Металлические клепки для металла

Заклепки. Виды и работа. Применение и как выбрать. Особенности

Заклепки – это крепежная система, которая применяется для соединения двух или нескольких деталей. Они вставляются в предварительно сделанные отверстия в заготовках, составленные в одну линию. Крепеж представляет собой круглый стержень, который в результате деформации плотно охватывает стенки отверстий и удерживается в них благодаря силе трения.

Основные свойства заклепок

Заклепка дает более надежное соединение, чем шуруп или винт. При этом она занимает минимум пространства, не выступая из заготовки большой головкой, которая бывает у болтов. Главное преимущество такого крепежа в его низкой себестоимости и высокой скорости монтажа. Заклепки применяют в тех случаях, когда заготовки не планируется рассоединять. Посадив заклепку, разобрать соединение без засверливания уже невозможно.

Немаловажным преимуществом использования заклепок является их устойчивость к вибрации. Если, к примеру, резьбовое соединение при постоянной встряске может ослабнуть, поскольку винты, гайки или болты раскручиваются, то заклепка подобного недостатка не имеет. Она плотно засаживается и уже не выходит. В том случае, если на соединение оказывается большая механическая нагрузка на разрыв или срез, то металл клепки может только разорваться, или повредить сами детали, но никак не выйдет просто так.

Заклепки являются популярным соединительным элементом, поэтому неудивительно, что они предлагаются в довольно обширном ассортименте. Все существующие конструкции можно условно разделить на две группы – холодной и горячей клепки. Холодные делаются из более мягких и пластичных металлов, которые сравнительно легко деформируются, принимая требуемую форму. Заклепка горячего типа сделана из твердой стали, поэтому в результате создаваемого давления практически не меняет своей формы без предварительного разогрева. Она обеспечивает более надежное соединение, но может применяться далеко не всегда. Данный тип используют в тех случаях, когда разогрев не повредит деталям. В частности, таким крепежом пользуются в кораблестроении и станкостроении.

Разновидности заклепок

Существует довольно много разновидностей заклепок. Каждая из них имеет свои преимущества и предназначена для применения в определенных случаях. Крепежи отличаются между собой не только способом монтажа, но и нагрузкой, которую способны выдержать.

Кроме классификации заклепок по температуре их монтажа они также разделяются на три группы по конструкционным особенностям:

Обыкновенные.
Вытяжные с хвостиком.
Резьбовые.

Каждая разновидность предназначена для определенной цели, поэтому сказать, что какая-то группа лучше нельзя.

Обычные

Обычные появились самыми первыми. Их легко узнать, поскольку они имеют форму гриба. Их металлический стержень украшен широкой шляпкой. Такие заклепки считаются одними из самых прочных, но сложных в монтаже. Данный тип крепежа может применяться только в том случае, если требуется соединение двух элементов с возможностью установки клепки сквозь них. То есть с одного конца соединения должен оставаться грибок, а с дорогу выходить хотя бы на несколько миллиметров основной стержень крепежа.

Для того чтобы соединить две заготовки необходимо упереть твердый металлический предмет в шляпку клепки и мягкими ударами по ее стержню расплющить материал образовывая подобие уже имеющейся головки. Таким образом, прочное соединение обеспечивается не только внутренним трением в отверстиях, но и внешним прижимом, который создается между заводской и созданной шляпкой.

Вытяжные

Вытяжные клепки применяется в тех случаях, когда необходимо соединить два металлических листа. Они позволяют обеспечить надежную фиксацию заготовок, даже когда имеется доступ только к одной их стороне. Для работы с ними применяется специальный пистолет пневматического или механического типа. Также существуют насадки на шуруповерт, которые также позволяют работать с таким крепежом. Сама заклепка представляет собой длинный металлический стержень, на конце которого имеется алюминиевая гильза трубчатого типа. Также может применяться другой мягкий металл.

При вытягивании стального стержня гильза деформируется, поскольку на его конце имеется небольшая шляпка, которая не позволяет ему выйти. В результате создаваемого давления гильза плотно прилегает ко всей поверхности отверстия. Для того чтобы провести качественное соединение необходимо упирать торец заклепочного пистолета к соединяемым деталям. Именно это является залогом успеха. Непосредственно сам хвостик из стали, который втягивается пистолетом, может обламываться, поскольку имеет специальные насечки для ослабления прочности, или полностью выходит из гильзы.

Вытяжной тип заклепок применяется чаще всего, поскольку он обеспечивает легкий монтаж, а пистолет для работы стоит сравнительно дешево. Немаловажным преимуществом в пользу такого крепежа является тот факт, что он может соединить тонкую и толстую деталь, даже если высота гильзы меньше, чем общая толщина заготовок. Просто вставив заклепку и начав затягивать хвостик можно создать вполне достаточную деформацию для достижения высокого трения, нужного для фиксации деталей. Конечно, надежность такого соединения будет не такой высокой, как при использовании полноценного сквозного монтажа.

Резьбовые

Резьбовая заклепка является самой дорогой. Сам крепеж представляет собой полую гильзу, внутри которой нарезана резьба. Гильза непосредственно вставляется в подготовленное отверстие соединяемых деталей, после чего внутрь закручивается стержень. После этого он вырывается в сторону опорной поверхности, с которой закручен. При этом гильза начинает сминаться, как в случае с вытяжной. Как только требуемое качество соединения достигнуто, стержень просто выворачивается.

Читать еще: Крепление металлических дверей

Такие гильзы обычно делают из алюминия, но бывают медные и латунные. Главный недостаток такого крепежа в его высокой стоимости. Также для того чтобы добиться качественного соединения важно соблюдать направление вытягивания стержня под 90 градусов. В связи с этим работу лучше всего делать с помощью специального пистолета, но вполне можно обойтись болтом и гайкой.

Главным преимуществом таких заклепок является минимальная травматичность. В случае с обычными заклепками всегда существует риск пораниться молотком. При работе с вытяжным типом возможно соскальзывание пистолета и травмирование. Винтовые заклепки обеспечивают надежную фиксацию. Такой крепеж обычно применяется в машиностроении, также при изготовлении корпусов бытовой электротехники. Он позволяет закрепить толстую заклепку, диаметр которой существенно выше, чем в обычной вытяжной.

Как выбрать диаметр и длину заклепки

Для того чтобы соединение получилось надежным и внешне привлекательным важно правильно подобрать параметры крепежа:

Диаметр.
Длину.
Материал.

В первую очередь стоит обратить внимание на материал. Алюминиевые клепки применяются для соединения деталей, на которых недопустимо появление ржавчины. Они не только устойчивые к коррозии, но и обладают вполне хорошим показателем прочности. Латунные крепежи применяется для фиксации заземления на щитках, а также в прочих в сферах, где нужно обеспечить монтаж токопроводящих элементов.

Заклепка из нержавеющей стали обычно используется в оборудовании, применяемом в пищевой или химической промышленности, на которое оказывается серьезное давление. Такое соединение не боится коррозии, и при этом обеспечивает максимальную степень фиксации. Медную заклепку обычно применяют для медной кровли. Использование для таких целей крепежей из других материалов может привести к появлению окисления, что сокращает ресурс службы крыши.

Следующим немаловажным показателем являются длина крепежа. Если выбрать слишком короткую заклепку, то получаемое соединение будет ненадежным. Если взять избыточно длинный стержень, то в результате деформации получится неаккуратный грибок, который испортит внешний вид изделий. В том случае, если применяется вытяжная гильза, то это может привести к раннему вырыванию хвостика, что создаст ненадежное соединение. В идеале применять заклепку, длина которой на 20% выше, чем толщина приложенных плотно друг к другу соединяемых элементов. Это позволяет получить идеальную шляпку с обратной стороны, которая будет надежно удерживать детали вместе с заводской головкой.

Также важным является соотношение толщины заклепки к диаметру подготовленного отверстия. Она должна быть лишь немного меньше, чтобы обеспечить легкое вхождение стержня. Если разница будет слишком большой, то получаемый зазор будет заполняться недостаточно плотно, что создаст минимальное трение. В результате такое соединение будет ненадежным, поэтому вырвется даже при слабой нагрузке.

Принцип крепления металла заклепками

Если совсем просто, то заклепкам – это металлический стержень, который вставляется в отверстия в соединяемых деталях и после деформации фиксирует их, удерживая вместе:

Как правило, при производстве заклепку снабжают выступом – шляпкой или бортиком. Благодаря этому экономится время на монтаж, поскольку с одной стороны фиксация уже обеспечивается.
Диаметр стержня заклепки обычно равен или чуть меньше диаметра отверстия, в который она устанавливается. В первом случае мы обеспечиваем минимальную подвижность деталей в месте крепления, во втором – уменьшаем временные затраты на установку заклепки в гнездо.
Саму заклепку делают из достаточно мягкого материала. Благодаря этому она деформируется при относительно небольшом усилии, что облегчает монтаж соединения с использованием ручного инструмента.

Важно! Из этого правила есть исключения. Так, заклепки, которые монтируются при нагреве, могут быть изготовлены из материалов с высокой плотностью, например, из стали. Также стальные элементы могут входить в конструкцию сложных заклепок – например, вытяжных.

Обязательное условие для монтажа заклепки – деформация ее тела (стержня или гильзы). За счет этой деформации формируется второй выступ (бортик), который прижимается к скрепляемой поверхности и обеспечивает фиксацию деталей.

Читать еще: Как прочистить дымоход металлическим ершиком для труб

По схожему принципу работают все заклепочные соединения. Но при этом и в конструкции, и в схеме работы разных заклепок есть отличия.

Классическая конструкция заклепки

Основным метизом для клепки листов в машиностроении считаются заклепки стальные, нормированные требованиями еще советского ГОСТа 10299 80. Они чаще всего соединяют высоконагруженные стальные конструкции, используемые в строительном деле. Например, в каркасах и опорных сборках. Преимуществом классической формы является возможность соединения двух листовых поверхностей толщиной более 30 мм.

В отдельных случаях ГОСТ 10299 80 допускает соединение сборки до 35 мм. В отличие от предыдущих видов заклепок, классическую заклепку устанавливают только при наличии опорной поверхности с обратной стороны плоскости соединения. Это необходимо для компенсации ударной нагрузки по заклепочному хвостовику.

Технология клепки выполняется в следующем порядке:

Линию, по которой будет осуществляться установка заклепочного соединения, размечают точками под сверловку отверстий в соединяемом металле.
Листы металла фиксируют с помощью механических приспособлений типа струбцин или даже точечной сваркой. Выполняют сверление крайних точек установки крепежа, в которые вставляют центрирующие металлические штифты. При этом диаметр отверстий выбирают в соответствии с рекомендациями ГОСТ 10299 80 примерно на 10% больше диаметра тела хвостовика.
В просверленное отверстие вставляется метиз таким образом, чтобы головка находилась с обратной стороны соединяемой поверхности. Длина крепежа также выбирается в соответствии с ГОСТ 10299 80. Это обеспечит формирование второй головки из хвостовика нормальных размеров после его расклепывания молотком или электрическим ударником.

При выборе более тонкого по диаметру стержня его прочности может не хватить для жесткого соединения. В этом случае перерезающее усилие в радиальном направлении способно оборвать по очереди большую часть соединений. После расклепывания металл крепежа должен полностью заполнить отверстия с небольшим натягом.

Не следует пренебрегать рекомендациями ГОСТа 10299 80 при выборе длины хвостовика крепежа. Слишком длинный хвостовик помешает правильной деформации и осаживанию металла. Слишком короткий не обеспечит образование второй головки необходимых размеров и прочности.

Для увеличения пластичности заклепки из определенных марок стали могут перед установкой разогреваться до высокой температуры с проковкой головок и закалкой крепежа. Заклепки алюминиевые, медные, латунные перед установкой могут проходить обработку специальными жидкостями, предупреждающими развитие электрохимической коррозии.

Процесс клёпки осуществляется с помощью заклёпок, изготавливаемых из мягкой стали и представляющих собой стержни в виде цилиндров с двумя головками. Одна из этих головок – закладная, а другая – замыкающая, обеспечивающая крепление деталей.

Заклёпочные соединения классифицируются по следующим категориям:

прочные (рассчитаны для жесткого соединения при силовых нагрузках);
плотные (предназначены для резервуаров с небольшим давлением, где необходима полная герметичность);
прочноплотные.

В настоящее время качество металлических изделий, а также их химический состав можно досконально исследовать через современные и многопрофильные (посмотреть многообразие вариантов) Анализаторы металла и сплавов

Ради герметичного сочленения площадь стыковочной поверхности обрабатывают надежным герметическим средством. Существует три типа клёпки:

холодная,
горячая,
смешанная.

Закладные головки имеют различную форму. Существует два метода образования замыкающей головки: прямой и обратный.

Прямой метод подразумевает нанесение ударов со стороны замыкающей головки и плотное отжатие, которое необходимо для более плотного сочленения деталей.

Обратный метод предусматривает нанесение ударов со стороны замыкающей головки; надёжное соединение нескольких поверхностей происходит одновременно с образованием замыкающей головки.

Холодная и горячая ковка, штампованные и изготовленные вручную

Кованые заклепки разделяют на отдельные группы по методу их изготовления. Это может быть холодная или горячая ковка. Как правило, метод холодной ковки применяются на заводах по изготовлению металлических деталей.

Кованая заклепка. Фото Экскалибур

Главным различием в технологиях является то, что заклепки, изготовленные с применением технологии холодной ковки металла, имеют низкую стоимость и не отличаются особо выдающимся дизайном. Как правило, такие детали штампуются на заводах, обладают типовой формой и диаметром.

Заклепки, выполненные при помощи технологии горячей ковки (вручную), имеют достаточно высокую цену, но и делают их на заказ в определенном стилистическом решении. Более значительная цена обусловлена продолжительностью процесса изготовления элементов, в процессе которого применяются операции художественной ковки.

Классификация заклепок

Итак, виды заклепок бывают следующие:

Обычная заклепка (забивная). Она используется в большинстве строительных работ. Определить эту заклепку очень легко по форме в виде гриба, которая у специалистов называется системой с замыкающей головкой. Обладает достойной прочностью и длительным сроком службы практически при любых нагрузках.
Вытяжная заклепка. Если доступ к поверхности вашего рабочего материала только с одной стороны, то вытяжная заклепка — ваш спаситель. Какие бывают вытяжные заклепки, поговорим позже.
Резьбовая заклепка. Популярна, так как обеспечивает разборное резьбовое соединение.
Заклепки по хрупким, мягким и рыхлым материалам. Они бесконечно разнообразны, и в каждой сфере используются свои типы. Для определения нужного вам метиза лучше всего отталкиваться от конструкции. При изготовлении мебели, например, используют лепестковые заклепки из алюминия.

Читать еще: Особенности строения кристаллической решетки металлов металлический блеск

3 Простое решение – используем механический клепальный инструмент

Наиболее часто сегодня используются вытяжные клепальные элементы, которые особенно удобны, если необходимо прикрепить деталь к поверхности, противоположная сторона которой недоступна. Они представляют собой трубку с развальцовкой на одном из торцов (аналог закладной головки), в канале которой проходит стержень со шляпкой на ровном конце клепки. С развальцованной стороны выдвинута большая часть стержня, с которой и происходит сцепление зажима инструмента, для последующего протягивания сквозь трубку. Ровный ее конец сминается шляпкой стержня и образует замыкающую головку.

Однако следует учитывать, что при соединении двух деталей вытяжной клепкой расширяется и ее канал, поэтому края отверстий должны быть прочными, не подвергающимися деформации. Поэтому для крепежа пластин из достаточно мягкого материала, будь то пластик или алюминий, должны применяться закладные втулки из стали или же шайбы с обеих сторон соединяющихся деталей. То же касается и соединений, которые должны быть подвижными, шарнирными, к ним также применимы в комплексе с шайбами втулки, причем длина их должна превышать суммарную толщину скрепляемых пластин.

«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

Не стягивать материалы заклепкой

Как многие другие крепежные изделия, заклепки не предназначены для того, чтобы стягивать материалы друг с другом. Они должны применяться, когда скрепляемые материалы уже временно прижаты друг к другу тем или другим способом. Если же пытаться стягивать материалы вместе с помощью заклепки, то заклепка может начать формировать заднюю головку между материалами, как это показано на рисунке 10. Этот дефект очень трудно устранять, так для этого нужно высверлить заклепку, удалить остатки заклепки между материалами, просверлить отверстие с увеличенным диаметром и установить новую заклепку с увеличенным диаметром.