Общие сведения. Заклепочные соединения

Заклепочные соединения

Общие сведения

Заклепочное соединение относится к неразъемным соединениям. В большинстве случаев его применяют для соединения листов и фасонных прокатных профилей. Соединение образуют расклепыванием стержня заклепки, вставленной отверстия деталей (рисунок 2.1). При расклепывании вследствие пластических деформаций образуется замыкающая головка, а стержень заклепки заполняет зазор в отверстии. Силы, вызванные упругими деформациями деталей и стержня заклепки, стягивают детали. Относительному сдвигу деталей оказывают сопротивление стержни заклепок и частично силы трения в стыке.

Отверстия в деталях продавливают или сверлят. Сверление менее производительно, но обеспечивает повышенную прочность (см. таблицу 2.1). При продавливании листы деформируются, по краям отверстия появляются мелкие трещины, а на выходной стороне отверстия образуется острая кромка, которая может вызвать подрез стержня заклепки. Поэтому продавливание иногда сочетают с последующим рассверливанием.

Клепку (осаживание стержня) можно производить вручную или машинным (пневматическими молотками, прессами и т. п.) способом. Машинная клепка дает соединения повышенного качества, так как она обеспечивает однородность посадки заклепок и увеличивает силы сжатия деталей. Стальные заклепки малого диаметра (до 8…10 мм) и заклепки из цветных металлов ставят без нагрева – холодная клепка. Стальные заклепки диаметром больше 8...10 мм ставят горячим способом – горячая клепка. Нагрев заклепок перед постановкой облегчает процесс клепки и повышает качество соединения (достигаются лучшее заполнение отверстия и повышенный натяг в стыке деталей, связанный с тепловыми деформациями при остывании).

В зависимости от конструкции соединения применяют различные типы заклепок [6], геометрические размеры которых стандартизованы. Основные типы заклепок изображены на рисунке 2.2 (а – с полукруглой головкой; б – полупотайная; в – потайная; г – трубчатая) [5]. Если нет доступа к замыкающей головке (например, пустотелое крыло самолета), то применяют заклепки для односторонней клепки. Например, на рисунке 2.2, д замыкающая головка образуется при протягивании конической оправки через коническое отверстие заклепки и на рисунке 2.2, е – взрывом заряда 1. Использование в конструкции той или иной формы головки определяется преимущественно эксплуатационными требованиями (аэродинамическими и т.п.).

 

Рисунок 2.2 – Типы заклепок

По назначению заклепочные соединения разделяют на прочные (силовые); плотные (герметичные) и прочноплотные.

Прочными называют соединения, основная задача которых состоит в передаче нагрузки (металлоконструкции машин, строительные сооружения). Плотные соединения должны обеспечивать главным образом герметичность конструкций (например, топливных баков и др.). Прочноплотные соединения служат как для передачи нагрузки, так и для обеспечения герметичности конструкций. Ранее они применялись в паровых котлах, резервуарах, баках и других устройствах. Ныне их используют в авиа- и судостроении, обеспечивая иногда плотность с помощью клея.

Рисунок 2.3

Каждая заклепка имеет свою зону действия D (рисунок 2.3), на которую распространяются деформации сжатия в стыке деталей. Если зоны действия соседних заклепок пересекаются, то соединение будет плотным. Для обеспечения плотности шва иногда выполняют чеканку (пластическое деформирование листов, например, пневматическими молотками) вокруг заклепок и по кромкам листов.

По конструктивному признаку различают заклепочные соединения внахлестку и встык, однорядные и многорядные, односрезные и многосрезные. На рисунке 2.4, а – однорядный односрезный шов внахлестку; б – однорядный двухсрезный шов встык с двумя накладками.

Область практического применения заклепочных соединений ограничивается следующими случаями:

· соединения деталей, материал которых плохо или не сваривается;

· соединения в конструкциях, где важно растянуть во времени развитие процесса разрушения. Например, разрушение одной или нескольких из тысяч заклепок крыла самолета еще не приводит к его разрушению, но уже может быть обнаружено и устранено при контроле и ремонте. В сварных соединениях образование трещин сопровождается высокой концентрацией напряжений, что приводит к ускорению процесса разрушения;

· соединения, в которых нагрев при сварке недопустим из-за опасности отпуска термообработанных деталей или коробления окончательно обработанных точных деталей;

· соединения в автомобилестроении для рам грузовых машин.

Основные недостатки соединений связаны с невысокой технологичностью и высокой трудоемкостью изготовления, а также сложностью контроля качества.