Как выбрать заклёпку для металлических деталей

На чертеже написано соединить металлический пакет, а крепежная деталь ещё не названа. Болт требует гайку или резьбу с обратной стороны, сварной шов ведёт тонкий лист, и стык, который не планируют разбирать, закрывают заклёпкой. Дальше — как выбрать исполнение по доступу и нагрузке, подобрать диаметр и длину по толщине пакета и когда алюминиевый крепёж в стали, нержавейке или меди растворяется во влаге. Ориентиры отверстия и запас на головку даны числами, длину вытяжной берут только из карты конкретной позиции.

Где заклёпка стоит в ряду крепёжных деталей

Снабженец видит в спецификации строку «соединить пакет» без марки крепежа. Крепежная деталь в этом месте выбирается по трём вопросам: стык будут разбирать, есть ли доступ с обратной стороны и держит ли тонкий лист резьбу. Заклёпка занимает место между болтом и сваркой: клёпка образует неразъёмное соединение пакета посредством заклёпки.

В ряду крепёжных деталей для металлического узла повторяются три группы.

• Резьбовые. Болт, винт, шпилька. Стык разъёмный. Нужен доступ под гайку либо резьба в теле детали. Тонкий пакет без гайки держит слабо: витков не хватает.
• Заклёпочные. Заклёпка. Стык неразъёмный, пока заклёпку не высверлят. Для тонкого пакета подходит сразу. Три исполнения, которые сравниваются дальше: вытяжная, сплошная и резьбовая.
• Штифтовые. Штифт и шплинт. Соединение условно разъёмное. Доступ нужен, чтобы поставить шплинт. Тонкий пакет фиксируют от сдвига и не стягивают так, как заклёпка.

Клёпка имеет смысл, когда пакет из листа или тонкостенного профиля собирают один раз, обратная сторона закрыта коробом или профилем, а нагрузка идёт по плоскости стыка. Если узел надо разбирать на обслуживании, крепежная деталь остаётся резьбовой, а заклёпка в чертёж не попадает.

Вытяжная, сплошная или резьбовая: доступ и нагрузка

Крепежная деталь выбирается по схеме узла. Открытый фланец доступен с двух сторон — сплошная заклёпка под срез пакета. Закрытый профиль пускает инструмент только снаружи: вытяжная заклёпка ставится при доступе только с одной стороны в отличие от сплошной заклёпки. Тонкий лист под последующий винт закрывает резьбовая заклёпка: она оставляет внутреннюю резьбу в тонком листе и входит в класс заклёпки.

Вытяжная заклёпка запирает пакет сразу. Втулку ставят в отверстие, сердечник тянут, втулка сзади раскрывается и сжимает листы, сердечник обрывается. Нагрузка — срез вдоль стыка или отрыв головки.

Сплошная заклёпка — цельный стержень с закладной головкой. Замыкающую головку осаждают со второй стороны, поэтому доступ нужен с обеих. Стержень заполняет отверстие и работает на срез.

Резьбовая заклёпка даёт точку под винт там, где лист не держит витки. Инструмент тянут с лица, сзади вспухает буртик, внутри остаётся резьба.

Как подобрать диаметр и длину по толщине пакета

Крепежная деталь задаётся двумя числами. Диаметр — сечение стержня на срез и размер отверстия. Длина привязана к толщине пакета S и к тому, чем стержень заканчивается с обратной стороны.

Вытяжная заклёпка подбирается по цеховому размерному ряду DIN 7337: номиналы 3,2, 4,0, 4,8 и 6,4 мм. Ориентир сверла — 3,3 / 4,1 / 4,9 / 6,5 мм. Поле допуска сверяют с картой конкретной заклёпки, и карта позиции главнее общего ориентира. Длину задаёт диапазон склёпывания: миллиметры берут из карты поставщика.

У сплошной заклёпки к толщине пакета добавляют запас на полукруглую замыкающую головку — 1,3–1,7 диаметра стержня. Пакет 4 мм и стержень 4,0 мм дают середину запаса 1,5×4,0 = 6 мм, длина стержня около 10 мм.

Номинал растёт с толщиной листов и с силой среза: 3,2 мм на тонком пакете, 6,4 мм на большем срезе. Допустимая пара — втулка и листы одного металла. Алюминиевая втулка в стали, меди или нержавейке на влаге разобрана отдельно.

Отверстие, зенковка и замыкающая головка

Отверстие — это посадка стержня, а не «дырка примерно в размер». Тесное отверстие не пускает заклёпку: стержень не заходит, клёпка останавливается на кромке, пакет остаётся несжатым. Свободное отверстие сажает стык на срез хуже: стержень сначала перекашивается в зазоре и лишь потом упирается в стенку, часть нагрузки уходит в изгиб вместо среза.

Сплошная заклёпка по ГОСТ 10299-80 регулируется по геометрии полукруглой головки и стержня. Закладная головка уже есть на стержне, замыкающую получают клёпкой — осадкой вылета. Вылет — это запас 1,3–1,7 диаметра, из которого образуется головка. Под потай кромку зенкуют. Угол зенковки берут из геометрии головки выбранного стандарта.

У вытяжной заклёпки зазор работает так же. Тесное отверстие не пускает втулку, широкое оставляет качание на срезе. Оборванный сердечник во втулке оставляют, если так задана позиция.

Какой материал заклёпки ставить в какой металл

Материал заклёпки выбирают по пластичности холодной осадки и по паре с листами. Сплошная заклёпка получает замыкающую головку без нагрева: стержень должен пластически течь.

Сталь 10 допускает холодную осадку стержня в процессе клёпки. Так же ведут себя стали типа 15. Из алюминиевых сплавов на холодную клёпку идут АД1, сплавы АМг, Д18 и В65: головка получается без нагрева стержня. Медь и латунь осаждаются так же. Это типичные материалы под холодную осадку.

Вытяжная заклёпка состоит из втулки и сердечника, на карте это дробь. Al/St — алюминиевый сплав втулки и стальной сердечник. St/St — стальная втулка и стальной сердечник. A2/A2 — оба элемента из нержавеющей стали, их ставят в нержавеющий лист. Сердечник после обрыва часто остаётся во втулке, и в стыке оказываются оба металла.

• Al–Al. Алюминиевый сплав в алюминиевом пакете даёт холодную осадку и однородный контакт.
• Сталь–сталь. Сталь 10 или 15 в стальном пакете, для вытяжной — пара St/St.
• A2 и нержавеющий лист. Вытяжная пара A2/A2 или сплошная заклёпка из нержавеющей стали.
• Пары для раздела о коррозии: алюминиевый сплав в стали, алюминиевый сплав в меди, алюминиевый сплав в нержавеющей стали.

Контактная коррозия алюминиевой заклёпки

Контактная коррозия — растворение одного металла рядом с другим, когда на контакте есть электролит: влага, конденсат, мокрый цеховой воздух. Алюминиевый сплав растворяется как анод во влажной паре и даёт контактную коррозию. Катодами в таком стыке работают углеродистая сталь, нержавеющая сталь и медь. Нержавеющая сталь работает катодом и ускоряет растворение алюминиевого сплава.

Сухой закрытый узел без конденсата такую пару иногда держит. С плёнкой влаги на кромке отверстия цепь замыкается, и анод уходит в продукты коррозии. Опасно соотношение площадей. Малая алюминиевая заклёпка в большом стальном пакете — маленький анод на большом катоде, стержень теряет сечение раньше листа.

Для влажного узла держат пять правил.

• Однородные металлы: алюминий с алюминием, сталь со сталью, нержавейка с нержавеющим листом.
• Малая площадь алюминия в большом стальном пакете на улице и в конденсате — опасная схема, её закрывают изоляцией или сменой металла.
• Изоляция кромки отверстия: грунтовка, полимерная шайба, втулка, любой разрыв металлического контакта.
• Покрытие — барьер, его назначает конструктор. Гальваническое покрытие стального пакета и порошковая покраска кромок работают, пока слой цел. Кромка отверстия после сверления барьер уже не держит.
• Герметик в зазоре стыка вытесняет электролит.
• Медный узел. Алюминиевую заклёпку в медный узел на влаге не ставят.

Дефекты клёпки и граница со сваркой и болтом

На приёмке смотрят замыкающую головку, стержень и зазор между листами. У каждого дефекта одна причина: длина, диаметр отверстия, усилие или перекос.

1. Недобитая замыкающая головка. Не хватило длины: вылет не собрался в головку.
2. Трещина бочки замыкающей головки. Избыточное усилие осадки рвёт уже сформированный металл.
3. Косой стержень. Причина — перекос оси относительно пакета.
4. Несорванный сердечник вытяжной заклёпки. Усилие тяги не дошло до места обрыва.
5. Разбитое отверстие. Диаметр отверстия велик относительно стержня, посадка на срез пропадает.
6. Зазор между листами. Длина вытяжной вне диапазона склёпывания: втулка раскрылась мимо пакета и не стянула листы.

С болтом и сваркой стык расходится по условиям узла. Болт ставят, когда соединение надо разбирать и есть место под гайку. Сплошной шов отдают на сварочные работы. Заклёпку оставляют при закрытой обратной стороне и тонком пакете. Вытяжная закрывает короб с одной стороны, сплошная — открытый фланец под срез, где поддержка встаёт со второй стороны.

Партию принимают при полной головке, стержне по оси, сжатых листах и оборванном сердечнике вытяжной заклёпки.

Что передать в цех на слесарную клёпку

Клёпку передают вместе с отверстиями. Клёпка входит в слесарные работы, отверстия под стержень делает сверление и расточка. В заявке мало слов «заклёпать по месту». Крепежная деталь названа типом, диаметром и длиной.

В заявку кладут следующее.

• Эскиз пакета: число листов, что к ним примыкает, открыта ли обратная сторона.
• Толщина каждого листа и марки металла.
• Тип: вытяжная, сплошная или резьбовая заклёпка. Для резьбовой заклёпки отдельно — резьба под винт и наружный диаметр втулки: одна буква М размер втулки не заменяет.
• Диаметр и длина. У вытяжной — диапазон склёпывания выбранной позиции по карте, у сплошной — толщина пакета и запас 1,3–1,7 диаметра.
• Материал: марка сплошной или пара втулка/сердечник Al/St, St/St, A2/A2.
• Покрытие, если его назначил конструктор, и сторона, с которой есть доступ.
• Количество точек клёпки.

Эскиза пакета с толщинами, марками, типом заклёпки и стороной доступа достаточно, чтобы выбрать диаметр и длину. Срок и цену считают по маршруту узла после эскиза. Если пакет разнородный, в заявке есть слово про влажность узла: сухой короб или улица.