Заклепочные соединения в машиностроении

 

 

Заклепочные соединения

 

Заклепочные соединения — это неразъемное соединение деталей при помощи заклепок. Заклепочное соединение обеспечивает высокую стойкость узла в условиях ударных и вибрационных нагрузок. В настоящее время развития данной технологии уступает место сварочным и клеевым соединениям, обеспечивающим большую производительность и более высокую прочность соединения.

 

 

В настоящее время, по-прежнему, заклепочные соединения находят применение по конструктивным или технологическим соображениям. Прежде всего:

  • В соединениях, где необходимо исключить изменение структуры материала, коробление конструкции и перегрев расположенных рядом деталей;
  • В соединениях разнородных, трудно свариваемых и не свариваемых материалов;
  • В соединениях с затруднительным доступом и контролем качества;
  • В случаях, когда необходимо предотвратить распространение усталостной трещины из детали в деталь.

 

Классическая клепка

 

Клепка применяется для получения неразъ­емного жесткого соединения между двумя или более деталями, изготовленными из одного или разных материалов. При этом со­единяемые компоненты совместно сверлятся или пробиваются. Затем в качестве соедини­тельного элемента в отверстие вставляется заклепка. Формы заклепокВ зависимости от конкретных спо­собов клепки и их применения, заклепочные соединения можно разделить на следующие категории:

  • Неразъемные жесткие соединения (сильно нагруженные соединения, например, в из­делиях машиностроения);
  • Неразъемные жесткие и герметичные (плотные) соединения (например, котлы и резервуары, находящиеся под давлением);
  • Уплотнения высокой герметичности (на­пример, трубы, вакуумное оборудование).

 

Различают холодную и горячую клепку. Хо­лодная клепка применяется для стальных, медных, алюминиевых заклепок и заклепок из медных сплавов диаметром до 10 мм. Для заклепок диаметром свыше 10 мм необхо­дима горячая клепка.

Наиболее распространенными заклепками являются (см. рис. «Формы заклепок» ):

  • Заклепка с грибовидной головкой (DIN 660);
  • Заклепка с потайной головкой (DIN 661);
  • Овальная заклепка с потайной головкой (DIN 662);
  • Заклепка с плоской круглой головкой (DIN 674);
  • Полая заклепка (DIN 7339);
  • Трубчатая заклепка (DIN 7340).

 

Имеются также стандартизованные заклепки для специальных применений, например, взрывные заклепки или глухие заклепки. По­тайная заклепка представляет собой полый элемент, который устанавливается на свое место кузнечным пробойником или анало­гичным инструментом.

Заклепки часто используются также в качестве функциональных элементов. Для примера можно привести заклепочные гайки и заклепочные болты, служащие в качестве точек сболчивания.

Прочностные свойства и химический со­став материалов для изготовления заклепок указаны в многочисленных национальных и международных стандартах. В целях предот­вращения электрохимической коррозии ре­комендуется, по возможности, использовать заклепки из того же материала, что и соеди­няемые компоненты.

В машиностроении, в частности, при произ­водстве цистерн клепка вытесняется сваркой.

Достоинства и недостатки классической клепки в сравнении с другими технологиями соединения деталей:

 

  • В отличие от сварки, клепка не производит закалку или молекулярные изменения в зоне соединения;
  • Отсутствуют деформации соединяемых де­талей;
  • Возможно соединение разнородных мате­риалов;
  • Имеет место ослабление соединяемых де­талей заклепками;
  • Невозможно соединение торцов деталей;
  • Процесс клепки в целом более дорог, чем сварка вне заводских условий.

 

Применение классической клепки в автомобильной про­мышленности:

 

  • Заклепочные штифты/шарнирные оси (электрические стеклоподъемники, петли, рычажные механизмы стеклоочистителей);
  • Клепка усилительных пластин (во время ремонтных работ).

 

 

Соединение заклепками в штампе

 

Технология соединения заклепками в штампе применяется для соединения твердых мате­риалов при помощи заклепочных элементов (сплошных или наполовину полых заклепок) без предварительного сверления или про­шивки в ходе объединенной операции резки и соединения. В этом процессе не требуются такие операции, как предварительное сверле­ние отверстий под заклепки и клепка.

 

Соединение наполовину полыми заклепками

 

Соединение заклепками в штампеПервым этапом клепки наполовину полыми заклепками (рис. а, «Соединение заклепками в штампе» ) является позициони­рование точки соединения компонентов на (нижней) плите матрицы. Штамп клепальной машины опускается вниз и продавливает за­клепку через верхний металлический лист в нижний за один ход. При выполнении таких операций обеспечивается расплющивание нижней части заклепки с целью образования крепежного элемента обычно без разруше­ния нижнего металлического листа.

 

Соединение сплошными заклепками

 

Первым этапом клепки сплошными заклеп­ками (рис.  Ь, «Соединение заклепками в штампе» ) является позиционирование точки соединения компонентов на (нижней) плите матрицы. Верхняя часть вырубного штампа, имеющего прижим, опускается вниз, и штамп клепальной машины обеспечивает в соединяемых деталях запрессовывание за­клепки в полученное отверстие за одну опе­рацию штамповки.

 

Используемое оборудование

 

Для выполнения соединений используется гидравлическое оборудование; в оборудо­вании этого типа клепочный пуансон и ма­трица располагаются в очень жесткой раме С-образной формы. Заклепки могут пода­ваться в клепочный инструмент по отдель­ности или с использованием магазинных носителей.

 

Материалы для заклепок

 

Твердость заклепок должна превосходить твердость соединяемых материалов. Наибо­лее распространенными материалами для за­клепок являются сталь, нержавеющая сталь, медь и алюминий с различными покрытиями.

 

Достоинства и недостатки соединения сплошными заклепками:

 

  • Используется для соединения одинаковых и разнородных материалов (например, стали, пластмассы, алюминия), частей и панелей разной толщины и упругости, а также окрашенных металлических листов;
  • Отсутствует потребность в предваритель­ной пробивке и/или сверлильных опера­циях, не требуется применение нагрева­тельных или вакуумных устройств;
  • Максимальная общая толщина склепывае­мых деталей составляет 6,5 мм для стали и 11 мм для алюминия;
  • Процесс клепки сопровождается мини­мальными выделением тепла и шумом;
  • Инструменты имеют длительный срок службы (установка приблизительно 300 000 заклепок) и обеспечивают посто­янный уровень качества соединений на протяжении длительного времени;
  • Высокая надежность процесса благодаря мониторингу технологических параметров;
  • Потребность в высоких усилиях;
  • Большие размеры выступов клепочных инструментов возможны только в ограни­ченных условиях в связи с требованиями к жесткости.

 

Применение метода соединения сплошными заклепками:

 

  • Сплошными заклепками производится соединение листового металла, например, стеклоподъемников;
  • Наполовину полыми заклепками соеди­няются кузовные изделия для легковых автомобилей, луженые изделия (для до­машнего применения), металлы с компо­зитными материалами (тепловые экраны).

 

 

Соединение методом принудительной деформации

 

Соединение методом принудительной дефор­мации (клинчинг) включает механические процессы соединения, в том числе продавливание, холодное осаживание и иногда также резка в ходе одной соединительной операции. Исходя из данного принципа, этот метод мо­жет быть отнесен к процессам соединения по­средством формовки (см. DIN 8593-5).

Можно провести различие между про­цессами с резкой и без резки и процессами с формированием точки соединения круглой или прямоугольной формы.

 

Соединение методом принудительной деформации

 

«Токс-клинчинг»

 

Некоторые варианты процесса в технической практике упоминаются в соответствии с ори­гинальными названиями производителей. Например, «токс-клинчинг» означает соеди­нение принудительной деформацией при помощи круглого пуансона без резки (см. рис. Ь, «Соединение методом принудительной деформации» ). Оборудование, используемое для токс-клинчинга, относительно небольшое. Диаметр соединения может изменяться в за­висимости от потребности. График зависимо­сти хода пуансона от прилагаемого усилия, ти­пичный для «токс-клинчинга», можно разбить на пять характерных фаз (А-Е) (см. рис. ниже).

 

Соединение методом принудительной деформации

 

Соединение методом принудительной деформации

 

В настоящее время соединение методом при­нудительной деформации (рис. а, «Соединение методом принудительной деформации» ) может быть использовано для соединения панелей толщиной до 3 мм, при этом общая толщина двух соединенных вместе панелей не должна превышать 5 мм. Материалы соединяемых панелей могут быть одинаковыми (например, сталь со сталью) или различными (например, сталь с цветным металлом). Кроме того, сое­динение принудительной деформацией можно применять для обработки окрашенных деталей и панелей с защитными покрытиями, а также клееных. Возможно получение большого числа соединенных этим способом деталей (до 50) в одном процессе (один ход пресса).

 

Достоинства и недостатки способа соедине­ния принудительной деформацией:

 

  • Отсутствует необходимость в шумоизоли­рующем кожухе;
  • Метод токс-клинчинга не требует антикор­розионной защиты соединения;
  • При выполнении совместно с резкой на­блюдается частичное ухудшение антикор­розионных свойств;
  • Отсутствие деформаций, вызываемых те­пловыми напряжениями;
  • Возможна обработка окрашенных деталей, панелей с нанесенными на них защитными покрытиями (смазки, пасты и т.п.), а также клееных деталей;
  • Возможно соединение панелей, изготов­ленных из разных материалов, например, стали с пластмассой;
  • Экономится энергия, т.к. нет таких затрат электроэнергии, как при сварке, и отсут­ствует потребность в охлаждении;
  • На одной стороне соединения образуется утолщение, подобное головке заклепки, в то время как на противоположной стороне образуется соответствующее углубление.

 

Применение в автомобильной промышлен­ности:

 

  • Стальные и алюминиевые кузова;
  • Кронштейны стеклоочистителей;
  • Крепеж внутренних панелей двери кузова;
  • Петли, замки;
  • Сидения.

 

В следующей статье я расскажу о топливовоздушной смеси в бензиновом двигателе.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *