Заклепки вытяжные алюминиевые: все размеры

Материалы для изготовления

Заклепки вытяжные изготавливаются из широкого спектра материалов. Это позволяет применять такой крепеж практически на всех видах работ. Кроме того, сама вытяжная заклепка может быть окрашена в тот или иной цвет. Цветные метизы широко применяются в легкой промышленности (текстильной), где требуется подбор по цвету.

Все материалы, из которых изготавливают крепежные элементы, регламентируются ГОСТ.

Выбор материала заклепок зависит от материала скрепляемых деталей и окружающей среды, в которой будет находиться крепление. Материалы изготовления заклепок могут быть следующие:

1. Алюминий. Возможен чистый металл и его варианты: анодированный, лакированный.
2. Оцинкованная сталь.
3. Нержавеющие стали. А2 — устойчива к ржавлению, А4 — устойчива к коррозии и кислотной среде (нашла широкое применение в химической промышленности). Или импортные аналоги, например, DIN 7337. Нержавейка является одним из самых распространенных и прочных материалов.
4. Медь.
5. Медно-никелевый сплав (монель). Содержит 70 % никеля, 30 % меди.
6. Поламид. Относительно непрочный материал, он нашел применение при производстве одежды и различной текстильной продукции.

Крепежные элементы

При подборе материала крайне необходимо осуществлять тщательный подбор материалов метизов со скрепляемыми материалами — из-за того, что крепление может быть разрушено. Разрушение креплений происходит из-за образования гальванической пары метиз — деталь. При влажной окружающей среде или намокании по гальванической паре начинает протекать ток, который и разрушает крепление.

Например, при контакте алюминия и стали происходит очень быстрое окисление алюминия и, как следствие, разрушения. Поэтому для крепления стальных деталей лучше применять заклепки нержавеющие А2, А4 или DIN 7337. Заклепки стальные рекомендуются к использованию наиболее часто, поскольку имеют очень высокую прочность. А вот заклепка стальоцинкованная встречается реже. Причина — цинковое покрытие довольно быстро истирается, особенно, если один из закрепленных элементов — подвижный. Заклепка медная и из сплавов меди — наиболее универсальный метиз. Медь конфликтует только с алюминием, а крепежи с другими металлами безопасно делать. Главными недостатками меди является высокая цена и некрасивый цвет после окисления (через некоторое время после осуществления крепежа может появиться налет зеленого цвета — окислившаяся медь), хотя это не влияет на прочность соединения. Поламид — самый универсальный материал. Такая заклепка позволит соединить все, что угодно, но особой прочностью это соединение похвастаться не может.

Стандартные (вытяжные) слепые заклепки

Основным типом слепых заклепок, которые применяются в качестве конструкционных крепежных изделий, являются слепые заклепки с отрывным сердечником. У нас они получили название «вытяжные заклепки»

Стандарты и термины

В российской версии международного стандарта ISO, ГОСТ Р ИСО 14588-2005 официальным общим названием всех таких заклепок является: «заклепки „слепые“» (рисунок 1). В английской версии стандарта DIN 7337, уже замененного на европейские (международные) стандарты, этот вид заклепок назывался «break mandrel blind rivets», то есть «заклепки слепые, с отрывным сердечником». Американский отраслевой стандарт IFI 114, который был первым стандартом по таким заклепкам, называет их «break mandrel rivets», то есть «заклепки с отрывным сердечником». На практике и, часто, в технической литературе, эти заклепки называют «вытяжные заклепки».

Рисунок 1 — Термины по ГОСТ Р ИСО 14588-2005:

1 — корпус «слепой» заклепки, 2 — конец «слепой» заклепки, 3 — головка «слепой» заклепки, 4 — стержень «слепой» заклепки, 5 — сердцевина «слепой» заклепки, 6 — сердечник, 7 — головка сердечника, 8 — зона отрыва сердечника, 9 — хвостовик сердечника, 10 — конец сердечника.

Преимущества вытяжных заклепок

Тремя основными причинами применения вытяжных заклепок являются следующие:

• Низкая стоимость установки. Другие методы соединения материалов — сварка, винты, болты с гайками и сплошные заклепки — требуют большей затраты человеческого труда.
• Многообразие. Вытяжные заклепки имеют много типов, размеров и сочетаний материалов, чтобы удовлетворять специфическим конструкторским требованиям.
• Надежность. Правильно подобранная и установленная вытяжная заклепка способна выдерживать высокие механические нагрузки и жесткие климатические воздействия.

Ограничения вытяжных заклепок

Однако вытяжные — «слепые» — заклепки имеют свои ограничения:

• Прочность заклепок ограничена прочностными характеристиками применяемых в ней материалов и особенностями ее пустотелой формы.
• Может применяться только для соединения относительно тонких материалов.

Установка вытяжных заклепок

Слепые — вытяжные — заклепки устанавливаются в плотное отверстие, которое проходит через соединяемые материалы (шаги 1 и 2) — рисунок 2. Заклепочный инструмент, который называют заклепочником, захватывает хвост сердечника и тянет его на себя, удерживая при этом заклепку на месте (шаг 3). Когда сердечник вытягивается, он деформирует заклепку и формирует заднюю, слепую головку заклепки. В определенный момент сердечник обрывается и часть его вместе с головкой остается в заклепке (шаг 4). Образовавшаяся на задней части соединения головка заклепки прочно прижимает материалы друг к другу.

Усилие разрыва сердечника

Усилие, которое требуется, чтобы оторвать сердечник, задается количеством деформации, которая требуется для формирования задней головки заклепки, и диаметром паза (засечки) на сердечнике. Усилие разрыва сердечника задается таким образом, чтобы:

— во-первых, избежать возникновения слишком большого усилия зажатия, которое может повредить соединяемые материалы, и

— во-вторых, его величина была достаточной для выполнения плотного соединения материалов.

Размеры алюминиевых заклепок

Тип головки, размер и прочность при выборе заклепки зависит от таких факторов, как вид нагрузок, которые воздействуют в месте заклепки, типа и толщины материала, который склепывают и расположение заклепки в самолете. Заклепки с потайной головкой применяют там, где требуется аэродинамическая гладкость поверхности. Универсальные головки могут применяться в большинстве других мест.

Размер (или диаметр) заклепки выбирают в соответствии с общей толщиной склепываемых листов. Если слишком толстую заклепку применить к тонкому материалу, то усилие, которое возникает при установке заклепки, приведет к нежелательному вспучиванию вокруг головки заклепки. С другой стороны, если слишком маленькую заклепку применить для толстого материала, то ее прочность на срез будет недостаточной, чтобы нести нагрузку в месте этого соединения.

Общим правилом при выборе диаметра заклепки является следующее: диаметр заклепки должен быть, по крайней мере, в 2,5-3 раза больше толщины самого толстого из соединяемых листов. При ремонте самолетов наиболее часто применяют заклепки диаметром от 2,5 до 9,5 мм (от 3/32 до 3/8 дюйма). Заклепки диаметром меньше 2,5 мм никогда не применяют для конструкционных элементов, которые несут нагрузку.

Другим способом определения размеров заклепок, который можно применять, является такой: умножить толщину обшивки на 3 и взять следующие по размеру заклепки. Например, если толщина обшивки составляет 1,0 мм, то 1,0×3=3,0 мм. Поэтому нужно брать заклепку со следующим после 3,0 мм диаметром, то есть 3,2 мм.

Как правило, применяют заклепки из того же или близкого алюминиевого сплава, что и у материала, который будут склепывать. Например, применяют заклепки из сплавов 1100 (АД) и 3003 (АМц) для деталей из сплавов 1100 и 3003 и заклепки из сплава 2117 (Д18) для деталей из сплавов 2020 (Д1) и 2024 (Д16).

Толщина заклепочного соединения

Вытяжные заклепки конструируются так, чтобы соединять вместе материалы с заданной общей толщиной. Количество деформации тела заклепки, которое происходит при ее осадке, зависит от этой толщины.

Если заклепка слишком длинная, то на «слепой» стороне соединения будет оставаться слишком много материала заклепки и потребуется большее усилие для разрыва сердечника.

Если заклепка слишком короткая, то на «слепой» стороне соединения может быть недостаточно материала заклепки, чтобы обеспечить плотное соединение материалов.

Разновидности заклепок

Можно выделить несколько разновидностей заклепок:

1. Под молоток. Этот тип заклепок применяется уже на протяжении длительного периода. За счет простоты конструкции она имеет низкую стоимость и высокую надежность. Выделяют две разновидности метиза под молоток: с круглой и плоской потайной головкой.
2. Пистонные метизы представлены полым цилиндром со сквозным отверстием. Зачастую применяются для соединения полимеров или нетяжелых материалов по причине низкой прочности. Работа осложняется тем, что при клепке нужно иметь доступ с обеих сторон соединяемых поверхностей. Кроме этого, слишком высокая механическая нагрузка может стать причиной повреждения самого изделия.
3. Резьбовые. Если приходится проводить соединение тонких материалов, в которых нельзя нарезать резьбу, то можно использовать резьбовые заклепки. Для использования изделия требуется специальный инструмент.
4. Вытяжные. Заклепка алюминиевая вытяжная зачастую применяется для соединения тонких или хрупких материалов. Конструкция представлена сочетанием гильзы и пуансона. Стоит учитывать, что для применения подобного крепежного изделия требуется специальный инструмент. Процесс монтажа довольно прост, за счет чего существенно ускоряется клепка.
5. Закладные представлены пистонными метизами с заранее вставленным пуансоном. При монтаже пуансон расплющивается, за счет чего образуется головка и происходит фиксация элемента. Основным недостатком подобного варианта исполнения можно назвать то, что нужно прикладывать существенную силу на стержень при клепке. Поэтому закладные не применяются для соединения хрупких материалов.

Выбор крепежного изделия проводится в соответствии с тем, каких параметров соединения следует достигнуть.

Вытяжной тип

Метизы вытяжного типа делятся на несколько категорий:

1. Закрытого типа.
2. Открытого типа.
3. С высокопрочными головками.

Для получения надежного соединения зачастую используется вариант исполнения с высокопрочными головками. Они способны выдерживать довольно высокую нагрузку на разрыв и смещение. Прочность повышается за счет применения легированного алюминиевого сплава. Для соединения стальных изделий зачастую применяется метиз открытого типа.