Заклёпки, как рассчитать требуемую длину заклёпки

Главная » Строительные материалы и технологии » Использование заклепок для клепания металла и других материалов

Сварка — это, конечно, хорошо, но применять ее можно не везде. В таком случае применяется клепка — это механическое соединение деталей при помощи специального крепежа. Крепеж этот называют заклепки, изготавливаются они из разных материалов, бывают разных видов.

Содержание

1 Что такое клёпка
2 Виды заклепочных швов
3 Виды заклепок
4 Клепание металла
5 Подбор размеров заклепок
6 Из какого материала должна быть заклепка
7 Общая информация
8 Материал изготовления
9 Процесс клепки
10 Заклепки с потайной головкой

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.

Это интересно: Плитка под кирпич: особенности и преимущества

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.

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

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.

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.

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.

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.

Диаметр заклепки	2,0 мм	2,3 мм	2,6 мм	3,0 мм	3,5 мм	4,0 мм	5,0 мм	6,0 мм	7,0 мм	8,0 мм
Диаметр отверстия при точной сборке	2,1 мм	2,4 мм	2,7 мм	3,1 мм	3,6 мм	4,1 мм	5,2 мм	6,2 мм	7,2 мм	8,2 мм
Диаметр отверстия при грубой сборке	2,3 мм	2,6 мм	3,1 мм	3,5 мм	4,0 мм	4,5 мм	5,7 мм	6,7 мм	7,7 мм	8,7 мм

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.

Это интересно: Особенности процесса ремонта натяжных потолков

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))
- легированная (нержавеющая) — 9Г2, 304, 316.
медь МТ и М3;
алюминиевые сплавы (чаще АД1, Д18);
алюминиево-магниевые (AlMg2,5; AlMg5; AlMg3),
латунь (Л63).

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.

Общая информация

Заклепки под молоток применяют для создания надежного соединения. Для этого строитель должен иметь доступ ко всем сторонам элементов, которые следует соединить. Важно отметить, что отверстия в соединяемых материалах должны быть аналогичными диаметру заклепки (возможные погрешности определяются ГОСТом).

Размеры заклепок могут значительно варьироваться. Так, диаметр находится в диапазоне от 1 до 36 миллиметров, а длина – в диапазоне от 2 до 180 миллиметров. Такой разброс дает возможность использовать детали в различных сферах для соединения материалов различной толщины. Однако в то же время стоит помнить, что размер должен соответствовать нагрузкам, которые буду испытывать заклепки в процессе эксплуатации. Именно поэтому опытные строители чаще советуют и рекомендуют использовать заклепки с «размерным запасом» – лучше взять деталь больше, чем меньше.

В целом все требования, выдвигаемые к данным строительным элементам, прописаны в соответствующих строительных ГОСТах, принятых Российской Федерацией, а также установлены различными документами, узаконенными на международном уровне (например, изготовление пустотелой заклепки регулирует ГОСТ 12639-80).

Материал изготовления

Заклепки под молоток могут быть изготовлены из различных материалов. К рассмотрению — самые популярные разновидности.

Алюминиевые

Данный вид строительных деталей также часто называют вытяжным. Их изготовление регламентируется несколькими отечественными стандартами:

с потайной головкой – ГОСТ 10300-80;
с полукруглой – ГОСТ 10299-80;
с плоской – ГОСТ 10303-80;
полупустотелые – ГОСТ 12641-80.

Размерная сетка довольно разнообразна: диаметр – от 1 до 10 миллиметров, длина – от 5 до 45 миллиметров. Причем данные показатели могут разниться в зависимости от вида заклепок (под молоток, вытяжные, резьбовые).

Важно также отметить и тот факт, что такие алюминиевые детали могут быть изготовлены из материала нескольких марок. Так, самым популярным исходным сырьем считается алюминий марок Д18, В65, АМц, Д19П, АМГ 5П. Также они могут быть дюралевыми.

Стальные

Особое место среди всех заклепок под молоток занимают детали из нержавеющей стали. Производство данных элементов осуществляется не только в России, но и за рубежом.

Чаще всего стальные заклепки производятся без какого-либо дополнительного покрытия, а их размеры могут различаться. Так, например, диаметр шляпки может быть от 1,8 до 55 мм, высота шляпки – от 0,6 до 24 мм, высотка всего элемента – от 2 до 180 мм.

В связи с такими разнообразными показателями данные детали могут использоваться для соединения листов, изготовленных из металла, для закрепления фасадных пластин к подконструкциям, а также для соединения металлических конструкций с деталями из других материалов.

Медные

Строительные детали, изготовленные из данного материала, характеризуются несколькими отличительными чертами:

в связи с антимагнитными свойствами они широко применяются в радиопромышленности;
благодаря тому, что медь не ржавеет, заклепки, изготовленные из нее, востребованы практически во всех сферах (особенно в тех случаях, когда материалы, скрепляемые с помощью них, часто соприкасаются с водой и воздухом);
медные элементы применяются для сборки аппаратов и инструментов для химической промышленности, так как являются довольно устойчивыми к действию различных веществ, изготовленных искусственным путем.

Большинство производителей изготавливают медные заклепки стандартных размеров: от 2 до 8 мм в диаметре.

Латунные

Латунные детали являются довольно пластичными, но в то же время прочными. А благодаря своему внешнему виду они могут выполнять не только свои прямые функции, но и служить декоративным или оформительским элементом. Чаще всего такие элементы используют в промышленной и приборостроительной сферах.

Длина латунных заклепок достигает 4–70 мм, а диаметр – 2–8 мм.

Для того чтобы правильно подобрать обжимку (оправку) для латунных деталей с полукруглой головкой, следует выбирать такие обжимки, у которых:

долгий срок службы;
равномерная закалка;
рабочие концы отполированы;
ударные головки индуктивно отожжены.

Процесс клепки

Процесс клепки в общем не мудрен. В соединяемых листах материала просверливаю отверстие диаметром на 0,1-0,3 мм больше диаметра стержня заклепки.

Если планирую соединять детали не одной, а двумя заклепками и более, то учитываю возможность смещения деталей относительно одна другой при клепке. Тогда действую в такой последовательности. Делаю отверстие в одном конце «пачки» соединяемых листов и полностью произвожу клепку. Потом то же самое делаю в другом конце «пачки», затем в промежутке, если это необходимо, по принципу: дырка – заклепка, дырка – заклепка. При таком порядке действий мне не приходится пересверливать отверстия.

— Итак, снизу в готовое отверстие вставляю заклепку. Подкладываю под нее поддержку так, чтобы головка заклепки входила в лунку.

— Осаживаю склепываемые детали натяжкой.

— Укорачиваю стержень заклепки, оставляя свободный конец длиной 1,5 диаметра стержня для формирования замыкающей головки.

— Ударами молотка сверху немного осаживаю стержень.

— Ударами молотка сверху-сбоку сгоняю металл стержня книзу, в основание формируемой головки.

Надо отметить, что это самый важный и ответственный этап. Для получения качественной клепки нужна качественная проковка металла.

Важно, чтобы в теле головки не оставалось пустот, чтобы головка своим основанием плотно, без пустот, налегала на поверхность склепываемой детали.

За рубежом, где для ручной клепки используют специальные клепальные молотки, именно для этого этапа предназначен специальный шаровой боек такого молотка. Я же иногда для лучшей проковки применяю бородок. Понятно, что для заклепки надо выбирать металл достаточно мягкий, податливый, ковкий. Чтобы не приходилось наносить десятки ударов для достижения нужного результата.

— И, наконец, обжимкой окончательно оформляю замыкающую головку.