Заклепки, сплошные и слепые: конструкция, материалы и применение

Классические (сплошные) заклепки

Классические заклепки являются самыми старыми и наиболее надежным типом механических крепежных изделий. Они требуют заранее подготовленного отверстия и доступа к соединению с обеих сторон. До установки классическая заклепка состоит из цилиндрического стержня и головки на одном из концов

Часто классические заклепки называют просто сплошными заклепками. Сплошные заклепки классифицируют по форме головки и форме стержня. Наиболее часто применяются сплошные заклепки с круглой и плоской головками, а иногда также с потайной головкой. Кроме полностью сплошных стержней применяют также полу-трубчатые и трубчатые (полые) стержни заклепок, чтобы снизить усилия, которые требуются для формирования второй головки. Характеристики заклепочного соединения, в том числе, прочностные, значительно зависят от типа заклепки, ее материала и формы.

(рисунок 1).

Рисунок 1 — Различные виды головок и стержней сплошных заклепок

При установке сплошной заклепки из ее стержня путем пластического деформирования формируется вторая, стягивающая материалы, головка. Поскольку установленная заклепка имеет головки по обе стороны соединения, она может нести растягивающие нагрузки (вдоль своей оси), однако предназначена в основном для сопротивления нагрузкам на срез (перепендикулярно оси). Болты и винты, напротив, предназначены, в первую очередь, для сопротивления растягивающим нагрузкам [1].

Процесс установки заклепки зависит от типа стержня заклепки. Стержень сплошной заклепки расширяется в отверстии в ходе клепки и полностью заполняет его, что и обеспечивает плотное и надежное соединение ( рисунок 2). В случае полу-трубчатой заклепки задняя часть стержня развальцовывается и создает усилия, которые сжимают материалы вместе, а диаметр стрежня внутри отверстия остается практически без изменений. Поэтому часто полу-трубчатые и трубчатые заклепки применяют для создания оси между элементами, которые поворачиваются относительно друг друга.

В алюминиевых конструкциях применяют почти исключительно алюминиевые заклепки с холодной установкой, то есть без предварительного их нагрева. Их применяют там, где требуется надежность и безопасность, например, в несущих конструкциях самолетов, а также в критичных автомобильных компонентах.

Рисунок 2 — Установка сплошной заклепки

Особенности работы с инструментом

Чтобы быстро научиться обращаться с заклепочником и с легкостью выполнять надежное соединение элементов, достаточно усвоить несложный порядок работы с ним:
Первым делом необходимо подобрать заклепки подходящего диаметра. Чаще всего используют крепежи диаметром от 2 до 4 мм. При работе с заклепками крупного диаметра потребуется специализированный инструмент, в качестве которого лучше всего подойдёт пневматический или пневмогидравлический клепальник. В рабочей поверхности сверлится отверстие с учётом внешнего диаметра заклепки. В случае использования крепежа с потайной головкой нередко приходится предварительно выполнять зенкование поверхности, что позволяет сделать заклепку незаметной. Перед работой в заклепочник следует установить шток с резьбой необходимого диаметра и уже на него накрутить резьбовую заклепку

Важно убедиться, чтобы заклепка была надежно закреплена, иначе во время монтажа она может открутиться. Необходимо вставить крепеж в отверстие до упора, убедившись, что его головка плотно примыкает к поверхности материала. Заклепочник располагают строго под прямым углом к поверхности и начинают оказывать усилие на рукоятку. Во время работы шток начнет перемещаться внутри инструмента, обеспечивая необходимое давление для деформации крепежа. После установки заклепки следует вывернуть резьбовой шток из гнезда и удостовериться, что заклепка села в отверстие правильно. Об этом можно судить, если не наблюдается перекосов и зазоров, а также деформации резьбы.

Об этом можно судить, если не наблюдается перекосов и зазоров, а также деформации резьбы.

Как извлечь заклепку

В первом случае потребуется дрель со сверлом несколько большего диаметра, чем внутренний размер резьбы. Во время установки заклёпки нужно следить за процессом и своевременно менять сверло на большего размера. Когда задача будет решена, крепёж разделится на две половины — головку и внутреннюю часть.

Также извлечь неправильно установленный крепеж можно путем стачивания головки. В решении этой задачи также поможет дрель, а когда головка будет разрушена, останется только выбить заклепку из посадочного места.

Нюансы монтажа

Перед монтажом крепежа особое внимание следует обратить на выбор его длины. Чтобы правильно рассчитать этот параметр заклепки, нужно сложить толщину материала и диаметр заклепки. К примеру, если сечение крепежа составляет 4 мм, а толщина материала 2 мм, то для выполнения надежного соединения рекомендуется использовать заклепку диаметром 6 мм

После установки она будет надежно «сидеть» в посадочном месте и позволит в случае необходимости вкрутить туда болт

К примеру, если сечение крепежа составляет 4 мм, а толщина материала 2 мм, то для выполнения надежного соединения рекомендуется использовать заклепку диаметром 6 мм. После установки она будет надежно «сидеть» в посадочном месте и позволит в случае необходимости вкрутить туда болт.

Заклепочник неслучайно пользуется большой популярностью, ведь он обладает такими достоинствами, как удобство в эксплуатации и практичность. Хотя домашние мастера очень редко делятся своими впечатлениями о практическом применении в бытовых условиях этого инструмента. Во многих строительных магазинах заклепочник является большой редкостью, не говоря о крепеже для него, который многие вынуждены заказывать через Интернет.

https://youtube.com/watch?v=N7tjWpsqOc0

Этот инструмент лишь недавно стал востребованным у населения. Чаще всего его применяют для выполнения надежного монтажа автомобильных номеров. Прекрасно он подходит и для установки ограждений из листовых материалов, а также крепления приборов учета электроэнергии на тонких стенках щитков. Этот метод монтажа смог превзойти по популярности даже такой распространенный вид крепления, как сварка, благодаря своей надежности. И в этом нет ничего удивительного, поскольку даже в условиях высоких нагрузок заклепки если и начнут разрушаться, то это не случится со всеми одновременно.

Слепые заклепки

Типы слепых заклепок

Основной особенностью слепых заклепок является то, что эти крепежные изделия устанавливаются и заклепываются с одной рабочей стороны с применением предварительно подготовленного отверстия. Конструкции и способы установки слепых заклепок имеют много вариантов (рисунок 3). Однако только часть из них применяются для конструкционных, несущих соединений, остальные — для вспомогательных, декоративных целей.

Рисунок 3 — Различные типы слепых заклепок

Стандартные (вытяжные) слепые заклепки

Основным типом слепых заклепок, которые применяются в качестве конструкционных крепежных изделий, являются слепые заклепки с отрывным сердечником. У нас они получили название «вытяжные заклепки»

Стандарты и термины

В российской версии международного стандарта ISO, ГОСТ Р ИСО 14588-2005 официальным общим названием всех таких заклепок является: «заклепки „слепые“» (рисунок 4). В английской версии стандарта DIN 7337, уже замененного на европейские (международные) стандарты, этот вид заклепок назывался «break mandrel blind rivets», то есть «заклепки слепые, с отрывным сердечником». Американский отраслевой стандарт IFI 114, который был первым стандартом по таким заклепкам, называет их «break mandrel rivets», то есть «заклепки с отрывным сердечником». На практике и, часто, в технической литературе, эти заклепки называют «вытяжные заклепки».

Рисунок 4 — Термины по ГОСТ Р ИСО 14588-2005:

1 — корпус «слепой» заклепки, 2 — конец «слепой» заклепки, 3 — головка «слепой» заклепки, 4 — стержень «слепой» заклепки, 5 — сердцевина «слепой» заклепки, 6 — сердечник, 7 — головка сердечника, 8 — зона отрыва сердечника, 9 — хвостовик сердечника, 10 — конец сердечника.

Преимущества вытяжных заклепок

Тремя основными причинами применения вытяжных заклепок являются следующие:

Низкая стоимость установки. Другие методы соединения материалов — сварка, винты, болты с гайками и сплошные заклепки — требуют большей затраты человеческого труда.
Многообразие. Вытяжные заклепки имеют много типов, размеров и сочетаний материалов, чтобы удовлетворять специфическим конструкторским требованиям.
Надежность. Правильно подобранная и установленная вытяжная заклепка способна выдерживать высокие механические нагрузки и жесткие климатические воздействия.

Ограничения вытяжных заклепок

Однако вытяжные — «слепые» — заклепки имеют свои ограничения:

Прочность заклепок ограничена прочностными характеристиками применяемых в ней материалов и особенностями ее пустотелой формы.
Может применяться только для соединения относительно тонких материалов.

Установка вытяжных заклепок

Слепые — вытяжные — заклепки устанавливаются в плотное отверстие, которое проходит через соединяемые материалы (шаги 1 и 2) — рисунок 5. Заклепочный инструмент, который называют заклепочником, захватывает хвост сердечника и тянет его на себя, удерживая при этом заклепку на месте (шаг 3). Когда сердечник вытягивается, он деформирует заклепку и формирует заднюю, слепую головку заклепки. В определенный момент сердечник обрывается и часть его вместе с головкой остается в заклепке (шаг 4). Образовавшаяся на задней части соединения головка заклепки прочно прижимает материалы друг к другу.

Усилие разрыва сердечника

Усилие, которое требуется, чтобы оторвать сердечник, задается количеством деформации, которая требуется для формирования задней головки заклепки, и диаметром паза (засечки) на сердечнике. Усилие разрыва сердечника задается таким образом, чтобы:

— во-первых, избежать возникновения слишком большого усилия зажатия, которое может повредить соединяемые материалы, и

— во-вторых, его величина была достаточной для выполнения плотного соединения материалов.

Код ТН ВЭД 8308200000: заклепки трубчатые или раздвоенные

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В данный раздел включаются недрагоценные металлы (включая металлы в химически чистом состоянии) и многие изделия из них. Перечень изделий из недрагоценного металла, не включенных в этот раздел, приводится в конце данных пояснений. В данный раздел включаются также самородные металлы, отделенные от пустой породы, и медные, никелевые или кобальтовые штейны. Металлические руды и самородные металлы, содержащиеся в горных породах, в данный раздел не включаются ( товарные позиции 2601 – 2617 ).
В соответствии с примечанием 3 к данному разделу во всей Номенклатуре термин «недрагоценные металлы» означает: черные металлы, медь, никель, алюминий, свинец, цинк, олово, вольфрам, молибден, тантал, магний, кобальт, висмут, кадмий, титан, цирконий, сурьма, марганец, бериллий, хром, германий, ванадий, галлий, гафний, индий, ниобий (колумбий), рений и таллий.

В каждую из групп 72 – 76 и 78 – 81 включаются конкретные необработанные недрагоценные металлы и изделия из этих металлов, такие как прутки, бруски, проволока или листы, а также изделия из них, за исключением некоторых определенных изделий из недрагоценного металла, которые, независимо от вида составляющего их металла, относятся к группе 82 или 83 , причем в эти группы входят строго определенные изделия.

(А) СПЛАВЫ НЕДРАГОЦЕННЫX МЕТАЛЛОВ

В соответствии с примечанием 6 к данному разделу, если в контексте не оговорено иное (например, в случае легированных сталей), любая ссылка на недрагоценный металл в группах 72 – 76 и 78 – 81 или где — либо в другом месте Номенклатуры относится также к сплавам этого металла. Аналогично любая ссылка в группе 82 или 83 или где — либо в другом месте Номенклатуры на «недрагоценный металл» относится также к сплавам, классифицированным как сплавы из недрагоценных металлов.

В соответствии с примечанием 5 к группе 71 и примечанием 5 к данному разделу сплавы недрагоценных металлов классифицируются следующим образом:

(1) Сплавы недрагоценных металлов с драгоценными металлами .
Эти сплавы классифицируются как недрагоценные металлы при условии , что содержание ни одного из драгоценных металлов (серебра, золота и платины) в сплаве не превышает 2 мас.%. Другие сплавы недрагоценных металлов с драгоценными металлами включаются в группу 71 .
(2) Сплавы недрагоценных металлов .
Эти сплавы классифицируются как металл, содержание которого по массе преобладает в составе сплава, за исключением ферросплавов (см. пояснение к товарной позиции 7202) и лигатур на основе меди (см. пояснение к товарной позиции 7405).
(3) Сплавы недрагоценных металлов данного раздела с неметаллами или металлами товарной позиции 2805.
Эти сплавы классифицируются как сплавы недрагоценных металлов данного раздела при условии , что общая масса недрагоценных металлов данного раздела в сплаве равна или превышает общую массу прочих присутствующих в нем элементов. В противном случае такие сплавы в основном включаются в товарную позицию 3824 .
(4) Спеченные смеси, гетерогенные однородные смеси, полученные сплавлением (кроме металлокерамики), и интерметаллические соединения .
Спеченные смеси металлических порошков и гетерогенные однородные смеси, полученные сплавлением ( кроме металлокерамики), рассматриваются как сплавы. Последний тип смеси включает специальные слитки различного состава, полученные плавкой металлического лома. Однако классификация смесей металлических порошков, которые не были спечены, осуществляется согласно примечанию 7 к данному разделу (композиционные изделия – см. пункт (Б) ниже). Раздел XV Интерметаллические соединения двух или более недрагоценных металлов также рассматриваются как сплавы. Существенная разница между интерметаллическими соединениями и сплавами заключается в том, что атомы различного вида в кристаллической решетке интерметаллического соединения расположены упорядоченно, в то время как в сплаве они располагаются беспорядочно.

(Б) ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ

В соответствии с примечанием 7 к данному разделу изделия из недрагоценных металлов, содержащие два или более недрагоценных металла, классифицируются как изделия из того металла, который по массе преобладает в сплаве над массой каждого другого металла, за исключением случаев, когда в товарных позициях есть специальная оговорка (например, гвозди из черных металлов с медными шляпками относятся к товарной позиции 7415, даже если медь не является основным компонентом). То же правило применяется к изделиям, изготовленным частично из неметаллов, при условии , что, согласно Основным правилам интерпретации Номенклатуры, недрагоценный металл определяет их основное свойство.

При расчете соотношений металлов для целей данного правила следует отметить, что:

(1) Все разновидности черных металлов рассматриваются как один и тот же металл.
(2) Сплав рассматривается как целиком состоящий из того металла, в качестве сплава которого он классифицируется (например, в соответствии с этим, деталь, выполненная из латуни, будет рассматриваться как полностью выполненная из меди).
(3) Металлокерамика товарной позиции 8113 рассматривается как один недрагоценный металл.

(В) ЧАСТИ ИЗДЕЛИЙ

В основном идентифицируемые части изделий классифицируются как их части в соответствующих товарных позициях Номенклатуры.

Однако части общего назначения (как определено в примечании 2 к данному разделу), представленные отдельно, не рассматриваются как части изделий, а относятся к соответствующим товарным позициям данного раздела. Это может применяться, например, к случаю болтов, предназначенных для радиаторов центрального отопления, или пружин, предназначенных для автомобилей. Болты будут включаться в товарную позицию 7318 (как болты), а не в товарную позицию 7322 (как части радиаторов центрального отопления). Пружины будут включаться в товарную позицию 7320 (как пружины), а не в товарную позицию 8708 (как части моторных транспортных средств).

Следует отметить, что пружины часов всех видов не включаются в этот раздел согласно примечанию 2(б) к данному разделу и входят в товарную позицию 9114 .

В дополнение к изделиям, перечисленным в примечании 1 к данному разделу, не включаются также следующие изделия:

(а) амальгамы недрагоценных металлов ( товарная позиция 2853 );
(б) коллоидные суспензии недрагоценных металлов (обычно товарная позиция 3003 или 3004 );
(в) цементы зубные и материалы для пломбирования зубов прочие ( товарная позиция 3006 );
(г) сенсибилизированные фотопластинки из металла, например, для фотогравюр ( товарная позиция 3701 );
(д) материалы для фотовспышек, применяемые в фотографии ( товарная позиция 3707 );
(е) металлизированная нить ( товарная позиция 5605 ); ткани из таких нитей или из металлических нитей, используемые в одежде, в качестве мебельной ткани или для аналогичных целей ( товарная позиция 5809 );
(ж) вышивки и другие изделия, описанные в разделе XI , из металлической нити;
(з) детали обуви, кроме упомянутых в примечании 2 к группе 64 (в частности, протекторы, петли, крючки и пряжки) ( товарная позиция 6406 );
(и) монеты ( товарная позиция 7118 );
(к) отходы и лом первичных элементов, первичных батарей и электрических аккумуляторов; отработавшие первичные элементы, отработавшие первичные батареи и отработавшие электрические аккумуляторы ( товарная позиция 8548 );
(л) проволочные щетки ( товарная позиция 9603).

Толщина заклепочного соединения

Вытяжные заклепки конструируются так, чтобы соединять вместе материалы с заданной общей толщиной. Количество деформации тела заклепки, которое происходит при ее осадке, зависит от этой толщины (рисунок 6).

Рисунок 6 — Захват заклепочного соединения

Если заклепка слишком длинная, то на «слепой» стороне соединения будет оставаться слишком много материала заклепки и потребуется большее усилие для разрыва сердечника.

Если заклепка слишком короткая, то на «слепой» стороне соединения может быть недостаточно материала заклепки, чтобы обеспечить плотное соединение материалов.

Типы головок вытяжных заклепок

Слепые заклепки имеют несколько типов головок (рисунок 7). Головки заподлицо предназначены для случаев, когда заклепки не должны выходить за плоскость поверхности. Широкие головки применяют для крепления более мягких материалов, чтобы увеличить площадь контакта.

Рисунок 7 — Основные типы головок

а — стандартная, б — потайная, в — широкая

Как выглядит заклепка из алюминия

Это стержень в форме цилиндра, абсолютно гладкий, с небольшой головкой на одной из сторон. Как только изделие установлено и готово к фиксации, заднюю часть заклёпки расплющивают с помощью молотка или специального оборудования.

Получается, что образовывается вторая головка, а стержень в 1,5 раза увеличивает свою толщину.

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.

Материалы изготовления

Прочность заклепок напрямую зависят от материала изготовления. На сегодняшний день их производят из алюминиевых сплавов, меди, нержавеющей или оцинкованной углеродистой стали. Алюминиевые обычно используется при проведении строительных работ. Они отличаются высоким уровнем коррозиестойкости. Крепежные элементы из нержавеющей стали также обладают прекрасными антикоррозийными характеристиками и очень высокой прочностью. Оцинкованные метизы используются с целью крепления листовых материалов к различным конструкциям. Медные заклепки применяются при монтаже кровли и медных водостоков.

Статьи о продукции Обновлено: 08.12.2020 10:41:53

Гальваническая коррозия на заклепках

Когда разнородные металлы находятся в контакте в присутствии какого-либо электролита, то они подвергаются гальванической коррозии, причем один металл корродирует быстрее, а другой — медленнее.

Скорость коррозии зависит от:

разности химических потенциалов металлов;
степени электропроводимости электролита и
относительных размеров площадей контактирующих металлов.

Вытяжные заклепки могут применяться с такими разнородными материалами, как алюминий, нержавеющая сталь, низкоуглеродистая сталь, оцинкованная сталь и медь. При применении заклепок во влажной, химически загрязненной и морской атмосфере должны быть предприняты меры по минимизации гальванической коррозии:

избегать образования соединения из разнородных металлов путем правильного выбора материала корпуса заклепки;
устанавливать барьер между разнородными материалами, например, в виде слоя краски, пластмассовой шайбы или резинового уплотнителя;
предпринимать меры по устройству дренажа, чтобы позволить воде и другим электролитам выходить из конструкции.

Назначение

Заклепка представляет собой крепежный элемент, выполненный в виде трубы или круглого стержня, который обычно используется в местах, где затруднено проведение сварочных работ. Заклепочные соединения также используются там, где необходимо избежать перегрева или изменения структуры материалов, которые находятся в непосредственной близости к месту проведения производственных работ.

Это изделие чаще всего применяется в приборостроении, машиностроении, а также в химической, электронной, судостроительной и пищевой промышленности.

Кроме того, заклепочное соединение используют при строительстве мостовых конструкций и прочих сооружений. Именно это изделие применялось при возведении знаменитой на весь мир Эйфелевой башни.

Особенности применения вытяжных заклепок

«Захват» заклепки

Технические характеристики любой вытяжной заклепки включает минимальный и максимальный захват скрепляемых материалов. По-английски он называется «grip». Максимальный захват — это самая большая толщина комбинации материалов, которые данная заклепка может скрепить вместе. Минимальный захват — это такая толщина, для которой существует нужно применять более короткую заклепку из существующего размерного ряда заклепок. Например, заклепку с минимальным захватом 6 мм можно применять и для меньшей толщины, на задней стороне заклепки будет оставаться больше тела заклепки, чем это должно быть у заклепки нормального размера (рисунок 8, а) и б)). Иногда эта чрезмерная длина может мешать смежным деталям конструкции. Так называемые «мультизахватные» заклепки являются в этом смысле более универсальными и могут работать в широком диапазоне захвата (рисунок Х, в)).

Так называемые «мультизахватные» заклепки (рисунок 8, в) являются в этом смысле более универсальными и могут работать в широком диапазоне захвата, но стоят они дороже.

Размер отверстия под вытяжную заклепку

Правильное отверстие очень важно для получения максимальной несущей способности вытяжной заклепки. Даже небольшое увеличение размера может привести к резкому снижению несущей способности заклепок, как на разрыв, так и на срез. Поэтому при установке заклепок применяют точно заданные размеры сверла и хороший сверлильный инструмент, чтобы не получить разбитое отверстие, как показано на рисунке 9б.

Рисунок 9 — а — нормально, б — не допускается

Преимущества и недостатки разных заклепочников

Тот факт, что заклепочники на рынке представлены несколькими видами, обусловлен наличием как плюсов, так и минусов их использования.

Исходя из них инструмент выбирается под работы в конкретных условиях:

• Одноручные модели развивают небольшое рабочее усилие, поэтому их используют для монтажа заклепок из мягкого материала, например, алюминия. Вместе с тем они компактны, а для работы требуется всего одна рука.
• Двуручные модели за счет наличия двух усиленных рычагов с легкостью справляются с заклепками, изготовленными из твердого материала, например, стали. Вместе с тем работа выполняется двумя руками, что несколько не удобно.
• Кулисные модели поддерживают работу одной рукой. Усилие можно повысить, наваливаясь на механизм всем телом, что обеспечивает также поддержку стальных заклепок.

Одновременно с этим гармошка не подходит для монтажа легких конструкций, не способных выдержать оказываемое на них высокое давление, требуемое для затягивания крепежа.