Заклепки: одинаковые на вид, но с массой различий

Заклёпочное соединение применяется с очень давних (если не сказать древних) времён. И хотя современные технологии, такие как болтовые, сварочные, клеевые соединения, в ряде случаев оказываются выгоднее, применение заклёпок в специфических условиях (в конструкциях, работающих при ударных нагрузках или сильной вибрации, при соединении несвариваемых материалов и т.п.) более чем оправдано.

Принцип соединения

Заклёпка представляет собой короткий пруток из пластичного материала с плоско-выпуклой головкой и продолговатой ножкой. Для соединения двух деталей (к примеру, листовых панелей) их края накладывают друг на друга и сверлят сквозное отверстие. В него вставляется ножка заклёпки – до упора в головку с одной стороны. А с другой, ножка расплющивается ударной нагрузкой (без нагрева или при повышенной температуре). Получается неразборное соединение, которое отлично противостоит нагрузке, действующей как в плоскости, параллельной оси заклёпки, так и перпендикулярной ей. При расплющивании от удара ножка заклёпки утолщается по всей длине и заполняет пространство отверстия в соединяемых деталях. Возникающий при этом натяг обеспечивает дополнительную прочность и герметичность соединения.

Какие бывают заклёпки?

В зависимости от действующих нагрузок, условий монтажа и формы соединяемых деталей, применяются заклёпки различного вида:

• «классические» (или обычные) – для узлов общего назначения. Клёпка производится в обычных условиях или с нагревом;
• стержневые – применяются для крепления деталей, работающих при значительных нагрузках;
• трубчатые и полутрубчатые – используются в низконагруженных соединениях. Обеспечивают очень высокую скорость заклёпки;
• пистонные – подходят для скрепления податливых материалов;
• вытяжные (закладные, тяговые) – позволяют осуществлять соединение деталей при одностороннем доступе.

Каждый вид заклёпок имеет специфические преимущества и недостатки, что и определяет области их применения.

Вытяжные заклёпки

Одним из широко применяемых видов крепежа являются т.н. вытяжные заклёпки. Хорошо известно, что главными недостатками заклёпочных соединений являются низкая производительность, высокий шум при клёпке, сложная технологическая оснастка, необходимость доступа к заклёпкам с обеих сторон и ряд прочих. Чтобы устранить эти недостатки, сохранив безусловные достоинства клепаных соединений, были разработаны технологии односторонней клёпки. А заклёпки соответствующей конструкции получили название вытяжных (или отрывных, слепых, тяговых).

Вытяжная заклёпка представляет собой составной узел, состоящий из тела и стержня. Тело включает головку с бортиком и пустотелую сминаемую цилиндрическую втулку.

По виду головок вытяжные заклёпки бывают:

• с высоким бортиком;
• с широким бортом – обеспечивают наиболее прочное соединение, но образуют «горбики» в месте крепежа;
• с потайным бортиком – прячутся заподлицо к поверхности скрепляемой детали (но отличаются меньшей надёжностью).

Сминаемая втулка является основным рабочим элементом заклёпки. Именно диаметр и длина цилиндра определяют габаритные размеры заклёпки – по ним осуществляется выбор крепежа для конкретных условий.

В исходном состоянии рабочий цилиндр заклёпки одет на вспомогательный стержень. Перед началом соединения стержень вставляется в технологическую оправку, а противоположный конец (где располагается головка втулки-заклёпки) вставляется в отверстие скрепляемых деталей. При движении стержня он сминает и вытягивает цилиндр «наружу», в направлении оправки. А затем стержень отламывается по технологическому шву (заподлицо с краем головки лицевой стороны) – в отверстии остаётся заклёпка, расплющенная с обеих сторон. Процесс очень похож на вытаскивание пробки штопором – как если бы пробка сплющивалась с нижнего конца и блокировала отверстие горлышка.

Материал заклёпок

Вытяжные заклёпки изготавливают из:

• алюминия (возможно покрытие лаком, анодирование и прочие улучшения);
• стали – для повышения коррозионной стойкости сталь покрывается цинком, или применяется нержавеющий сплав (такие заклёпки допустимо использовать даже в сильно агрессивной среде, к примеру, кислоте);
• меди;
• сплавов меди и никеля (до 70%);
• полиамида – наиболее стойкие к воздействию агрессивных сред, но могут уступать металлическим в прочности.

Разнообразие материала для вытяжных заклёпок обусловлено различием условий их применения. Хорошо известно, что при поверхностном контакте алюминий и сталь выступают как гальваническая пара. В результате химическая коррозия быстро «съедает» алюминий, и заклёпочное соединение разрушается. Следовательно, для крепления стальных деталей алюминиевые вытяжные заклёпки применять нельзя (несмотря на их привлекательную стоимость). Для других материалов также имеются нюансы. К примеру, медные заклёпки являются самыми универсальными (без проблем контактируют с любыми материалами соединяемых деталей). Но их отличает сравнительно высокая стоимость и потеря «товарного вида» (со временем медь покрывается зеленоватым налётом), хотя прочность соединения при этом сохраняется! Если же требуется максимальная выносливость соединения, необходимо применять стальные заклёпки (из нержавеющей стали – если условия среды агрессивные).

Алюминиево-магниевые сплавы

Вытяжные заклёпки из алюминия широко применяются для крепления облицовочных материалов при проведении наружных и внутренних строительных работ. Для придания заклёпкам прочности к алюминию добавляют магний. Его количество определяет прочность сплава (при добавлении 7% магния прочность возрастает почти в 6 раз!).

Особенности выбора крепежа

Тип крепёжных элементов выбирается исходя из требований к заклёпочному соединению. В настоящий момент на рынке доступны следующие виды вытяжных заклёпок:

• универсальные (комбинированные) – применяются для крепления деталей из твёрдых и сверхтвёрдых материалов, а также тонких листовых оболочек;
• герметичные метизы – специфический вид вытяжных заклёпок, применяемый в основном в судостроительной отрасли. Характерная особенность этого крепежа - запаянный торец заклёпки (чем и обеспечивается герметичность). Чаще всего, подобные заклёпки изготавливают из меди. Однако могут применяться и алюминий, и нержавеющая сталь;
• многозажимные – имеют набор сминаемых втулок (от двух, до пяти) и могут использоваться для крепления пакетов из нескольких деталей единственной односторонней заклёпкой. При этом обеспечивается подвижность соединения;
• усиленные метизы – в таких заклёпках рабочая сминаемая втулка представляет собой цилиндр с утолщёнными стенками. Чаще всего, усиленные заклёпки делаются из алюминия.

Прежде чем определиться с выбором типоразмера заклёпок, необходимо знать:

• толщину скрепляемых деталей;
• предельные нагрузки, которые должно выдерживать соединение;
• материал скрепляемых деталей (алюминий, сталь, неметалл и т.п.);
• требования к внешнему виду соединения (допустимы ли «торчащие» заклёпки).

Имея эти исходные данные, легко подобрать конкретный тип вытяжных заклёпок по фирменным каталогам производителей. При этом главными критериями выбора остаются сочетание «цена-бренд-качество».

Монтаж заклёпок

Монтаж вытяжных заклёпок осуществляется легко и быстро, если использовать специализированный инструмент. В настоящее время на рынке имеется большое разнообразие заклепочников – механических, пневматических, даже электрических. При отсутствии специального инструмента стержень заклёпки можно вытянуть и плоскогубцами. Однако такой метод «домашнего мастера» требует значительных физических сил и подходит, конечно же, только при низких требованиях к надёжности соединения.

Для монтажа вытяжной заклёпки нужно просверлить отверстие в соединяемых деталях. Его диаметр должен быть равен (либо на 0,1 мм меньше) диаметру цилиндра заклёпки. Глубина отверстия также должна равняться длине цилиндра (за минусом зоны расклёпочного участка). Затем в отверстие вставляется заклёпка (стержнем наружу) и вытягивается с помощью инструмента – вот и всё!