей и вагонов (резьбовые и вытяжные).
- Широкое потребление: Изготовление металлической мебели, ворот, рекламных конструкций.
Заклепочное соединение — это золотая середина между сваркой и болтовым соединением, сочетающая надежность неразъемного соединения с технологичностью и безопасностью монтажа. Появление вытяжных и резьбовых заклепок открыло этому древнему крепежу вторую жизнь, сделав его незаменимым инструментом в арсенале современного инженера и монтажника.
