Заклепочные соединения: достоинства и недостатки

Время прочтения статьи: 20 минут

Автор статьи: pkmetiz.ru

Заклепочное соединение деталей получило широкое применение в строительстве, машиностроении, приборостроении и многих других отраслях. Заклепки — это широкая категория метизов, которые позволяют создавать прочные и жесткие неразъемные соединения. Монтажные узлы рассчитаны на высокую долговечность при значительных эксплуатационных нагрузках. Разберем основные особенности, достоинства и недостатки заклепочных соединений.

Заклепочное соединение — особенности строения

Заклепочные соединения относятся к неразъемным соединениям, которые используются для сопряжения элементов конструкций из разных материалов. Как правило, они служат для скрепления деталей из листового металла. Заклепочное соединение состоит из двух или более сопрягаемых деталей и заклепки, которая создает усилия, удерживающие вместе соединительные элементы. Заклепка вставляется в соосные монтажные отверстия, выполненные в сопрягаемых изделиях методом сверления или продавливания. Метод выполнения отверстий выбирают в зависимости от материала деталей и их толщины.

Заклепка состоит из следующих частей:

• стержень круглого сечения;
• закладная головка, выполненная в процессе изготовления крепежного элемента;
• замыкающая головка, которые формируется в процессе клепки.

Это классическая конструкция простой заклепки, которая имеет широкое применение. Также для монтажа отдельных узлов разработано значительное число видов заклепочного крепежа. Для изготовления заклепок сегодня используются специальные высадочные автоматы. Стержень заклепки может быть сплошным или иметь сквозное отверстие.

Клепка производится вручную при помощи специального инструмента, либо при помощи пневматических клепальных молотков и прессов. Часто для соединения деталей используется много заклепок, установленных по единой оси. Такое соединение называют заклепочным швом.

Материал изготовления

Устойчивость, надежность, прочность заклепочного соединения определяются в значительной степени материалом заклепки. Также от него зависит удобство и эффективность монтажа, необходимость применения дополнительного инструмента или оборудования. В большинстве случаев для изготовления заклепок используют низкоуглеродистые марки стали, медь, алюминий, некоторые другие виды цветных металлов и сплавов.

Учитывая особенности заклепочных соединений, материал заклепки должен отвечать таким основным требованиям:

• достаточный уровень пластичности для выполнения клепки;
• сопоставимый коэффициент температурного расширения с материалов соединяемых элементов — позволяет исключить возникновение дополнительных напряжений, которые приводят к износу и разрушению соединительного узла;
• однородный химический состав с материалов соединяемых деталей (сталь-сталь, алюминий-алюминий, медь-медь и т. д.) — предотвращает образование гальванических токов, которые приводят к интенсивной коррозии металлов.

Правильный подбор материала заклепки, наряду с соблюдением технологии монтажа и подбором размерных характеристик крепежа, является важным условием долговечности и надежности соединения.

Материал прямо влияет на технологию монтажа заклепочных соединений. Клепка с применением стальных заклепок диаметром не более 10 мм, а также крепежных элементов из меди, алюминия, латуни, других легких сплавов производится холодным способом. Монтаж соединений из стальных заклепок диаметром свыше 10 мм выполняют горячим способом, чтобы добиться нужной пластичности металла.

Виды заклепочных соединений

В промышленности и строительстве применяется множество видов заклепок и выполняемых с их помощью соединений. Классификация заклепочных соединений предусмотрена по следующим основным критериям:

• Функциональное назначение.
• Конструкция шва.
• Количество срезов.
• Количество рядов заклепок.
• Форма закладных головок.
• Форма стержня.

По функциональному значению выделяют прочные, плотные и комбинированные типы заклепочных соединений. Прочные соединения рассчитаны на удержание эксплуатационных нагрузок. Плотные — поддерживают герметичность соединительного узла. Комбинированные заклепки и заклепочные соединения совмещают эти функции.
По конструкции соединительного шва различают соединения со швом внахлест и встык. Наиболее распространен первый тип. При монтаже шва внахлест используются специальные накладки.

По числу линий среза, которые проходят через стержень заклепки под действием эксплуатационных нагрузок различают односрезные и многосрезные разновидности заклепочных соединений. Для многосрезных типов количество линий среза не ограничивается.

По количеству заклепочных рядов различают однорядные, двухрядные, трехрядные и т. д. соединительные узлы. Общее число рядов не ограничено нормативными требованиями.

В зависимости от формы закладных головок бывают такие виды заклепок и заклепочных соединений:

• полукруглые;
• цилиндрические;
• полупотайные;
• потайные и т. д.

Еще один важный критерий — форма и конструкция стержня заклепки. Стержни могут быть:

• сплошные — традиционный тип стержня без отверстия;
• пустотелые — в теле стержня заклепки выполнено сквозное отверстие;
• полупустотелые — стержень разделен на две половины, в одной из которых выполнено отверстие, а вторая является сплошной.

Основным нормативным документом, регламентирующим виды заклепочных соединений способы их выполнения, а также их размерные характеристики, является ГОСТ 10303-68. Кроме этого действует несколько других ГОСТов, регулирующих эту сферу.

Где применяются заклепочные соединения?

Использование заклепок долго оставалось наиболее распространенным способом монтажа неразъемных соединений до того, как развитие сварочных технологий вышло на достаточно высокий уровень. Однако и сейчас применение заклепочных соединений распространено во многих отраслях. Как правило, с их помощью соединяют детали конструкций из листовых материалов — стали, цветных металлов, пластика и т. д. Заклепки большого диаметра используют для соединения элементов профильного металлопроката — швеллера, двутавровых балок, уголка и других.

Заклепки создают прочные соединительные узлы с повышенной устойчивостью к вибрационным нагрузкам. Поэтому основными направлениями, где применяются в основном заклепочные соединения являются те сферы, в которых ответственные конструкции регулярно подвергаются воздействию вибрации и повторных нагрузок. В том числе их используют в автомобилестроении, авиастроении, судостроении, приборостроении и других отраслях.

Кроме этого, в машиностроении и строительстве заклепочные соединения применяют в тех случаях, когда нельзя использовать сварку:

• материалы соединяемых деталей нельзя сваривать друг с другом;
• при сварке существует опасность коробления поверхности;
• использование сварки может привести к отпуску деталей, прошедших термическую обработку;
• использование сварки затруднено по конструктивным причинам или из-за особых условий выполнения монтажных работ.

Существует большое число разновидностей клепальных соединений, которые получили распространение в отдельных отраслях, при монтаже разных конструкций.

Достоинства и недостатки заклепочного скрепления

Как и любой вид крепежных элементов, заклепки имеют свои плюсы, благодаря которым область применения заклепочных соединений остается достаточно широкой, и недостатки, ограничивающие их использование. Разберем их основные достоинства и недостатки.

Достоинства заклепочных соединений

Среди основных достоинств заклепочных соединений можно назвать такие преимущества:

• простота технологического исполнения соединительных узлов — не требуется высокая квалификация персонала, выполняющего монтажные работы;
• возможность монтажа сложных узлов — заклепки позволяют соединять две и более детали из разных конструкционных материалов;
• возможность соединения несвариваемых и разнородных материалов;
• отсутствие термического воздействия на материалы соединяемых деталей при выполнении монтажа — технология позволяет соединять элементы, для которых недопустимо использование сварки;
• высокий уровень надежности, длительный срок службы монтажного узла;
• повышенная устойчивость к вибрационным и повторным нагрузкам — возможность монтажа ответственных конструкций, эксплуатируемых в сложных условиях.

Герметичные заклепки

Герметичные заклепки с разными вариантами исполнения гильзы и стержня (алюминий/сталь, медь/сталь и другие) востребованы для формирования неразъемного соединения листовых материалов … подробнее..

В корзину

Заказать в 1 клик

Забивные заклепки А2

В корзину

Заказать в 1 клик

Забивные заклепки алюминиевые

Забивные заклепки находят широкое применение при сборке конструкций и фиксации материалов, когда требуется выполнить неразъемное соединение быстро и надежно. Конструктивно … подробнее..

В корзину

Заказать в 1 клик

Забивные заклепки из нержавеющей стали

В корзину

Заказать в 1 клик

Забивные заклепки из стали

Забивная заклепка представляет собой крепежный элемент, состоящий из закладной головки и стержня. Размер закладной элемента примерно в 2 раза больше, … подробнее..

В корзину

Заказать в 1 клик

Забивные заклепки латунные

В корзину

Заказать в 1 клик

Забивные заклепки медные

Медные забивные заклепки под молоток применяются для создания прочных неразъемных соединений в различных отраслях. Наиболее часто метизы этого типа используют … подробнее..

В корзину

Заказать в 1 клик

Заклепка d10

Заклепка d10 забивного типа цилиндрической формы для скрепления материалов различного рода. Данное изделие широко применяется случаях, когда нельзя использовать сварку. … подробнее..

В корзину

Заказать в 1 клик

Благодаря этим достоинствам заклепочные соединения остаются актуальным способом монтажа конструкций, несмотря на имеющиеся альтернативные технологии.

Недостатки заклепочных соединений

В то же время существуют характерные недостатки заклепочных соединений, в результате которых их применение существенно сокращено.

Основные минусы:

• повышенная материалоемкость — на заклепки требуется повышенный расход металла, что увеличивает стоимость монтажа;
• повышенная трудоемкость монтажных работ в связи с необходимостью выполнения соединения в сборе;
• необходимость использования специального клепального инструмента;
• необходимость горячего способа монтажа для стальных заклепок большого диаметра;
• ослабление конструкции и создание дополнительных напряжений при большом количестве отверстий под заклепки;
• деформация заклепочного соединения и быстрое разрушение при неправильном диаметре отверстия.

В связи с этими недостатками заклепочные соединения применяют редко, если имеется возможность выполнить монтаж конструкции при помощи сварки или резьбового крепежа.