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).
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)
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
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
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 | ||||||
| В65 | Д18П | Д19П | АМг5 | АМц | АД1 | 20ГА | 10, 20, 12Х18Н10Т | М3, Л63 |
| без метки | без метки | без метки | ||||||
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.
| Конструкция заклёпки | Припуск “Н” для заклёпок без зазора | Припуск “Н” для заклёпок с зазором |
| H=1,2d | H≈1,2d+0,1S | |
| H=0,54d | H≈0,5d+0,1S | |
| H=0,6d | H≈0,5d+0,1S | |
| H=0,8d | H≈0,7d+0,1S | |
| H=d | H≈0,9d+0,1S | |
| H=1,2d | H≈1,1d+0,1S |
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
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 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 протяжкойИсходя 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
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).
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 заклёпокВ настоящее время европейские производители изготавливают резьбовые заклёпки из следующих материалов:
- Алюминиево-магниевые сплавы
- Сталь оцинкованная
- Нержавеющая сталь
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
Принципиальная схема установки резьбовой заклёпки показана на видео: