В огромном мире крепежных деталей занимают особое место стальные заклепки, изобретенные гораздо раньше резьбовых и тем более - сварных соединений, они и поныне достойно выполняют свое предназначение в самых различных сферах человеческой жизнедеятельности.

Вконтакте

Альтернативные крепежи

Свою главную задачу - скреплять металлические (и не только) детали - изделия исправно выполняют и всегда гарантируют надежностиь полученной конструкции.

Они долговечны, просты в монтаже и устойчивы к химическим реагентам. При этом компактны и универсальны. Сегодня им доверяют мастера различных сфер: судо-, авиастроения и авторемонта.

Широко используют заклепки по пластику и металлу в электротехнике, при изготовлении емкостей, возведении мостов. Часто применяются в качестве альтернативы например, на взрыво- и пожароопасных объектах. Только им по силам справиться с креплением деталей в местах, где доступ для других видов соединения ограничен.

Преимущества и недостатки

За что же этому виду соединения отдают предпочтения, за обилие достоинств или минимум недостатков. Перечислим те и другие.

Достоинства:

• компактность;
• долговечность;
• надежность;
• возможность работы с различными материалами;
• низкая цена;
• разнообразие по типоразмерам и материалам;
• возможность подбора по цвету.

Компактность, бесспорно, удобна. Главный соперник изделий – болтовое соединение со своим набором гаек и шайб – это явно не в приоритете.

Важно! Срок службы заклепок, при соблюдении правил монтажа и эксплуатации, может быть равен сроку эксплуатации самих деталей в соединении.

Изделия практичны не только при соединении металлических деталей. Сегодня их широко применяют при работе с пластиком и в текстильном производстве. Оригинально смотрятся они в комбинации с деревом, кожей. Эстетическую составляющую приоритета данного крепежа составляет возможность выбора цветового решения. , лаки или варианты гальванических покрытий – это уже на вкус потребителя.

Недостатки:

• создают неразъемное соединение;
• установка отдельных видов занимает много времени;
• подавляющее большинство - одноразового применения;
• монтаж требует специального инструмента и определенного опыта.

Заклепочное соединение по определению не предусматривает его разборку. Монтаж почти всех видов нельзя причислить к быстрым. Это относится и к ретро под молоток, и к более современным - резьбовым.

Каждая стадия установки соединения (разметка, и сама клепка) трудозатратны, хотя в борьбе за качество соединения этим можно пожертвовать .

Металлы, которые идут на производство заклепок, какими бы мягкими ни были, остаются металлами. В связи с этим установка данных крепежных изделий требует применение специфического инструмента: от простого молотка и оправки до сложного, такого как клепальщик.

Виды крепежа

В природе существует множество типов крепления и такое же разнообразие крепежных элементов.

Перечислим самые популярные из них:

• забивная,
• вытяжная резьбовая,
• вытяжная гладкая.

Классический и самый древний вид крепежа забивной вариант. Второе и не менее популярное название - «под молоток». Материал может быть самый различный: алюминий, медь, сталь. Состоят из цилиндрического стержня и головки (в большинстве своем по ГОСТ 10299-80 - это полусфера). Популярны также головки в полупотай, потай (ГОСТ 10300-80) и цилиндрические.

Важно! Диаметр заклепок не может быть безграничным. Экономическая и техническая целесообразность определяют их максимальную длину.

Они просты по форме, в качестве помощников при монтаже применяются несложные вспомогательные инструменты: осадочник, преднатяжитель и молоток. В массовом производстве стальные изделия монтируются электрическими ударниками или пистонными молотками.

При клепке на весу не обойтись без подкрепа (наковальни). При монтаже заклепка забивная требует соблюдения норм допуска на диаметр отверстий и длину заклепки. Недостаточная длина не позволит сформировать оптимальную головку, чрезмерная - нарушит плотность соединения.

Конструкция представляет собой две втулки, соединенные на ее головке. Внешняя втулка должна быть длиннее внутренней и выполнена из более мягкого металла. Разница по длине втулок должна составлять не менее половины диаметра отверстия в соединяемых деталях. На этом участке нарезается резьба, благодаря которой будет происходить смятие наружной втулки и образование второй головки.

Из всех видов заклепки резьбовые являются наиболее дорогостоящими. Однако эти недостатки резьбовая заклепка компенсирует качеством, скоростью установки и аккуратным внешним видом. Последний аргумент оправдывает их широкое применение в автомобильной промышленности и при изготовлении различных бытовых приборов. Самая большая заклепка вытяжная резьбовая имеет внутреннюю резьбу М16, самые маленькие - М2.

Вытяжная гладкая — самый популярный вид соединение деталей для малонагруженных конструкций. Широко применяются в быту, на частных подворьях и в мастерских. Достойная альтернатива сварке там, где есть . Популярность данного вида крепежа обязывает остановиться на них подробнее.

Конструктивные особенности

Классические заклепки вытяжные представляют собой конструкцию, состоящую из цилиндрического тела с головкой и хвостовика. При монтаже вытягивание хвостовика (сердечника) способствует формированию с тыльной стороны второй головки. Таким образом, происходит надежная фиксация деталей между собой.

Диаметры головки, тела и хвостовика регламентируются требованиями ГОСТ 10299-80. Длина хвостовика при этом нормируется еще и габаритами захватывающего механизма заклепочника.

Современные виды вытяжных заклепок могут изготавливаться из различных материалов.

Приведем перечень наиболее популярных комбинаций «тело/хвостовик»:

1. Сталь (оцинкованная) / cталь (оцинкованная);
2. Алюминий / сталь (оцинкованная);
3. Алюминий / алюминий;
4. Алюминий / нержавеющая сталь;
5. Нержавеющая сталь / сталь (оцинкованная);
6. Нержавеющая сталь / нержавеющая сталь;
7. Медь / сталь (оцинкованная);
8. Медь / бронза;
9. Пластик / пластик.

В идеале заклепки вытяжные и скрепляемые детали должны быть из одного металла. Это исключит образование гальванического процесса (ускоренное разрушение более активного металла) и продлит жизнь металлов скрепляемых деталей и самого крепежа.

Цилиндрик, наполняющий отверстие, может быть, как гладким, так и рифленым. Мелкие выступы здесь предполагают смятие в процессе монтажа (например, от легкого удара молотком) и тем самым позволяют слабый и плотный натяг.

Вышеупомянутый Государственный Стандарт 10299-80 строго регламентирует все размеры (геометрию) вытяжных алюминиевых изделий. Такая унификация позволяет привести в систему применение данных соединений и упростить расчеты большинства сборных конструкций.

Когда длина имеет значение

Повторимся, указав на важность такого параметра, как длина. Именно от нее зависит правильное формирование замыкающей головки и плотность соединения. Излишняя длина здесь будет так же вредна, как и ее недостаток. На этом фоне задача рассчитать оптимальную длину соединяющих элементов имеет важное значение.

S – суммарная толщина соединяемых деталей;

d – диаметр;

L — искомая длина.

Пример: имеем две детали толщиной 10 и 15 мм. Рассчитанный диаметр заклепок – 4 мм. По формуле: L = S+1,2d имеем - 10+15+1,2*4 = 26,8 мм.

В данной формуле «1,2» – поправочный коэффициент.

Его значение зависит от:

• формы головки;
• материала;
• термообработки.

Для бытового применения длину заклепок вычисляем при коэффициенте 1,2. Его в данном случае можно принять, как усредненный и оптимальный.

Таблица 1 поможет подобрать ближайший типоразмер для диаметра 4. Получаем 30 мм.

Наука «Сопротивление материалов» рекомендует располагать заклепки вытяжные (и не только) на расстоянии не ближе пяти диаметров друг от друга. Добавим, что существуют специальные формулы расчета крепежных изделий на срез и смятие головок. Подобные расчеты производятся при проектировании довольно ответственных сооружений, и в быту к ним практически не прибегают.

Монтаж

Рассмотрим процесс установки тяговых крепежей. Есть две детали, которые необходимо соединить между собой. После несложных расчетов по размерам и необходимому количеству, подбора ближайшего типоразмера осуществляем процесс в определенной последовательности.

Основные этапы:

• делаем разметку поверхности;
• сверлим отверстия с учетом припуска;
• убираем возможные заусеницы с обеих сторон отверстия;
• устанавливаем вытяжные алюминиевые изделия в отверстие хвостовиком к себе;
• заклепочником производим захват;
• плотно прижимая суппорт заклепочника к головке, плавно, но с усилием сжимаем ручки инструмента;
• оставшуюся свободную часть хвостовика аккуратно обрезаем или обламываем кусачками, вариант отпиливания - здесь тоже имеет право на существование;
• при необходимости напильником придаем головке аккуратный законченный вид.

Несмотря на свое архаическое происхождение, вытяжные алюминиевые крепления и в наше время продолжают быть весьма востребованными. Это в равной мере относится и к промышленности, и к строительству, и к применению в быту.

Полезное видео: особенности винтовых и вытяжных заклепок

Заклепка – один из самых удобных и быстрых в монтаже крепежных элементов, обеспечивающих надежное неразъемное соединение. Сегодня существует огромное многообразие форм и размеров клепального крепежа, но самыми первыми были изобретены заклепки под молоток. Они использовались при строительстве судов, мостов и других металлических инженерных сооружений, где с успехом заменяли сварные соединения. Сегодня этот старейший вид крепежа изготавливается из современных материалов, поэтому не утратил своей популярности и даже расширил сферу применения.

Принцип действия молотковой заклепки

Классическая заклепка под молоток представляют собой стержень, имеющий закладную головку определенной формы (полукруглую , потайную , полупотайную, плоскую). Замыкающая головка формируется из противоположного конца стержня путем его пластической деформации при помощи клепального молотка и специальной ударной оправки, которая придает головке аккуратную полукруглую форму. При этом со стороны закладной головки нужно обеспечить массивную поддержку. Очевидно, что для установки такой заклепки необходимо иметь доступ с двух сторон скрепляемых поверхностей.

Для правильной установки заклепочного крепежа важно точно подобрать его длину, чтобы была возможность создать из выступающей части стержня замыкающую головку необходимой формы и получить соединение без зазоров. Длина выпускаемых заклепок под молоток варьируется в пределах от 2 – 180 мм и подбирается исходя из толщины пакета скрепляемых материалов. Сначала необходимо определить длину выступающей части стержня (припуска). Для варианта с полукруглой головкой величина припуска равняется 1.2…1.5d, а для варианта с головкой потаем – 0.8…1.2d, где d – диаметр стержня. Исходя из полученного значения припуска, несложно рассчитать полную длину стержня, прибавив к нему толщину склепываемых материалов – S.

• Расчет длины заклепки с полукруглой головкой: L = S + (1.2…1.5d)
• Расчет длины заклепки с потайной головкой: L = S + (0.8…1.2d)

Пример расчета:

Требуется склепать материалы суммарной толщиной 41 мм заклепкой потай Ø8 мм

L = 41 + 0.8 х 8 = 41 + 6.4 = 47.4 мм

Затем выбираем из существующего стандартного ряда длин заклепок ближайшее к 47.4 значение, то есть – 48 мм. Итак, для создания потайного заклепочного соединения листов толщиной 41 мм нам потребуется крепеж размера Ø8х48 мм.

Заклепки под молоток отличаются большим разнообразием диаметров в пределах 1.0 – 36 мм. Диаметр просверливаемого в материалах отверстия должен обеспечивать свободный ввод стержня, при этом величина зазора между телом заклепки и стенками отверстия не должна превышать параметров прописанных в ГОСТ. Так, для получения качественной клепки зазор для деталей диаметром до 5 мм составляет не более 0.1 мм, а для деталей от 5 мм не более 0.2 мм. Когда материалы склепывают потайной заклепкой, то под головку в отверстии снимают фаску под углом 60° – 90° на глубину, соответствующую высоте закладной головки.

Полезные советы

Элементы заклёпок

Вне зависимости от вида, практически все вытяжные заклёпки устроены одинаково.

Вытяжная заклёпка - это крепёжное изделие, состоящее из двух частей: полой трубки с буртиком с одной стороны и отрывного цельнометаллического стержня. Полая трубка называется телом или втулкой заклёпки, а часть с буртиком - головкой заклёпки. Обычно тело заклёпки круглое в сечении. Диаметр тела определяет размер заклёпки. Отверстие в теле заклёпки, как правило сквозное - оно проходит сквозь всё тело. Стержень (или сердечник), выступающий из тела заклёпки - это вторая, не менее важная часть вытяжной заклёпки. По виду он напоминает гвоздь, который при установке протягивается сквозь тело заклёпки.

Вообще согласно российскому стандарту ГОСТ Р ИСО 14588-2005 такой тип заклёпок принято называть “слепыми заклёпками”. Однако название “вытяжные заклёпки” или “тяговые заклёпки” как-то больше прижились и получили наибольшее распространение. Существует множество и других “народных” названий, вот некоторые из них:

• Отрывные заклёпки
• Комбинированные заклёпки
• Слепые заклёпки
• Односторонние заклёпки
• Заклёпки с сердечником
• Клёпки вытяжные

Все эти названия имеют отношение к вытяжной заклёпке.

Установка заклёпок

Установка вытяжной заклёпки происходит следующим образом: тело заклёпки вставляется в отверстие подготовленное в деталях, подлежащих соединению. Затем губки ручного заклёпочника или клепальная головка автоматического инструмента, упираясь в буртик заклёпки, захватывают стержень. По мере того, как инструмент протягивает стержень заклёпки сквозь тело, головка стержня расширяет тело заклёпки, формируя соединение. Стержень, вытягиваемый заклёпочным инструментом деформирует хвостовую часть заклёпки, формируя обратную головку на задней поверхности соединяемых материалов. В определённый момент, когда тяговое усилие инструмента достигает заданной величины стержень обламывается в зоне отрыва и отпадает. Заклёпка установлена и обратная головка (часть тела, сформированная в процессе установки с обратной стороны поверхности соединяемых материалов) надёжно держит всё соединение.

Элементы заклёпки

Рассмотрим основные элементы и термины имеющие отношение к установке вытяжных заклёпок:

Размер отверстия.
Размер отверстия под заклёпку играет важную роль в надёжности соединения. Важно, чтобы отверстие было не слишком большим, но и не слишком маленьким. Как правило, каждый поставщик вытяжных заклёпок указывает в своём каталоге рекомендуемый диаметр отверстия для установки определённой заклёпки. Также эту информацию можно найти на заводской упаковке. Старайтесь избегать заусениц внутри и вокруг отверстия.

Толщина пакета соединяемых материалов.
Диапазон толщины пакета соединяемых материалов - это минимальная и максимальная суммарная толщина соединяемых деталей, которые могут быть качественно соединены заклёпкой данной номинальной длины в отверстии определённого диаметра. Важно, чтобы толщина пакета соединяемых материалов находилась в пределах рекомендуемого производителем диапазона. Данные о диапазоне толщины соединяемых материалов конкретной заклёпки также можно уточнить в каталоге производителя.

Усилие на срез.
Усилие на срез - это предельная нагрузка, которую может выдержать заклёпочное соединение без разрушения, приложенная перпендикулярно оси заклёпки.

Усилие на разрыв.
Усилие на разрыв - это предельная нагрузка на растяжение, которую может выдержать заклёпочное соединение без разрушения, приложенная вдоль оси заклёпки.

Значения усилия на срез и на растяжение заклёпки являются ключевыми характеристиками. Именно от них следует отталкиваться при расчёте прочности всего заклёпочного соединения. Определив значения этих величин для одного отдельно взятого соединения, воспользуйтесь каталогом производителя для определения материала и диаметра заклёпки, которые будут соответствовать вашему заданию.

Выбор материала.

Головка заклёпки.

По форме головки различают три основных вида заклёпок:

Вытяжная заклёпка со стандартным прямым буртиком. Это наиболее распространённый тип заклёпок, подходящий для большинства соединений.

Вытяжная заклёпка с потайным буртиком. Этот тип заклёпок устанавливается в зенкованное отверстие и используется для получения плоской поверхности в месте заклёпочного соединения.

Вытяжная заклёпка с увеличенным буртиком. Эти заклёпки применяются в случае, когда деталь из более тонкого, мягкого или хрупкого материала соединяется с твёрдой поверхностью. Увеличенная площадь головки равномерно распределяет прижимное усилие по рабочей поверхности соединяемых материалов, не вызывая их деформации.

Инструмент для заклёпок

Для установки вытяжных заклёпок необходим специальный инструмент, который, фикисируя тело заклёпки, протягивает сквозь неё стержень, тем самым формируя обратную головку. В настоящее время существует несколько разновидностей заклёпочного инструмента для работы во всевозможных условиях.

1. Обзор

Данный Международный Стандарт описывает размеры, механические характеристики и применение вытяжных заклепок с открытым торцом, отрывным сердечником и выступающей головкой. Тело заклепки и сердечник изготавливаются из аустенитной нержавеющей стали (А2) c номинальным диаметром, d, от 3 мм до 5 мм.

2. Нормативная документация

Последующие нормативные документы содержат постановления, которые, включая ссылки в этом тексе, составляют постановления Международного Стандарта. Для приведенных в этих публикациях датированных ссылок не применяются последующие поправки и пересмотры. Однако, стороны по соглашениям, основанным на этом Международном стандарте, способствуют исследованию возможности применения наиболее свежих изданий нормативных документов, указанных ниже. Для недатированных ссылок последнее издание нормативного документа направленного к применению. Члены ISO и IEC утверждают списки действующих Международных Стандартов.

ИСО 3269:2000 Крепеж, приемочный контроль.

ИСО 3506-1:1997, Свойства механические крепежных изделий из коррозионно-стойкой нержавеющей стали. Часть 1. Болты, винты и шпильки

ИСО 14588:2000, Заклепки вытяжные – терминология и определения

ИСО 14589:2000, Заклепки вытяжные – механические испытания

3. Размеры

3.1. Общее

Символы и обозначения размеров описаны в ИСО 14588.

3.2. Размеры вытяжных заклепок

См.рис 1 и таблицу 1

Рис.1 Размеры вытяжных заклепок

3.3. Диаметр отверстия в соединяемых деталях

Диаметр отверстия в соединяемых деталях (d h1), которые соединяются вытяжной заклепкой в Таблице 2.

Таблица 2 - Диаметр отверстия в соединяемых деталях

Размеры в миллиметрах

Несоответствие размерам, указанным в Таблице 2, может привести к трудностям в сборке и/или к уменьшению нагрузок на срез и вырыв, указанных в Таблице 3.

При необходимости, для облегчения выравнивания, только верхняя деталь может иметь отверстие больше, чем указанно в Таблице 3.

a - Увеличенный зазор отверстий

Рис. 2 - Диаметр отверстия в соединяемых деталях

4. Материал и отделка

В соответствии с данным Международным Стандартом, у вытяжных заклепок тело и сердечник изготавливаются из аустенитной нержавеющей стали из стали класса (А2), а механические свойства должны соответствовать указанным в пункте 5.

Спецификация материала – по усмотрения производителя.

Поверхность заклепки должна быть простой, т.е. с естественным покрытием.

5. Механические свойства

Для тела вытяжной заклепки установлены два значения прочности (нижнее и верхнее). Минимальная нагрузка на срез, на вырыв и максимальная нагрузка на разрыв сердечника приводятся в таблице 3 после испытаний в соответствии с ИСО 3506-1.

6. Сопротивление сердечника выталкиванию

В соответствии с ИСО 14589, при тестировании сопротивление сердечника выталкиванию должно превысить 10 N.

7. Способность удержания головки сердечника

При испытании в соответствии с ИСО 14589, часть сердечника остается в заклепке, не выпадает при проведении теста на способность удержания головки сердечника, описанном в Таблице 4.

Таблица 4 – Испытание на способность удержания головки сердечника

8. Качество работы

Вытяжные заклепки не должны иметь заусенцев и опасных дефектов и должны иметь головки и сердечники правильной формы.

После установки вытяжные заклепки не будут проявлять признаков растрескивания при рассмотрении с 5-кратным увеличением.

9. Испытание при приемке

Если нет других соглашений, то проверка при приемке проводится в соответствии с ИСО 3269.

10. Обозначение

Пример: Заклепка вытяжная с открытым торцом, вытяжным сердечником и выступающей головкой тела заклепки, с номинальным диаметром d=4,8 мм и номинальной длиной l=12 мм с телом и сердечником из нержавеющей стали (А2), обозначается следующим образом:

Заклепка вытяжная ИСО 15983 – 4,8*12 – A2/А2