Заклепки и их виды

Заклёпки. Как рассчитать требуемую длину заклёпки

Заклёпка — один из простейших видов крепежа для создания неразъёмных соединений. В общем случае — это стержневая или трубчатая деталь, имеющая на одном конце опорную «закладную» головку определённой формы. Устанавливается в соединении, как следует из названия, методом клёпки (а также усадки, вальцовки, протяжки, взрыва) специальным инструментом — заклепочником. Подробнее узнать о видах заклепочников и ценах на них можно здесь.

По форме заклёпки можно условно разделить на несколько основных типов:

• Заклёпки с замыкающей головкой (бывают полнотелые, пустотелые и полупустотелые)
• Заклёпки с протяжкой (называют также — отрывные или вытяжные)
• Заклёпки резьбовые (также называют — гайки клепальные)

Заклёпки с замыкающей головкой

Исторически первыми были изобретены заклёпки с замыкающей головкой — поэтому они получили наибольшее распространение. Такие заклёпки имеют с одной стороны закладную головку. Вторая головка, называемая замыкающей, формируется с помощью вальцовочного или клепального инструмента: клепальный молоток, клещи.

По форме головки заклёпки с замыкающей головкой делятся на:

Также конструктивно они отличаются наличием отверстия внутри заклёпки:

• Полнотелые заклёпки — отверстие отсутствует
• Пустотелые заклёпки — трубчатые — имеют сквозное отверстие
• Полупустотелые заклёпки — под развальцовку — имеют глухое отверстие

Материалы для заклёпок

Заклёпки с замыкающей головкой могут быть изготовлены из разнообразных металлов и сплавов, которые хорошо поддаются пластической деформации.

Наибольшее распространение получили следующие материалы:

• Стали — в основном, используются пластичные высококипящие стали 03кп, 05кп, 08кп, 10кп, 15кп, 20кп
• Нержавеющие стали — аустенитные стали 12Х18Н9, 08Х18Н10, 03Х18Н11, 12Х18Н10Т
• Алюминиевые сплавы — наиболее применимы сплавы АД, АД1, алюминиево-магниевые сплавы АМг2, АМг5, АМг5П, АМг6, сплавы АМц, В94, В65, также используют дюралюминиевые сплавы Д1, Д16, Д16Т, Д18, Д18П, Д19П
• Латунные сплавы — в основном, сплав Л63
• Медь — марки МТ, М3

Маркировка заклёпок по материалам

Заклёпки могут быть маркированы на головке — для последующей идентификации. Маркировка может быть выпуклой или вогнутой (клеймение).

Далее приведена таблица с принятой маркировкой основных материалов в виде точек или штрихов.

Алюминиевые сплавы

Сталь

Медь и латунь

Определение длины заклёпки

Правильная установка заклёпки предусматривает создание полной формы замыкающей головки и отсутствие при этом каких-либо избыточных зазоров и наплывов. Для правильной установки заклёпки необходимо определить длину тела заклёпки, зависящую от толщины склёпываемых материалов и типа заклёпки.

«Справочник конструктора-машиностроителя» под редакцией Анурьева В.И. предлагает пользоваться одной универсальной формулой для всех форм головок заклёпок. Здравый смысл подсказывает, что такой подход ошибочный — поэтому воспользуемся формулами из другого источника: «Основы конструирования» под редакцией Орлова П.И., 1988 года.

Вычислив по формуле необходимый размер припуска, можно определить длину заклёпки L, прибавив к толщине склёпываемых материалов S значение припуска H. Затем необходимо выбрать ближайшее значение длины заклёпки из стандартного ряда длин. Для заклёпок утверждён стандартный ряд длин, согласно которого они и производятся (в мм):

• 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 52, 55, 58, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180

Пример расчёта длины заклёпки

Например, нам необходимо склепать несколько листов общей толщиной 32 мм; склёпывать будем без зазора заклёпками с полукруглой головкой Ø6 мм (1-я конструкция в таблице).

d = 6 мм

S = 32 мм

H = 1,2d = 1,2 x 6 = 7,2 мм

Таким образом, необходимо использовать заклёпку с длиной стержня

L = S + H = 32 + 7,2 = 39,2 мм

Выбираем ближайшую длину из стандартного ряда — это 40 мм.

В итоге, мы выяснили, что для склёпывания пакета листов толщиною 32 мм нам понадобится заклёпка размера Ø6х40 мм.

Заклёпки с протяжкой

Заклёпки с протяжкой изготавливают пустотелыми, с головкой на одном конце, внутрь заклёпки вставляется подвижный расширительный стержень, который при установке протягивается через заклепку, расширяет её, формирует вторую замыкающую головку и стягивает скрепляемые листы материала. После затяжки стержни обламываются или протягиваются полностью через заклепки.

Такие заклёпки часто называют отрывными или вытяжными — по технологии установки. Заклёпки с протяжкой в последнее время становятся всё более и более популярными. Это происходит по нескольким причинам:

• технологическая простота установки заклёпок;
• достаточно иметь доступ к монтажу только с одной стороны конструкции;
• не требуется поддержка заклёпки с обратной стороны;
• дешевизна и компактность инструмента для установки заклёпок;
• высокая производительность при установке заклёпок
• разнообразие видов заклёпок

Так как отрывные заклёпки пустотелые, то после установки внутри заклёпки остаётся отверстие, в которое можно проложить провода, установить другой крепёж — например, винты. Диаметр нормальной головки таких заклёпок приблизительно равен двум диаметрам заклёпки D ≈ 2d. Наряду с нормальной головкой заклёпки могут иметь увеличенную головку с диаметром равным трём диаметрам заклёпки D ≈ 3d.

Выпускается также специальный тип водо- и газонепроницаемых заклёпок с протяжкой — глухие или герметичные заклёпки, после установки которых соединение получается герметичным.

Установка заклёпок с протяжкой осуществляется с помощью специального инструмента — пистолета для заклёпок — заклёпочника. Производятся заклёпочники механические ручные и высокопроизводительные пневматические и аккумуляторные электрические.

Принципиальная схема установки заклёпки с протяжкой показана на видео:

Материалы для заклёпок с протяжкой

Исходя из способа установки заклёпок с протяжкой, логичным представляется, что заклёпка в сборе состоит из двух материалов, и материал стержня должен быть прочнее, чем материал самой заклёпки — иначе как стержень разожмёт и спрессует заклёпку раньше, чем разрушится сам. В таких заклёпках используются или пара разных материалов или однотипные материалы, но с различной прочностью. Приведём наиболее распространённые пары материалов для заклёпок с протяжкой:

• Алюминиевая заклёпка + стальной оцинкованный стержень (на самом деле заклёпка сделана не из алюминия, а из алюминиево-магниевого сплава АМг, который может иметь различное процентное содержание магния (Mg): 1%; 2,5%; 3,5%; 5% — соответственно сплавы АМг, АМг2, АМг3, АМг5 — чем больше содержание магния (Mg), тем прочнее заклёпка) — обозначают Al/St
• Алюминиевая заклёпка окрашенная + стальной оцинкованный стержень (заклёпка сделана из алюминиево-магниевого сплава АМг, и снаружи окрашена порошковой краской в определённый цвет из цветовой раскладки RAL) — обозначают Al/St 0000, где 0000 — четырёхзначный номер цвета раскладки RAL
• Алюминиевая заклёпка + алюминиевый стержень (заклёпка и стержень сделаны из алюминиево-магниевых сплавов АМг, но с различным процентным содержанием магния — стержень прочнее) — обозначают Al/Al
• Алюминиевая заклёпка + нержавеющий стержень — обозначают Al/A2
• Нержавеющая заклёпка + нержавеющий стержень (и заклёпка и стержень изготовлены из нержавеющей стали, но различных марок, и стержень прочнее) — обозначают A2/A2 или A4/A4
• Медная заклёпка + стальной оцинкованный стержень — обозначают Cu/St
• Медная заклёпка + бронзовый стержень — обозначают Cu/Br
• Медная заклёпка + нержавеющий стержень — обозначают Cu/A2
• Стальная оцинкованная заклёпка + стальной оцинкованный стержень (заклёпка и стержень из стали, но различных марок и стержень прочнее) — обозначают St/St

Определение длины заклёпки с протяжкой

Длину заклёпки с протяжкой можно определить с помощью следующей таблицы, в зависимости от толщины скрепляемых материалов (производитель настоятельно не рекомендует применять заклёпки для склёпывания материалов толщиною менее нижнего рекомендуемого предела и выше верхнего предела).

Заклёпки резьбовые

Резьбовые заклёпки, хотя и были изобретены почти одновременно с заклёпками с протяжкой, но широкое распространение получили только в последнее время.

Резьбовая заклёпка представляет собой гибрид пустотелой заклёпки и гайки, поэтому второе название таких заклёпок — гайки клепальные. Вообще-то единства в названии нет — называют также гайка-заклепка, заклепка с резьбой, заклёпочная гайка. Такой кавардак с названиями объясняется отсутствием стандарта ISO или DIN на данный вид крепежа. Конструктивная особенность клепальных гаек обуславливает их двойное назначение: с их помощью можно как склёпывать между собой листовые материалы, так и просто создавать точки резьбового крепления на тонкостенных элементах конструкции. Удобство установки заклёпок связано с отсутствием необходимости доступа с обратной стороны конструкции — так называемая «установка вслепую». При установке не повреждается уже обработанная поверхность детали, например, с покрытием, окраской.

По форме бурта (головки) гайки клепальные делят на:

• с плоским цилиндрическим буртом (нормальным и уменьшенным)
• с потайным буртом (нормальным и уменьшенным)

По конструкции заклёпки резьбовые разделяют на открытые — со сквозным отверстием, и глухие — закрытые с одной стороны.

По форме наружной поверхности резьбовые заклёпки делят на:

• гладкие
• рифлёные
• шестигранные
• полушестигранные

Установка, как и в случае с заклёпками отрывными (вытяжными) осуществляется с помощью специализированного инструмента — щипцов для клепальных гаек — заклёпочника. Производятся заклёпочники механические ручные и высокопроизводительные пневматические.

Материалы для резьбовых заклёпок

В настоящее время европейские производители изготавливают резьбовые заклёпки из следующих материалов:

• Алюминиево-магниевые сплавы
• Сталь оцинкованная
• Нержавеющая сталь

Как выбрать длину заклёпки резьбовой

Подбор правильной длины заклёпки осуществляется в зависимости от вида резьбовой заклёпки и толщины листовой конструкции на которую устанавливается заклёпка. Длина заклёпки при одинаковой резьбе варьируется в зависимости от вида заклёпки. Многие виды резьбовых заклёпок бывают нормальной длины и удлинённые. Выбирать длину заклёпки необходимо руководствуясь

Таблицами с размерами и параметрами заклёпок

Заклёпка резьбовая гладкая с плоским бортиком нормальная и удлинённая

Материал: сталь оцинкованная, сталь нержавеющая, алюминий

Заклепки вытяжные алюминиевые: все размеры

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.

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 сварке, 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.

• 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.

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. Краски, лаки или варианты гальванических покрытий – это уже на вкус потребителя.

Цены на вытяжные алюминиевые заклепки

• 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, сверление отверстий 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.

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 проблема с электричеством. 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.

Как рассчитать длину. Формула проста и потому перед началом работы рекомендуем произвести эти не сложные вычисления, приняв во внимание следующие сокращения:

S – суммарная толщина соединяемых деталей;

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:

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.

• 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 ножовкой по металлу — 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