Использование заклепок для клепания металла и других материалов

Что такое клёпка

Механическое соединение деталей при помощи ряда заклепок называется клепкой, а само соединение — заклепочным швом. Используется там, где сваривать детали неудобно или соединяются несвариваемые материалы. Клепают не только металлы, таким образом соединяют детали в одежде, аксессуарах и т.д. Но там это больше отделка, нежели нагруженное соединение. Так что дальше пойдет речь о клепке в строительстве или обустройстве дома. В принципе, вместо клепки можно использовать винтовое соединение, но болты с гайками стоят дороже, да и их установка занимает больше времени.

Вот так выглядит заклепочное соединение

Если говорить об установке заборов из профлиста, заклепки более надежны, так как снять их можно только рассверлив крепеж. При установке винтов или саморезов, их можно выкрутить и унести и металл, и метизы. В некоторых случаях клепка более удобна при монтаже кровли из профнастила или металлочерепицы. На крыше установка винтовых соединений проблематична, требует много времени. А заклепками, да при хорошем инструменте, можно справиться за час или даже меньше.

Наиболее частое применение в личном хозяйстве

Как происходит соединение деталей при помощи заклепок? Заклепка устанавливается в подготовленное сквозное отверстие. Она имеет головку, которая упирается в материал и стержень. В процессе клепки конец стержня расплющивается, меняя форму под воздействием силы. Поэтому для этих метизов применяют пластичные металлы.

Немного истории

Не только гвозди можно считать одним из древнейших представителей строительного крепежа, но и заклепки, о которых есть упоминание за 3 тысячи лет до н.э. Соединение элементов с помощью заклепок использовали в древнем Египте, в галло-римскую эпоху, в рассвет эры викингов.

Принцип, применяемый тогда и сейчас, прост: крепеж вставляется в отверстие, а затем «расплюшивается» с другой стороны. Соединение держится и не расходится за счет двух головок, обхватывающих элементы конструкции, которые в диаметре больше самого отверстия. Под действием силы на место скрепления материал соединяющего стержня практически проникает в материал стенок рабочей конструкции, заполняет все возможное пространство. Отсюда и прочность соединения.

Самым известным сооружением, элементы которого соединены посредством заклепок, является Эйфелева башня. В Санкт-Петербурге подобным чудом строительства своего времени является Большеохтинский мост. Прославленные судостроители, викинги, также применяли закупочные крепления, чтобы прочно зафиксировать обшивку на своих судах для суровых морских походов.

В эпоху развития судостроения и поныне заклепки также широко используются и имеют ряд преимуществ перед сварными конструкциями.

Начиная с 1950х данный крепеж получил наибольшее распространение и благодаря усовершенствованию процесса монтажа.

Виды заклепочных швов

Если говорить о способе соединения листов, то заклепочные швы бывают внахлест (один лист накладывается на другой) и встык. Стыковочные швы могут быть с одной или двумя накладками. С накладками более надежные, применяются в ответственных и нагруженных местах.

Виды заклепочных швов: внахлестку и в стык с накладками

По расположению заклепок:

• однорядные;
• двухрядные;
• многорядные.

Располагаться они могут друг напротив друга или в шахматном порядке. Швы могут быть прочными, плотными (герметичными) или прочно-плотными. Плотные выполняют с помощью эластичных прокладок, закладываемых между соединяемыми деталями. Прочно-плотные применяются, в основном, в котлах. Сейчас их чаще заменят сваркой.

Классификация вытяжных заклёпок

В зависимости от своих технических характеристик крепления этого типа принято классифицировать по материалу изготовления, прочности заклёпки и её совместимости с базовым материалом. При изготовлении гильзы и стержня часто комбинируют алюминий со сталью или с нержавейкой, реже производятся однокомпонентные изделия, выполненные из перечисленных видов металла. Если расположить модификации вытяжных заклёпок по степени прочности материала изготовления гильз и стилетов, начиная с наивысшей, то ряд будет следующим: нержавейка, комбинация нержавеющей стали с алюминием и на последних позициях крепежи из стали из-за высокой степени подверженности такого соединения коррозионным воздействиям.

Виды заклепок

Что такое заклепка? Это цилиндрический стержень из пластичного металла (может быть полым или нет) с головкой определенной формы на одном конце. Эта головка называется закладной. В процессе установки, за счет сплющивания металла стержня со второй стороны, образуется вторая головка. Она называется замыкающей (закрывающей).

Типы заклепок

Могут быть составные заклепки (например, популярные вытяжные или винтовые), которые состоят из корпуса и стержня. Но суть от этого не меняется: закладная головка упирается в материал, а на другом конце, за счет пластичности металла, формируется вторая головка. Просто она формируется за счет того, что стержень вытягивается и расширенной частью сминает вторую часть.

Типы стержней и закладных головок

Заклепки отличаются формой головки и стержнем. По типу стержня они бывают:

• со сплошным стержнем (высокая нагрузочная способность, но тяжело устанавливаются);
• полупустотелые (часть стержня возле закладной головки сплошная, часть — пустотелая);
• пустотелые (головка и стержень имеют цилиндрическое сплошное отверстие, легко расклепываются, но высокие нагрузки не переносят).

  
  Виды заклепок по типу стержня и закладной головки

  Читайте также:  Охотничьи ножи своими руками: изготовление, чертежи, фото и форма лезвия

Заклепки имеют следующие виды головок (на фото выше):

• Полукруглая (высокая и низкая). Иногда называется еще сферической. Наиболее надежные, создают прочный шов.
• Цилиндрической и конической (плоской). Применяются, если соединение находится в агрессивной среде.
• Потайная и полупотайная. Устанавливаются, когда крепеж не должен выступать над поверхностью. Наиболее ненадежное соединение, используется только при необходимости.

Рядом могут быть установлены разные заклепки
Каждый из видов закладных головок встречается с каждым типом стержня. Подбирают их в зависимости от планируемой нагрузки. На максимальные нагрузки нужны метизы со сплошным стержнем и полукруглой головкой. На не слишком нагруженные швы можно применять и пустотелые, но они не обеспечивают герметичности. Если важна такая характеристика, то ставят полупустотелые.

Типы заклепок

Несмотря на то что сварка стала доступной даже непрофессионалу, клепка не теряет популярности. Ведь не все металлы можно варить, да и сварной шов подвержен коррозии. Поэтому постоянно появляются новые разновидности заклепок, так что полного перечня точно нет. Рассмотрим основные и более популярные.

• Классические или обычные. Универсальные, применяются для всех типов швов. Отличить можно внешне — напоминают грибки.
• Полутрубчатые (стержень наполовину полый). Требуют меньше усилий при установке, но и прочность имеют невысокую. Используются в соединениях с небольшой механической нагрузкой.

  
  Классическая и резьбовая заклепки

• Закладные, вытяжные, отрывные или тяговые. Составные (из двух частей) метизы. Хороши тем, что при установке их не надо придерживать со второй стороны шва. Для установки заборов или монтажа кровельных материалов используют именно их.
• Пистонные. Применяются для соединений с малой нагрузкой, делают, в основном, из мягких металлов (алюминий и сплавы, медь).

  
  Гаечные и пистонные заклепки

• Резьбовые (гаечные). Для соединения деталей с тонкими стенками (до 0,3 мм). Отличаются тем, что внутренняя часть имеет нарезанную резьбу, наружная — вертикальную насечку, предотвращающую поворот вокруг своей оси. Внутрь закручивается винт, притягивая свободную часть корпуса к месту соединения. Именно так получается — за счет сминания — закрывающая головка.

Это основные виды заклепок, которые применяются в строительстве, машиностроении и в других областях. В каждом из видов есть свои подвиды, отличающиеся в нюансах.

Вытяжные заклепки

Несколько слов скажем отдельно о вытяжных (закладных) заклепках. Они применяются при крепеже профлиста и металлочерепицы. Именно с ними чаще всего приходится сталкиваться при обустройстве участка. Состоит вытяжная заклепка из трубчатого корпуса и цельного стержня, вставленного внутрь. Они называются составными, так как имеют две независимые части. Также этот крепеж является усиленным — после установки, часть стержня остается внутри, что повышает прочность соединения.

Как работает вытяжная заклепка

Длина корпуса вытяжной заклепки должна быть больше толщины соединяемых деталей. Она вставляется в проделанное заранее отверстие, после чего заклепочник захватывает стержень, вытягивает его через полый корпус. На дальнем конце стержня имеется шарик, который формирует замыкающую головку из развальцованного края корпуса. Лишний стержень удаляется инструментом, но некоторая его часть остается внутри, что делает такое соединение достаточно прочным.

Как понятно из описания, важно правильно подобрать размер заклепки. Слишком короткая не даст сформировать нормальный буртик, что ослабит соединение. Слишком длинный корпус, даст большой люфт, что тоже нехорошо. Так что при подборе этого типа крепежа внимательно смотрите рекомендуемую толщину. Идеально, если ваше соединение приходится на середину диапазона.

Заклепки для соединения рыхлых и мягких материалов

Для соединения мягких и пластичных материалов — пластика, ДСП — перечисленные выше метизы не подходят. Для них есть другой вид аналогичного крепежа. Он отличается не такими большими размерами и меньшей прочностью. Но, при установке, создается меньшее усилие, чтобы не разрушить материалы.

Существуют следующие виды заклепок для соединения пластичных или мягких материалов:

• Лепестковые. При установке корпус заклепки раскрывается на несколько лепестков. Большая площадь контакта такой закрывающей головки позволяет перераспределить нагрузку.

  
  Такие заклепки можно ставить на пластик, ДВП и другие «неметаллы»

• Распорная. Это подвид вытяжной, но с надрезами по корпусу. При установке они складываются, образуя тоже своего рода лепестки, но двойные. При этом головка метиза остается на поверхности детали, не углубляясь в материал.

Есть также пластиковые заклепки. Их делают обычно для мебели, иногда для фиксации декоративных панелей. Такие заклепки больше похожи на винтовые. Нижняя часть разрезана на несколько лепестков, внутри имеется резьба, по которой вкручивается стержень. По мере закручивания, стержень раздвигает корпус, который держится за счет силы трения.

Свойства различных типов заклепок

Первое и одно из самых главных – клепки создают надежное соединение в отличие от шурупов и винтов, и при этом не повреждают материал. Также заклепки занимают крайне мало места и не отличаются сложной спецификой монтажа.

Такие крепежные элементы имеют низкую стоимость и высочайшую практичность, эффективность. За счет этого заклепки наиболее часто применяются в монтажных и реконструкционных работах.

Помимо всего вышеперечисленного, заклепки отличаются следующими преимуществами:

• высочайшей устойчивостью к вибрационному воздействию;

Стоит отметить, что резьбовое соединение под длительной вибрацией ослабевает. У строительных скрепок такой проблемы нет. Они плотно скрепляются с объектом за счет чего вибрация их не рассоединит.

Клепочный швов начнет терять свои свойства только в том случае, если на него будет оказано значительное механическое воздействие примечательное разрывом и срезом. Однако заклепка только разорвется, но не выйдет из соединения.

• различные типы заклепок пользуются колоссальной популярностью;

Востребованность обусловлена тем, что крепежные элементы имеют широкое разнообразие. Поэтому вы всегда выберете наиболее подходящее средство для решения конкретно вашей специфики задач.

«Холодные» скрепки изготовляются с использованием мягких и пластичных металлов. Поэтому они подходят для соединения негабаритных объектов и выполнения несложных реконструкционных работ.

«Горячие» крепежные элементы производятся из твердых марок стали. Их отличительная возможность в том, что они не деформируются без прогрева. Также обеспечивают крайне надежное соединение. Однако у них ограниченная специфика применения. Их можно задействовать только в том случае, когда высокий температурный режим не окажет отрицательного воздействия на деталь.

Клепание металла

Процесс клепки металлов состоит из двух этапов: подготовительного и собственно установки метизов. Подготовка — сверление отверстий, при необходимости раззенковка под потайные головки. Обратите внимание, что потайные головки могут быть с одной (любой) стороны или с двух.

Сам процесс клепки такой:

• вставить заклепку;
• стянуть соединяемые детали;
• сформировать при помощи инструмента замыкающую головку;
• проверить и зачистить соединение.

  
  Так устанавливаются вытяжные заклепки

При хорошем инструменте работа идет быстро. Для частного применения и разовых работ обычно применяют ручные заклепочники. И даже с ними сам процесс (без сверления отверстий) занимает считанные секунды. Если говорить об установке профлиста или металлочерепицы, каждое сделанное отверстие рекомендуется промазать краской — для предотвращения коррозии. Именно эти процессы — сверление и покраска, занимают много времени.

Вообще, есть два способа установки заклепок: холодный и горячий. При горячем место соединения предварительно разогревается до определенной температуры (определяется металлом и толщиной деталей). На практике применяется при монтаже заклепок большого диаметра — 12 мм и более.

Заклепки ставят рядами. Минимальное расстояние между соседними — 4 диаметра, от края листа до центра метиза — не менее чем 1,5 диаметра заклепки. При креплении профлиста, ставят в выемку, не в волну.

УСТАНОВКА ВЫТЯЖНЫХ ЗАКЛЕПОК

1. Заклепку устанавливают в предварительно просверленное отверстие.
2. Установочным инструментом вытягивают сердечник, формируя замыкающую головку заклёпки.
3. После образования замыкающей головки заклепки сопротивление вытягиванию сердечника резко возрастает, и сердечник разрывается по тонкому месту.
4. Установленная заклепка.

Подбор размеров заклепок

Заклепки подбирается исходя из толщины соединяемых металлов. Важны при этом: параметры закладной головки, диаметр стержня. По диаметру стержня определяется диаметр сверла, которое используется для подготовки отверстия в соединяемых деталях. Примерно определить диаметр заклепки можно удвоив толщину соединяемых деталей. Длина стержня — не менее 2 диаметров заклепки, причем выступающая часть должна быть не менее 1,25-1,5 от диаметра.

Вообще, диаметр стержня заклепки может быть от 1 мм до 36 мм, длинна его может быть от 2 мм до 180 мм. Причем больший диаметр не равнозначен большей прочности соединения. Тут играет роль как материал, из которого он изготовлен, так и его тип (полый или цельный). Как же выбрать? По характеристикам заклепок. Вы ведь выбираете их под соединение определенных материалов определенной толщины. Примерно знаете и нагрузку, которая будет прилагаться на соединение. Поэтому при подборе обращайте внимание на то, что рекомендует производитель.

Как подобрать заклепку по толщине скрепляемого материала? По указаниям производителя, но в общем, диаметр стержня должен быть не менее двойной толщины материалов

Обязательно указывается:

• Рекомендуемый диаметр под соединение. Вам остается только подобрать сверло и сделать ровное отверстие без заусенцев.
• Минимальная и максимальная толщина соединяемого пакета. Важно чтобы ваше соединение находилось в указанном диапазоне.
• Усилие на срез. Это та нагрузка, приложенная к соединению перпендикулярно, которую заклепка выдерживает без разрушения.
• Усилие на разрыв. При какой нагрузке вдоль заклепки она разрушится.

Именно усилие на разрыв и срез определяют прочность будущего шва. Чем больше эти значения, тем большие нагрузки выдержит.

Материалы изготовления

В качестве исходного сырья для вытяжных заклёпок используют самые разнообразные материалы. Это позволяет использовать метизы практически во всех видах ремонтно-строительных работ. Для изготовления заклёпок используют ряд материалов, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны и определяет место установки будущих изделий.

Алюминий

Часто используют его анодированную или лакированную модификацию. Алюминиевые заклёпки отличаются небольшим весом и низкой стоимостью, однако, по показателям прочности несколько уступают стальным моделям. Изделия используются для скрепления лёгких металлов, пластика и нашли широкое применение в электротехнике.

Нержавеющая сталь

Также используется в нескольких модификациях. Так, марка А-2 считается одной из самых устойчивых к появлению ржавчины и применяется для монтажа деталей при выполнении наружных работ. В то время как А-4 не имеет равных в устойчивости к кислотной среде и широко используется в химических отраслях.

Из какого материала должна быть заклепка

Заклепки обычно берут из того же материала, что и соединяемые детали — это позволяет избежать электрохимической коррозии. Обращают внимание и на прочностные характеристики. Но, как правило, при соединении алюминиевых деталей, прочности алюминиевых метизов достаточно.

Вообще, заклепки делают из таких металлов:

• сталь: обычная — марок Ст2, Ст3, Ст10;
• коррозионностойкая Х18Н9Т;
• оцинкованная;

  
  Можно растеряться))

  Читайте также:  Общие сведения о червячных передачах. Геометрия и кинематика червячной передачи. Виды червячных передач.
• легированная (нержавеющая) — 9Г2, 304, 316.

При соединении медных деталей допустима установка латуни и меди. Алюминий соединяют алюминиевыми сплавами. Стальные листы — соответствующими марками стальных заклепок. Есть также смешанные метизы — из двух разных металлов (химически не конфликтующих). Чаще всего встречаются алюминиево-стальные.

Для установки фасадных элементов, откосов, отливов, металлочерепицы и профлиста, используются обычно вытяжные заклепки из оцинкованной окрашенной стали. Окраска — в тон с деталями.

ОСОБЕННОСТИ МАТЕРИАЛА ВЫТЯЖНЫХ ЗАКЛЕПОК

Обратите внимание! Стержень заклепки формирует замыкающую головку и должен быть изготовлен из материала, заведомо превосходящего по твердости и прочности материал корпуса заклепки. Обычно используют стальной стержень.

КОНТАКТНАЯ КОРРОЗИЯ

Контактной коррозией называют усиление коррозии одних металлов при их контакте с другими. Скорость контактной коррозии определяется поляризационными характеристиками контактирующих металлов, соотношением их площадей и омическим сопротивлением системы.

Таблица далее показывает, как различные металлы могут комбинироваться

ПОКРЫТИЯ ВЫТЯЖНЫХ ЗАКЛЕПОК

Коррозия никогда не может уменьшаться до 0%. Задача покрытий — уменьшать разрушающее влияние коррозии на заклепочное соединение.

• ОКРАШИВАНИЕ. Покрытие корпуса заклепки осуществляется краской на основе органических связующих. Окраска возможна различными цветами по каталогу RAL.
• ЦИНКОВАНИЕ. Это антикоррозионное покрытие, полученное через электролиз — серебристого цвета, характеризуется образованием на поверхности металла пленки высокой прочности, что обеспечивает установку заклепки или стержня без задиров.
• ЦИНК-НИКЕЛЕВОЕ ХРОМОТИРОВАНИЕ. Это покрытие, полученное через электролиз со сплавом цинка и никеля. Образовавшаяся пленка желтоватого цвета гарантирует сопротивление коррозии даже после деформирования корпуса заклепки при установке.

Принцип действия

Вытяжные заклепки устанавливаются методом сквозного монтажа. В соединяемых листах предварительно сверлится отверстие на 0,1-0,2 мм больше диаметра заклепки. Крепеж вставляется в отверстие, пистолет на сердечник — несколько движений рукоятками и готово. Совет. Если нужно выполнить “приличный” объем работ — установить забор из металлического профиля, навес, стены, лучше не покупать самый дешевый инструмент. Как показывает практика, он очень быстро выходит из строя. Недорого оптом купить вытяжные заклепки в РФ можно в компании Машкрепеж. Предприятие на метизном рынке уже более 20 лет.