Склеивание и клепка металлов

Обновлено: 07.01.2025

Основными способами получения неразъемных соединений являются электродуговая и газовая сварка, пайка, склеивание и клепка. Использование их для получения заготовок и деталей значительно уменьшает трудоемкость изготовления и снижает расход материала

При пайке, так же как и при сварке, образованию межатомных связей по всей поверхности контакта деталей предшествует сближение частиц припоя и основного металла – образование физического контакта. Чем быстрее и надежнее протекает этот процесс, тем лучше припой смачивает поверхность металла и растекается на ней. Смачиваемость определяет такое важное свойство, как каппилярное проникновение в узкие зазоры между соединяемыми деталями. Она оценивается углом(рис 7.7). Чем меньше угол , тем выше смачиваемость. Наличие на поверхности окисных, жировых и других посторонних пленок увеличивает и резко ухудшает смачиваемость. Поэтому металлы перед пайкой обязательно проходят механическую или химическую очистку, а пайку производят либо с применением флюсов, либо в камерах с защитной нейтральной или активной атмосферой.

Рис. 7.7. Положение капли припоя на поверхности металла:

а) - припой не смачивает поверхность (металл покрыт толстой оксидной пленкой),

б) - припой плохо смачивает поверхность, в) - припой хорошо смачивает поверхность.

Качество паяных соединений (прочность, плотность, коррозионная стойкость и др.) в значительной степени зависит от следующих побочных процессов, протекающих в зоне пайки.

1. Растворение соединяемых материалов в припое и как следствие - изменение его химического состава и температуры плавления, а также структуры и механических свойств паяного шва.

2. Диффузия элементов припоя в основной металл. Это приводит к изменению химического состава и механических свойств околошовных зон.

3. Образование химических соединений из элементов, входящих в
состав припоя и основного металла - интерметаллидов. Их большая хрупкость
снижает пластичность и прочность паяных соединений.

4. Возможность закалки или разупрочнения металла в околошовных зонах.

При склеивании неразъемное соединение получается за счет, адгезии (прилипаемости), когезии (собственной прочности) и механического сцепления клеевой пленки с поверхностями склеиваемых заготовок.

Прочность сцепления клеевых соединений зависит в основном от адгезии и когезии. Для объяснения физико-химической сущности адгезии существует три теории: адсорбционная, электрическая и диффузионная.

Адсорбционная теория рассматривает адгезию как чисто поверхностный процесс, аналогичный адсорбции; пленка удерживается на поверхности материала в результате действия межмолекулярных сил.

Электрическая теория рассматривает адгезию как результат действия электростатических и ван-дер-ваальсовых сил.

Диффузионная теория предполагает, что при образовании связи между неполярными полимерами электрический механизм адгезии невозможен, и адгезия обусловливается переплетением макромолекул поверхностных слоев в результате их взаимодиффузии.

Качество клеевых соединений (прочность) можно повысить путем механического сцепления пленки клея с шероховатой поверхностью материала; для этого перед склеиванием поверхности обрабатывают наждачной бумагой.

Электродуговая сварка является наиболее распространенным способом получения неразъемных соединений. Источником тепла при сварке является электрическая дуга. В этом случае кромки соединяемых деталей, основной и при необходимости присадочный материал, нагревается до расплавленного состояния, образуя общую сварочную ванну. После удаления источника нагрева металл ванны кристаллизуется, образуя сварной шов, соединяющий свариваемые поверхности в одно целое (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Электродуговая сварка при выполнении однослойного шва: а) — торцевого; б) — кромочного

На практике применяются два способа электродуговой сварки (рис. 7.2): неплавящимся а) и плавящимся б) электродами.

Рис. 7.2. Схемы электродуговой сварки: 1-держатель, 2- электрод, 3- электрическая дуга, 4- присадочный металл, 5- свариваемая деталь, 6- гибкий провод

Сварка на постоянном токе осуществляется как при прямой, так и обратной полярностях. При прямой полярности электрод присоединяют к отрицательному полюсу генератора, а изделие - к положительному; при обратной - наоборот: электрод присоединяют к положительному полюсу генератора, а изделие - к отрицательному (рис. 7.2, а, б). При сварке с обратной полярностью дуга получается менее устойчивой.

Клёпка, лужение, паяние.

Клепка – это операция получения неразъемного соединения материалов с использованием стержней, называемых заклепками. Заклепка, заканчивающаяся головкой, устанавливается в отверстие соединяемых материалов. Выступающая из отверстия часть заклепки расклепывается в холодном или горячем состоянии, образуя вторую головку.

Заклепочные соединения применяются:

в конструкциях, работающих под действием вибрационной и ударной нагрузки, при высоких требованиях к надежности соединения, когда сварка этих соединений технологически затруднена или невозможна;

когда нагревание мест соединения при сварке недопустимо вследствие возможности коробления, термических изменений в металлах и появляющихся значительных внутренних напряжениях;

в случаях соединения различных металлов и материалов, для которых сварка неприменима.

Для выполнения заклепочных соединений применяются следующие виды заклепок: с полукруглой головкой, с потайной головкой, с полупотайной головкой, трубчатая, взрывная, разрезная (рис. 29). Кроме того, применяются заклепки с плоскоконической головкой, с плоской головкой, с конической головкой, с конической головкой и подголовкой, с овальной головкой.

Заклепки изготавливаются из углеродистой стали, меди, латуни или алюминия. При соединении металлов подбирают заклепку из того же материала, что и соединяемые элементы.

Заклепка состоит из головки и цилиндрического стержня, называемого телом заклепки. Часть заклепки, выступающая с другой стороны соединяемого материала и предназначенная для формирования замыкающей головки, называется ножкой

Рис. 29. Заклепки:

а – с полукруглой головкой; б – с потайной головкой; в– с полупотайной головкой; г – трубчатая; д – взрывная; е – разрезная

Длина заклепки с полукруглой головкой измеряется до основания головки (длина тела), длина заклепки с потайной головкой измеряется вместе с головкой, длина заклепки с полупотайной головкой измеряется от грани перехода сферы к конусу до торца тела заклепки.

Диаметр заклепки определяется диаметром тела и измеряется на расстоянии 6 мм от основания головки. Диаметр отверстия под заклепку при горячей клепке должен быть на 1 мм больше диаметра заклепки.

Стальную заклепку диаметром до 14 мм можно расклепывать в холодном состоянии. Заклепки диаметром более 14 мм клепаются в горячем состоянии. Диаметры заклепок от 10 до 37 мм увеличиваются через 3 мм.

При клепке используются просверленные, проколотые или пробитые отверстия. При прочных, плотных и прочно-плотных заклепочных соединениях используются исключительно просверленные отверстия.

Заклепочные соединения бывают внахлестку, встык с одной накладкой, встык с двумя накладками симметрично, встык с двумя накладками несимметрично (рис. 30).

Рис. 30. Виды заклепочных соединений:

а – внахлестку; б – встык с одной накладкой; в – встык с двумя накладками, симметричные; г – встык с двумя накладками, несимметричные

С точки зрения прочности и плотности используются следующие виды заклепочных соединений: прочные, от которых требуется только механическая прочность; плотные, к которым предъявляются только требования плотности и герметичности; прочно-плотные, от которых помимо механической прочности требуется также герметичность соединения. Последнее достигается увеличением головки и наличием подголовка заклепки, достаточно частым размещением заклепок подчеканкой обреза соединяемых листов и головок заклепок.

Заклепочные швы делятся на продольные, поперечные и наклонные. Они могут быть однорядные, двухрядные и многорядные (параллельные и с шахматным расположением заклепок). Швы могут быть полные и неполные (рис. 31).

Рис. 31. Виды заклепочных швов:

а – однорядный; б – двухрядный; в – многорядный полный; г – многорядный неполный

Перед клепкой различных видов заклепочных соединений следует определить шаг клепки (шаг данного ряда – это расстояние между двумя ближайшими заклепками в этом ряду, шаг шва – это наименьшая кратность всех шагов в рядах) и расстояние от оси заклепок до края полосы.

В зависимости от диаметра заклепки, потребности и вида клепки используются ручная и механическая клепка.

Замыкающую головку получают ударной клепкой и клепкой давлением. Ударная клепка универсальная, но шумная; клепка давлением более качественна и бесшумна.

Для ручной клепки используются молотки для формирования головки заклепки, обжимки, поддержки, прихваты и клещи.

Для механической клепки используются пневматические или электрические молотки, клепальные клещи, подпоры подголовки заклепок, консоли. На больших промышленных предприятиях используются клепальные машины – эксцентриковые и гидравлические.

Заклепки можно нагревать в кузнечном горне, контактно, токами промышленной частоты на электрических нагревательных установках, а также газовым пламенем.Неправильная клепка имеет место вследствие недогретой или перегретой заклепки, плохой подгонки друг к другу соединяемых элементов, ошибки при формировании головки, чрезмерно короткого или длинного тела заклепки, искривления тела заклепки в отверстии, а также из-за слишком глубокого отверстия, просверленного для потайной головки.

Для клепки необходимо использовать исправный инструмент. На руки следует надеть рукавицы, глаза защитить очками. Следует правильно установить головку заклепки в поддержку или консоль, правильно установить обжимку на тело заклепки. Во время клепки нельзя касаться обжимки рукой.

Пайка – это процесс создания неразъемного соединения металлов с помощью присадочного связующего материала, называемого припоем, причем припой в процессе пайки доводится до жидкого состояния. Температура плавления припоя значительно ниже, чем соединяемых металлов.

Неразъемное соединение металлов пайкой может быть выполнено паяльником, в газовом пламени, пайкой в печах, в ванне, химическим способом, автогенной пайкой и др.

Для пайки припоем необходимы паяльники, припои, а также очищающие, травящие и предупреждающие окисление поверхности во время пайки средства.

Паяльник – это ручной инструмент различной формы и массы. Часть паяльника, которой непосредственно паяют, выполняется из меди. Нагрев медной части паяльника можно производить с помощью электричества (электрический паяльник), над газовым пламенем (газовый паяльник) или в горне.

Для нагрева паяльников и некоторого прогрева соединяемых металлов могут применяться паяльные бензиновые лампы (рис. 35).

Рис. 35. Паяльники:

а – обычный, нагреваемый пламенем; б – электрический; в – паяльная лампа

Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые (с добавлением или без добавления сурьмы). Температура плавления этих припоев от 183 до 305 °C.

Твердость припоя определяется маркой и химическим составом применяемых для припоя металлов. Припои делаются на основе меди, латуни, серебра, никеля и алюминия. Кроме того, различают жаропрочные и нержавеющие припои на основе никеля, марганца, серебра, золота, палладия, кобальта и железа. Температура плавления твердых припоев составляет от 600 до 1450 °C

К химическим очищающим и травящим средствам относятся: соляная кислота, хлорид цинка, бура, борная кислота, нашатырь. Можно очистить поверхность механическими средствами, абразивным материалом или напильником либо металлическими щетками. Во время пайки поверхность предохраняется от окисления такими средствами, как стеарин, скипидар и канифоль.

Хлорид цинка – это химическое соединение соляной кислоты с цинком. Получают его путем помещения в разбавленную соляную кислоту кусочков цинка. После окончания реакции (прекращение выделения водорода) хлорид цинка следует слить в другую посуду, оставив осадок в прежней посуде. Разбавлять кислоту следует путем добавления в нее воды, а не наоборот.

Мягкие припои применяются для неразъемного соединения и уплотнения металлов при незначительных требованиях к прочности и выносливости соединения на растяжение и удар, твердые припои – для неразъемных и герметичных соединений большой прочности и выносливости на растяжение и удары.

Припои выпускаются в виде листа, ленты, прутков, проволоки, сеток, блоков, фольги, зерен, порошков и паяльной пасты.

Лужением называется покрытие поверхности металлических изделий тонким слоем олова или сплавом на основе олова. Цинкование производится способом холодного электролитического или горячего покрытия металлических изделий тонким слоем цинка. Лужение и цинкование применяются, например, в слесарном деле при производстве бытовых изделий, в пищевой промышленности, в строительстве как средство для защиты от коррозии, окисления и образования химических соединений, вредных для здоровья и разрушающих металл.

Для лужения и цинкования в зависимости от детали и ее назначения нужно иметь чистое олово, цинк или их сплавы, паяльную лампу либо газовую горелку, очищающие средства, необходимые для обезжиривания и очистки поверхностей, подвергающихся лужению или цинкованию, ванны для плавки олова или цинка, обтирочный материал и клещи.

Подшипниковый сплав – это сплав металлов (олова, свинца, меди, сурьмы и др.), служащий для изготовления вкладышей подшипников скольжения заливкой. Во вкладышах из подшипникового сплава при вращении в них валов возникает очень незначительное трение.

Подбор наиболее соответствующих заданным условиям подшипниковых сплавов производят с учетом их физико-механических свойств, в частности антифрикционных свойств, способности выдерживать определенные давления и температуры, твердости, вязкости, литейных качеств и др.

Свойства подшипникового сплава определяет его главный компонент.

Различают подшипниковые сплавы на оловянной, свинцовой, алюминиевой, кадмиевой, цинковой, медной (бронза, латунь) и других основах. Чаще всего используют подшипниковые сплавы на основе олова, свинца или меди.

Жидкий подшипниковый сплав получают в графитовом или чугунном тигле. Тигель подогревают паяльной лампой, на кузнечном горне или пламенем газовых горелок.

Температура отливки подшипниковых сплавов на основе олова или свинца составляет от 450 до 600 °C. Температура плавления бронзы составляет от 940 до 1090 °C. На расплавленный подшипниковый сплав перед разливкой насыпается измельченный древесный уголь, который предохраняет сплав от окисления.

Металлизация напылением – это нанесение металлического покрытия на поверхность изделия путем разбрызгивания под давлением расплавленного металла.

Эта операция выполняется с помощью специальных пистолетов. Металлизация применяется с целью предохранения изделий от коррозии, а также для ремонта изношенных деталей машин, для исправления дефектных отливок, а также для исправления дефектов, возникающих в результате обработки резанием.

Тема 12: «Клёпка»

Клепка — это получение неразъемных соединений при помощи заклепок, применяемых при изготовлении металлических конструкций (фермы, балки, различного рода емкости и рамные конструкции).

Заклепка представляет собой цилиндрический стержень из пластичного металла, на одном конце которого выполнена головка, называемая закладной. В процессе выполнения операции клепки второй стороне стержня, устанавливаемого в отверстия соединяемых заготовок, образуется вторая головка заклепки, которую называют замыкающей. Закладная и замыкающая головки в основном бывают полукруглыми и потайными. Необходимость применения пластичного металла для изготовления заклепок связана с тем, что ее головки образуются в результате пластического деформирования стержня заклепки. При выполнении заклепочных соединений заклепки следует выбирать из того же материала, из которого выполнены детали, подлежащие соединению. Это предупреждает появление гальванических пар, приводящих к коррозии в месте соприкосновения заклепки и детали. Процесс клепки состоит из двух этапов — подготовительного и собственно клепки.

Подготовительный процесс клепки включает в себя сверление или пробивку отверстия под заклепку и формирование углубления в нем с помощью зенкования под закладную и замыкающую головки, если это необходимо. Собственно клепка включает в себя установку заклепки в подготовленное отверстие, натяжку склепываемых заготовок, формирование замыкающей головки и зачистку после клепки. В зависимости от характера заклепочного соединения клепка выполняется холодным (без нагрева) и горячим (с предварительным нагревом заклепки до температуры 1000… 1 100°С) способом. На практике горячая клепка применяется в тех случаях, когда используются стальные заклепки диаметром свыше 12 мм.

Типы заклепок и заклепочных швов:

Наиболее часто при монтажных работах применяются типы заклепок с полукруглой и потайной головкой. В связи с тем, что заклепки с потайной головкой недостаточно прочно соединяют детали в месте клепки, их применение ограничено.Такой тип заклепок используются только в тех случаях, когда их головки по условиям эксплуатации конструкции не должны выступать над ее поверхностью. В зависимости от назначения и условий эксплуатации возможно употребление заклепок и с другими формами головок

При ручной клепке применяют слесарные молотки с квадратным бойком, поддержки, обжимки, натяжки и чеканы.Массу молотка выбирают в зависимости от диаметра заклепки.

Инструменты для ручной клёпки.

Поддержки являются опорой при расклепывании стержня заклепок. Форма и размеры поддержек зависят от конструкции склёпываемых деталей и диаметра стержня заклепки, а также от выбранного метода клепки (прямой или обратный). Поддержка должна быть в 3. 5 раз массивнее молотка.

Обжимки служат для придания замыкающей головке заклепки после осадки требуемой формы. На одном конце обжимки имеется углубление по форме головки заклепки.

Натяжка представляет собой бородок с отверстием на конце; она применяется для осаживания листов.

Чекан представляет собой слесарное зубило с плоской рабочей поверхностью и применяется для создания герметичности заклепочного шва, достигаемой обжатием (подчеканкой) замыкающей головки и края листа.

Прочный шов применяется в тех случаях, когда необходимо получить соединение повышенной прочности. Как правило, это соединения в различных несущих конструкциях: балки, колонны, подъемные сооружения и другие подобные конструкции.

Плотный шов используется при клепке резервуаров и сосудов для жидкостей, трубных соединений для транспортировки газов и жидкостей под небольшим давлением.

Прочноплотный шов служит для соединения деталей в устройствах и конструкциях, работающих под большим давлением, например в паровых котлах.

По взаимному положению деталей соединения различаются два типа швов: встык и внахлестку. Соединение деталей встык осуществляется с помощью накладок. В соединении используется одна или две накладки. Заклепки при любом виде соединения можно располагать в один, два, три и более рядов. В зависимости от количества рядов заклепок в соединении различают одно-, дву- и многорядные заклепочные соединения.

Независимо от применяемых инструментов и приспособлений склёпываемые детали располагают таким образом, чтобы закладные головки заклёпок находились сверху. Это позволяет вставлять заклёпки предварительно.

Необходимое количество, диаметр и длину заклёпок определяют расчётным путём.

Длина l(мм) стержня заклёпки для образования замыкающей потайной головки определяется по формуле l=S+(0,8…1,2)d, гдеS– толщина склёпываемых листов, мм; d – диаметр заклёпки, мм.

Для образования полукруглой замыкающей головки l=S+(1,2…1,5)d.

По расчётному значение подбирают ближайшее большее значение из числа длин заклёпок, предусмотренных стандартом.

Расстояние от центра до края склёпываемых листов должно составлять 1,5d.

Диаметр отверстия должен быть больше диаметра заклёпки.

Расстояние между заклепками в соединении выбирается в зависимости от типа соединения (однорядное или двурядное). В однорядных швах расстояние между осями заклепок (шаг) должно быть равно трем диаметрам заклепки, а расстояние от края соединяемых деталей до оси заклепок в соединении должно составлять не менее полутора диаметров. При выполнении двухрядных швов это расстояние соответственно должно быть равно четырем диаметрам заклепки и полутора, как и в однорядном соединении. Расстояние между рядами заклепок в таких соединениях должно составлять два диаметра.

При выполнении клепки крупногабаритных деталей широко применяются ручные механизированные инструменты и стационарное клепальное оборудование.

Наиболее распространенным механизированным инструментом для клепки являются пневматические (реже электрические) клепальные молотки, имеющие различные конструкции.

• При клепке следует выполнять общие требования техники безопасности (работать исправным инструментом, на рабочем месте не держать ничего лишнего и т. д.).

• При регулировании пневматического инструмента нельзя пробовать молоток, придерживая обжимку руками, так как из-за большой силы удара удержать ее очень трудно, в результате могут быть повреждены руки. Поддержку не следует сжимать в руках, ее лишь надо направлять на заклепку.

• Клепка сопровождается резким стуком, вредно действующим на слух и нервную систему работающих и понижающим производительность труда.

Клепка металла

Сварка – пожалуй, лучший способ соединения деталей, но не везде эта технология применима из-за особых условий. На помощь приходит клепка металла – скрепление частей изделия между собой механическим способом. Сам процесс – легок и прост и длится всего пару секунд. Главное – правильно подобрать комплектующие.

Мастеру придется приобрести заклепки, стержни и головки, а также специальные инструменты (хотя можно обойтись и молотком). Однако подбирать все материалы следует, исходя из параметров металла, который будет подвергнут клепке. На что обращать внимание при выборе комплектующих и как скреплять металл, подробно рассказано ниже в статье.

Процесс клепки металла

Технологический процесс, во время которого происходит скрепление металлических деталей при помощи заклепок, называется клепкой. Для работы используется специальный инструмент, который бывает как пневматическим, так и ручным.

Данный способ соединения используется, как правило, в том случае, когда сварка не может быть применена.

Среди домашних мастеров слесарного дела популярность клепки металла обусловлена простотой данного процесса.

В сделанное заранее сквозное отверстие вставляется крепежный элемент (заклепка), состоящий из шляпки, которая в процессе упирается в поверхность одной из соединяемых деталей, и стержня, выходящего с противоположной стороны гнезда за пределами второй.

В результате воздействия внешней силы происходит расплющивание последнего с образованием замыкающей головки, которая позволяет обеспечить:

фиксацию заклепки в монтажном отверстии;
надежное соединение деталей.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Перечисленные классы сварки включают в себя разнообразные виды сварочных работ, где в качестве главного критерия для разделения выступает источник энергии, воздействующий на поверхности.

Клепка листового металла может быть холодной и горячей. Выбор той или иной технологии осуществляется в зависимости от ситуации:

Горячая клепка металла. Соединение элементов осуществляется с помощью нагретого стержня. Необходимая температура определяется по цвету металла, он должен быть красным. Для этой технологии используются стержни, толщина которых не менее 8 мм.
Холодная клепка. Этот вид соединения используется чаще всего, особенно в домашних условиях и небольших мастерских. Как правило, холодная клепка применяется для соединения деталей, которые не будут впоследствии испытывать на себе большие нагрузки. В данном случае толщина стержня должна быть не более 8 мм.

Типы заклепочных соединений

По типу соединения металлических пластин заклепочные швы могут быть двух типов:

внахлест, когда одна деталь накладывается на другую;
встык – для соединения используются плоские накладки (одна или две) таким образом, чтобы боковые поверхности изделий соприкасались.

Есть еще один критерий, который касается расположения заклепок. Во время соединения деталей они могут монтироваться в один ряд или несколько, а также в шахматном порядке или одна напротив другой.

Заклепочные швы бывают разных видов, выбор делается в зависимости от того, где они будут использоваться:

Прочные – применяются для клепки опор несущих конструкций (колонн, металлических балок, деталей мостов).
Прочноплотные – швы, обеспечивающие не только прочное соединение, но и герметичное. Поэтому они используются для клепки котлов, трубопроводных магистралей, которые постоянно испытывают воздействие повышенного давления газа или жидкости.
Плотные – используются, когда главным параметром соединения деталей является прочность шва. Часто они встречаются в цистернах, резервуарах, слабонагруженных трубопроводах разной степени сложности.

Виды заклепок, стержней и головок

Виды заклепок для клепки металла:

Полутрубчатые – отличаются простотой монтажа, но малой прочностью. Их можно использовать для клепки металлических изделий, которые не будут подвергаться большой нагрузке механического характера.
Пистонные – больше подходят для мягких металлов и отличаются простотой монтажа. Используются в основном для простых соединений.
Закладные, вытяжные – заклепки, состоящие из двух частей и отличающиеся удобной установкой.
Стандартные – применяются для создания разных видов швов.

Если планируется соединять тонкостенные элементы, то применяются заклепки резьбовые или гаечные.

В зависимости от типа стержня заклепки делятся на:

Пустотелые – в стержне есть отверстие цилиндрической формы. Их нельзя использовать для соединения изделий, которые будут подвергаться высоким нагрузкам. Однако плюс в том, что их можно легко расклепать.
Полупустотелые – там, где находится закладная головка, стержень сплошной.
Сплошной стержень – подходят для соединения деталей, которые будут подвергаться высоким нагрузкам, однако при этом их сложно монтировать.

Что касается головок заклепок, то они тоже бывают разными: цилиндрическими, коническими и полукруглыми.

Критерии выбора заклепок

В зависимости от того, какой толщины металлические листы планируется соединять, подбираются заклепки. Кроме того, учитывается и диаметр стержня.

Диаметр крепежного элемента рассчитывается следующим образом: толщина металлических заготовок умножается на два. Что касается длины, то он должен быть равен как минимум двум диаметрам стержня.

Для клепки металла размеры используемого крепежного элемента составляют:

диаметр – от 1 до 36 мм;
длина – от 2 до 180 мм.

Многие заблуждаются, думая, что чем толще стержень, тем прочнее соединение. На самом деле все зависит от того, из какого материала изготовлена заклепка.

Крепежные детали, которые используются для клепки металла, должны быть изготовлены из того же материала, что и соединяемые изделия. Выполнение данного требования позволит исключить электромеханическую коррозию.

Если же говорить о пластинах, изготовленных из меди, то для их скрепления могут использоваться заклепки не только из этого же металла, но и латунные.

Инструменты для клепки металла

Для клепки металла используются инструменты и приспособления, без которых осуществить данный процесс не получится:

Слесарный молоток

Если клепку металла планируется проводить постоянно, то лучше приобрести набор таких молотков. При этом главное условие – боек должен иметь квадратную форму.

Чтобы правильно подобрать инструмент, необходимо знать длину заклепок и их диаметр. Именно от этих параметров зависит площадь бойка и вес головки молотка. Нужно понимать, что от массы последнего элемента зависит многое во время клепки металла:

если головка молотка будет слишком тяжелой, то при неприцельном ударе заклепка может быть безвозвратно повреждена;
при слишком легком элементе процесс расклепывания может затянуться.

Площадь бойка слесарного молотка прямо пропорциональна диаметру заклепочной шляпки. И та, и другая характеристика инструмента в численном выражении прописаны в ГОСТ 2310-77. И, несмотря на то, что площадь там не указана, есть данные относительно размеров стороны бойка, поэтому вычислить ее несложно.

В таблице можно найти информацию относительно веса головки для инструмента с такой конфигурацией бойка (по ГОСТу 2310-77), а также длину стороны для разных типов элемента:

Обозначения головок молотков по ГОСТ 2310-77

Сторона квадрата ударной плоскости бойка (мм)

Номинальный вес квадратных головок молотков (кг)

Профессионалы рекомендуют использовать определенный инструмент в зависимости от диаметра заклепки (D):

молоток с головкой весом 0,4 кг для D = 4-5 мм;
молоток с головкой весом 0,5 кг для D = 6–8 мм.

Натяжка

Представляет собой бородок с проделанным на конце гнездом, диаметр которого немного больше, чем у заклепочного стержня. С помощью натяжки осуществляется сжатие металлических пластин перед их сопряжением.

Работа с натяжкой заключается в следующем:

в отверстие вставляется выступающий участок стержня заклепки;
наносится несколько ударов молотком по ударной части приспособления.

В результате поверхности соединяемых металлических листов должны плотно соприкасаться друг с другом. То есть операция закончится полным устранением зазора между ними.

Чекан

На вид данный инструмент напоминает слесарное зубило, но отличается от него формой рабочей части, у чекана она плоская. Используется, чтобы сделать клепочное соединение более герметичным.

Во время процесса зачеканивания происходит уплотнение соприкасающихся плоскостей соединяемых деталей. Объектами применения в данном случае являются замыкающая головка заклепки и края металлической пластины.

Поддержка

Это приспособление необходимо для обеспечения опоры при расклепывании заклепочного стержня. Что касается его формы и размера, то данные параметры определяются, исходя из:

Конструкции деталей, которые планируется соединить.
Диаметра заклепочного стержня.
Способа клепки металла, который может быть двух видов.

Первый – это прямой, когда в лунку поддержки заводится закладная головка, после чего молотком наносятся удары по верхней части обжимки, в результате чего осуществляется образование необходимой формы замыкающего элемента заклепки.

Второй – обратный, который используется в местах с ограниченным доступом. В данном случае удары наносятся по закладной головке крепежного элемента. В результате происходит деформация замыкающей головки в специальной выемке, которая находится в рабочей части поддержки, и она приобретает необходимую конфигурацию.

Поддержка должна весить больше используемого молотка как минимум в три раза (лучше в пять).

Обжимка

Это инструмент в виде стержня с углублением на рабочей части, который используется, чтобы придать замыкающей головке необходимую конфигурацию. Для этого наносятся удары молотком по плоскому торцу. Обжимка производится в одном исполнении, а делается это с целью унификации.

В таблице ниже указаны значения параметров, которые отображены на чертеже:

Диаметр стержня заклепки

Общая длина обжимки (L), мм

Радиус углубления (R), мм

Глубина лунки (h), мм

Диаметр лунки в рабочей части (d1), мм

Диаметр стержня обжимки (D), мм

Как правило, обжимки изготавливаются из инструментальной углеродистой стали высокого качества марки У8А и У7А.

Этапы клепки металла и возможный дефект

Кратко клепка металла состоит из следующих этапов:

Осуществляется подготовка соединяемых изделий.
Делается разметка отверстий.
Производится высверливание гнезд.
Осуществляется зенковка отверстий.
Монтируются заклепки.
Производится обжимка.

Однако перед тем как приступать к основным работам, требуется сделать следующие подготовительные процедуры:

Произвести очистку поверхности металлических листов от грязи, налета и ржавчины.
Наметить места, где будут располагаться отверстия и накернить их, чтобы сверло не уходило в сторону.

Для высверливания отверстий в поверхностях, изготовленных из металла, можно использовать ручной электроинструмент или сверлильный станок, что является более предпочтительным, поскольку он позволяет обрабатывать более толстые детали.

При использовании для клепки металла ручного электроинструмента, необходимо следить за тем, чтобы во время сверления он не отклонялся в сторону. Важно помнить, что пользоваться можно только заточенным сверлом, а в процессе использовать охлаждающие жидкости.

Вставка заклепок состоит из следующих этапов:

В отверстие стержнем снизу вверх вставить крепежный элемент.
Установить под закладную головку поддержку (плоская используется при потайной головке).
Уплотнить детали, осадить в местах клепки, а зазоры между листами устранить при помощи молотка.

Замыкающая головка образуется двумя методами:

Прямым – когда удары молотком по стержню заклепки наносятся со стороны образования замыкающей головки.
Обратным – удары производятся по закладной головке.

Если клепку металла осуществляет новичок, который никогда не сталкивался с данным процессом, то он может допустить ошибки, которые приведут к образованию дефектов:

Если допустить перекос при обжиме, то примыкание замыкающей головки к металлической поверхности будет неплотным.
Если отверстие просверлить не ровно, а под уклоном, то головки будут смещены (в одну сторону или в разные).
При использовании заклепки, изготовленной из материала плохого качества, замыкающая головка при клепке может иметь рваные края.
Когда стержень используется длиннее, чем нужно, или он неровный, головка может оказаться смещенной в сторону.

Техника безопасности при клепке металла

Во время клепки металла нужно обязательно соблюдать правила техники безопасности, которые заключаются в следующем:

До тех пор, пока не осуществлена полная настройка пневматического инструмента, пользоваться им нельзя, поскольку придерживать обжимку руками достаточно сложно из-за того, что удар получается мощным, можно легко получить травму.
Желательно использовать плотные наушники, так как процесс клепки металла сопровождается громкими и резкими звуками, которые отрицательно воздействует на слух и нервную систему.
Прежде чем приступать к работе, инструмент следует проверить и убедиться в том, что он исправный. На рабочем столе не должно быть ничего лишнего (ненужных предметов, приспособлений).
Детали, которые необходимо соединить, следует зафиксировать в тисках.

Если необходимо удалить старые заклепки и соединить детали в том же месте заново, то с помощью острого зубила удаляется полукруглая головка, а остальная часть крепежного элемента выбивается пробойником.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Клепка, развальцовка труб и склеивание

Клепкой называют процесс получения неразъемного соединения с помощью заклепок. Заклепочные соединения применяют при изготовлении металлических конструкций, ферм, балок, емкостей, а также для рам шагающих подов нагревательных печей, соединения монтажных стыков мостовых кранов тяжелого режима работы.

Закладная головка заклепки создается при изготовлении, а замыкающая – при расклепывании стержня заклепки. В соответствии с назначением заклепки имеют различные формы головок и изготовляются из того же металла, что и соединяемые детали. Заклепки, расположенные в один или несколько рядов для получения неразъемного соединения, образуют заклепочный шов.

Заклепочные швы бывают трех типов: прочные, от которых требуется механическая прочность, плотнопрочные и плотные, обеспечивающие герметичность соединения. В зависимости от расположения соединяемых деталей различают соединения нахлесточные, когда один край листа накладывают на другой, и стыковые, в которых соединяемые детали своими торцами плотно примыкают друг к другу и соединяются с помощью одной или двух накладок. В заклепочном соединении заклепки расположены в один, два и более рядов.

При ручной клепке пользуются слесарными молотками с квадратным бойком, поддержками, обжимками, натяжками и чеканками. Молоток выбирают в зависимости от диаметра заклепки:

Диаметр заклепки, мм	2…2,5	3…3,5	4…5	6…8
Масса молотка, г	100	200	400	500

Поддержка служит опорой при расклепывании стержня заклепок и должна быть в 3–5 раз массивнее молотка. Обжимка служит для придания требуемой формы замыкающей головке заклепки после осадки. На рабочем конусе обжимки имеется углубление по форме головки заклепки. Натяжка представляет собой стержень с отверстием на конце диаметром на 0,2 мм больше диаметра стержня заклепки.

Чекан — слесарное зубило с плоской рабочей частью; применяется для создания герметичности заклепочного шва, достигаемой подчеканкой замыкающей головки и края листов.

Длина стержня заклепки зависит от толщины скрепляемых листов и формы замыкающей головки. Для образования потайной замыкающей головки стержень должен выступать на 0,8…1,2 диаметра заклепки, для полукруглой головки — на 1,2…1,5 диаметра заклепки. Диаметр заклепки выбирают в зависимости от толщины пакета склепываемых листов.

Диаметр отверстия под заклепку должен быть больше диаметра заклепки на 0,1…0,2 мм при точной сборке и на 0,3…1,0 мм при грубой. Выбор диаметра сверла для отверстия под заклепку выполняют по следующим данным:

Диаметр заклепки, мм	2,0	2,3	2,6	3,0	3,5	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0
Диаметр сверла:
точная сборка	2,1	2,4	2,7	3,1	3,6	4,1	5,2	6,2	7,2	8,2
грубая сборка	2,3	2,6	3,1	3,5	4,0	4,5	5,7	6,7	7,7	8,7

Различают два метода клепки: прямой с подходом к закладной и замыкающей головкам и обратный с односторонним подходом, когда доступ к замыкающей головке невозможен. Прямой метод клепки характеризуется тем, что удары молотком наносят по стержню со стороны замыкающей головки. Выполняют заклепочное соединение в такой последовательности.

Выбирают базу для разметки (обработанные кромки или осевые линии), наносят осевые риски и накернивают центры отверстий под заклепки. При этом шаг t = 3d между заклепками, а расстояние a = 1,5d от центра крайней заклепки до края кромки детали для однорядного шва; для двухрядного шва t = 4d; a = 1,5d. Детали совмещают и сжимают их вместе ручными тисками или струбцинами. По разметке сверлят отверстия под заклепки во всех деталях одновременно. Для заклепок с потайными головками зенкуют гнезда под головки на глубину 0,8 диаметра стержня заклепки, для заклепок с полукруглыми головками снимают сверлом или зенковкой фаски 1…1,5 мм. В отверстие снизу вводят стержень заклепки, под закладную головку подводят поддержку.

После этого осаживают детали в месте клепки с помощью натяжки, которую устанавливают на выступающий конец стержня заклепки и ударами молотка по вершине натяжки устраняют зазор между склепываемыми деталями. Несколькими ударами молотка осаживают стержень крайней заклепки, а затем боковыми ударами молотка придают полученной головке необходимую форму и окончательно оформляют замыкающую головку с помощью обжимки.

Подобным способом расклепывают другую крайнюю заклепку. Клепку проводят от крайних заклепок к центру через два-три отверстия, после чего осуществляют клепку остальных заклепок. При обратном методе клепки удары молотком наносят по закладной головке через оправку с внутренней сферической поверхностью.

Кроме глухих неподвижных соединений склепывают шарнирные соединения (в плоскогубцах, кусачках, пассатижах и т.д.). Пустотелые заклепки, применяемые для соединения деталей из металла, фибры, картона, кожи и пластмассы, устанавливают в аналогичной последовательности. Замыкающие головки расклепывают с помощью специальных обжимок либо развальцовывают на сверлильном станке, формируя замыкающую головку.

При соединении крупных деталей применяют горячую клепку, которую выполняют пневматическим клепальным молотком. В этом случае работу ведут вдвоем. В готовое отверстие вставляют заклепку с потайной закладной головкой и прижимают к ней поддержку. С противоположной стороны устанавливают натяжку на ударник молотка. Удерживая натяжку, включают молоток, который наносит удары по натяжке до плотного соприкосновения склепываемых поверхностей. Затем несколькими ударами молотка осаживают выступающий стержень, формируя замыкающую головку заклепки. В такой же последовательности выполняют клепку остальных заклепок.

Развальцовка труб — процесс расширения их концов в холодном состоянии в отверстиях. Такое соединение, выполненное качественно, обеспечивает его прочность и плотность. Наружный диаметр трубы, вставляемой в ее отверстие, меньше, чем само отверстие. Зазор считается нормальным, если он составляет 1 % от значения наружного диаметра трубы. Овальность и конусообразность отверстия не должна превышать 0,2 мм.

После установки трубы в отверстие вальцовочным инструментом начинают расширять трубу. В металле последней возникают пластические деформации; при этом она расширяется и закрепляется в отверстии. Во время привальцовки деформируется только труба. При дальнейшем расширении она начинает давить на стенки отверстия трубы, в которых возникают упругие деформации. При этом металл стенок отверстия будет давить на поверхность трубы; возникнут сжимающие силы, которые и обеспечат прочность и плотность соединения.

При дальнейшем вальцевании в стенках отверстия возникают пластические деформации, а сама труба становится тоньше. Перевальцовывание может привести к потере прочности и плотности соединения. При недовальцованной трубе металл отверстия слабо обжимает трубу и не обеспечивает необходимых прочности и плотности.

Прочность соединения значительно увеличивает коническое расширение концов вальцуемых труб. Длина выступающих концов труб при отбортовке равна (11 ± 4) мм для труб диаметром 51…60 мм. Перед началом развальцовывания концы труб и отверстия зачищают до металлического блеска. Проверяют работу вальцовки на контрольном образце трубы.

Для вальцевания применяют косые вальцовки: крепежные КВК и бортовочные КВБ (рис. 1), которые состоят из цилиндрического корпуса 2 с прорезями, вальцевочных роликов 3, конуса 4 и бортовочных роликов 1. При вращении конуса 4 наклонные торцы роликов 3 давят на корпус 2 и обеспечивают самопроизвольную подачу вальцовки по внутренней поверхности трубы.

Рис. 1. Схема вальцовки

Одновременно с этим ролики, обкатывая под наклоном конус, стремятся продвинуть его относительно корпуса вальцовки вперед. Втягиваясь, конус раздвигает ролики, которые, в свою очередь, расширяют трубу. Происходит развальцовка трубы. В отличие от крепежной вальцовки, у которой только три вальцовочных ролика, на бортовочной закреплены еще и бортовочные ролики. Так как конусность конуса 4 и вальцовочных роликов 3 одинаковая, раздача трубы получается цилиндрической. Бортовочные ролики создают угол отбортовки 15°. Приводом для косых вальцовок служат пневматические или электрические ручные машины.

Если вальцовка работает хорошо, расширение конца трубы будет цилиндрическим, переход от развальцовочного к бортовочному участку — без уступов и подрезов. Привальцовку труб выполняют крепежной вальцовкой, которую вставляют в конец трубы и вращают конус по часовой стрелке до устранения зазора. В связи с тем что труба имеет овальность, первые два оборота конуса осуществляют с силой, нажимая на вальцовку. Вращая конус в обратную сторону, извлекают вальцовку из прихваченного конца. Если труба привальцована хорошо, то она не должна качаться в отверстии и при ее обстукивании не возникает дребезжащего звука. После привальцовки труба развальцовывается с одновременной отбортовкой косой бортовочной вальцовкой.

Склеивание является современным методом получения неразъемных соединений деталей путем введения между сопрягаемыми поверхностями слоя специального вещества, которое способно непосредственно скреплять эти детали. Важное преимущество склеивания – возможность получения соединений из разнородных металлов и неметаллических материалов. В процессе склеивания можно избежать появления внутренних напряжений и деформаций детали. Недостатками клеевых соединений являются их низкая термостойкость (Т ≤ 100 °С), склонность к ползучести при длительном воздействии нагрузок, а также длительная выдержка при полимеризации. Склеивание применяют для соединения металлических и неметаллических деталей, в том числе труб; заделки трещин и раковин в деталях; восстановления неподвижных посадок и т.п.

Технологический процесс склеивания для всех склеиваемых материалов и марок клеев состоит из следующих этапов: подготовки поверхностей к склеиванию и подготовки клея; нанесения клея на склеиваемые поверхности; выдержки после нанесения клея; сборки склеиваемых деталей; склеивания при определенных температуре и давлении с последующей выдержкой; очистки шва от подтеков клея и контроля качества клеевых соединений.

Подготовка поверхностей к склеиванию сводится к механической подгонке, приданию необходимой шероховатости, очистке от грязи и масла, тщательному обезжириванию.

Нанесенный слой клея должен быть равномерным при условии отсутствия в нем пузырьков воздуха. Клеи могут быть жидкие, пастообразные или в виде клеящей пленки. Наиболее удобны клеящие пленки, которые не требуют специального регулирования толщины клеевого слоя.

Вручную клей наносят кистью или шпателем. Жидкие клеи удобно наносить пульверизатором. Во время выдержки после нанесения клея происходит испарение из него влаги и летучих веществ; клей приобретает нужную вязкость, уменьшается усадка клеевого шва.

Совмещение склеиваемых поверхностей, исключающее самопроизвольное смещение, выполняют с помощью струбцин, зажимных приспособлений и т.п. Процесс склеивания и отверждения должен происходить в определенном режиме: при давлении 0,3…1 МПа; температуре 5…250 °С, времени выдержки 5 мин…30 ч. При склеивании используют механические, пневмо7 и гидропрессы, установки с газовым или электронагревом, горелки и т.п. Контролируют клеевое соединение внешним осмотром, испытанием на прочность и герметичность. Качество склеивания считается удовлетворительным, если разрушение произошло по материалу детали, а не по клею. Наиболее широко применяют клеи, приведенные в табл. 23.

Применение клеевых соединений при изготовлении и монтаже стальных трубопроводов различного назначения по сравнению со сварными и резьбовыми позволяет в 2–3 раза сократить трудоемкость и энергозатраты. Для склеивания стальных трубопроводов разработаны специальные эпоксидные клеи, приведенные в табл. 24: составы I и II — для клеевых соединений бандажного типа, состав III – для клеемеханических соединений, состав IV — для муфтовых и раструбных соединений.

Для трубопроводов применяют клеевые соединения бандажного типа, клеемеханические, муфтовые и раструбные с использованием специальных материалов (табл. 25).

Клеевые соединения бандажного типа (рис. 2, а, б) получают методом многослойной намотки на концы стыкуемых труб ленты из стеклоткани с нанесенным на нее слоем эпоксидного клея. Фиксацию стыков обеспечивают применением струбцин с призмами, бандажа из металлической ленты, опор и подвесок.

Стыки труб склеивают при температуре окружающего воздуха не ниже 5 °С. Концы труб зачищают на ширине В = 0,7 Dн, где Dн – наружный диаметр трубы. Склеиваемые поверхности после очистки обезжиривают ацетоном или бензином. Клеевой состав готовят, смешивая компаунд и отвердитель.

Таблица 23. Типы клеев и их свойства

Таблица 24. Составы эпоксидных клеев для металлических трубопроводов

Следующей операцией является нанесение клея на подготовленную ленту из стеклоткани. Для этого на горизонтальной поверхности специального стола, покрытого полиэтиленовой пленкой, наносят шпателем полосу клея с некоторым заносом по ширине ленты. По нанесенной полосе клея раскатывают ленту из рулона, затем клеевой состав наносят на поверхность ленты тонким слоем, прилагая к шпателю небольшую силу для внедрения клея в структуру стеклоткани, и снова свертывают в рулон. Расход клея должен составлять не более 300 г на 1 м2 стеклоткани.

Намотку на концы стыкуемых труб подготовленной ленты проводят вручную в радиальном направлении с натягом и без перекосов. Середина ленты при этом располагается над местом стыка концов труб. Клеевое соединение для полного отверждения клея и набора прочности выдерживают в неподвижном положении при температуре воздуха 5…17 °С в течение 4 сут; при температуре 17…25 °С — в течение 2 сут. Для ускорения отверждения клея и повышения прочностных свойств клеевых соединений их выдерживают при температуре 80 °С в течение 3 ч или при температуре 120 °С в продолжение 1,5 ч. Склеенные трубы запрещается перемещать волоком и сбрасывать с транспортных средств.

Таблица 25. Материалы для склеивания трубопроводов

Для получения клеемеханических соединений (рис. 2, в) клей наносят на наружную поверхность конца трубы и внутреннюю поверхность раструба или муфты, затем прямой конец трубы вводят в раструб или муфту и фиксируют обжатием по периметру раструба, после чего клей отверждается. Длину нахлестки принимают равной L = (1,1…1,2)Dн.

Муфтовые и раструбные клеевые соединения (рис. 2, г) отличаются от клеемеханических тем, что в этих соединениях муфты и раструбы не фиксируют.

Читайте также: