Различные типы заклепок: сплошные, глухие и трубчатые (подробное описание).

Сравнение семи типов заклепок

Заклепки — это постоянные механические крепежные элементы. Они имеют цилиндрический стержень с головкой на одном конце. При установке заклепок деформируется хвостовая часть, что обеспечивает прочное и вибрационное соединение материалов. 

Существует множество типов заклепочных крепежных элементов, каждый из которых служит определенной цели. Пролеан ТехНаша команда экспертов по сборке и проектированию с учетом технологичности производства поможет вам выбрать подходящую заклепку для ваших задач в аэрокосмической, автомобильной или других отраслях. изготовление листового металлаМы используем широкий ассортимент коррозионностойких материалов и применяем высококвалифицированные методы заклепочной обработки. 

 

Принцип работы заклепок

Заклепки обеспечивают прочное механическое соединение за счет деформации стержня, который расширяется, чтобы соответствовать отверстиям, и образует зажимную головку на конце. Процесс установки различных типов заклепок зависит от пластической деформации для достижения распределения нагрузки.

• Твердые заклепки: Заклепочный пистолет и упорный стержень создают сжимающее усилие для деформации хвостовой части, в результате чего формируется головка заготовки с высотой осадки, в 1.5 раза превышающей диаметр хвостовика. Монолитная конструкция этой системы обеспечивает высокую прочность на сдвиг, поскольку она остается цельной.
• Глухие заклепки: Инструмент извлекает оправку из трубчатого хвостовика, что приводит к радиальному и осевому расширению корпуса до достижения заданной точки изгиба, образуя головку с глухой стороны, без доступа к задней части.
• Расчет прочности на сдвиг: Распределение нагрузки описывается формулой τ = F / (πd²/4), где τ — касательное напряжение, F — приложенная сила, а d — диаметр стержня. Максимальное значение касательного напряжения перед разрушением зависит от предела текучести материала.

 

Распространенные материалы для заклепок

• Алюминиевые сплавы (2117-T4, 5056):  Соотношение прочности и веса алюминиевых сплавов, включая 2117-T4 и 5056, делает их пригодными для крепеж самолетов Благодаря возможности применения, материал обладает пределом прочности на растяжение до 40 ksi. Пластичность материала позволяет проводить операции холодной формовки без растрескивания, а его естественное оксидное покрытие обеспечивает приемлемую защиту от атмосферной коррозии, однако анодирование улучшает его характеристики во влажной среде.
• Углеродистая сталь (марка A307): Высокая прочность на растяжение заклепок из углеродистой стали, превышающая 60 ksi, обусловлена ​​наличием в них элементов, повышающих твердость и обеспечивающих превосходную усталостную прочность при циклических нагрузках, что делает их пригодными для соединений балок мостов. Процесс цинкования защищает заклепки из углеродистой стали от образования ржавчины во влажной среде, поскольку на непокрытых поверхностях происходит быстрое окисление.
• Нержавеющая сталь (304, 316): Коррозионная стойкость заклепок из нержавеющей стали обусловлена ​​содержанием хрома, который образует защитные оксидные пленки, предотвращающие точечную и щелевую коррозию в морских и химических производственных средах. Аустенитная структура этих заклепок обеспечивает пластичность при криогенных температурах, что делает их пригодными для изготовления сосудов под давлением.
• Медь и латунь: Высокая электропроводность меди (58 МС/м) и термическая стабильность делают ее подходящей для применения в электрических корпусах, требующих непрерывного заземления. Латунь содержит цинк, что улучшает обрабатываемость и антимикробные свойства, делая ее подходящей для сантехнических приборов, в которых необходимо предотвратить биологическое обрастание.
• Монель (никель-медный сплав): Коррозионная стойкость заклепок из монеля делает их пригодными для использования на морских нефтяных платформах, поскольку они выдерживают воздействие кислотных и соленых сред, сохраняя при этом прочность на растяжение до 70 ksi.
• Титановые сплавы (Ti 6Al-4V): Эти материалы обладают высоким соотношением прочности к весу (прочность на растяжение до 130 ksi) и превосходной биосовместимостью, что крайне важно для медицинских имплантатов и компонентов аэрокосмической отрасли, подвергающихся воздействию экстремальных температур, поскольку они устойчивы к ползучести и сохраняют целостность при температурах выше 400°C.

 

Таблица быстрого выбора заклепок

Тип заклепки	Обычные заклёпки	Основные виды использования	Главное преимущество
Конструкции, подверженные высоким нагрузкам	Цельные, защелкивающиеся (запорные), глухие заклепки	Такие сооружения, как мосты и аэрокосмическая техника.	Высокая прочность на сдвиг и растяжение
Односторонние заклепки	Глухая заклепка, с закрытым концом, многозахватная.	Односторонние узлы, промышленные машины	Средняя крепость
Тонкие заклепки, низкая нагрузка, заклепки	Трубчатый, разъемный	Кожа, пластмасса и дерево	Низкая прочность

 

Какие бывают разные виды головок заклепок?

Круглая голова

Заклепка с круглой головкой

Круглая головка имеет выпуклую куполообразную конструкцию, которая создает увеличенную площадь контакта (в 1.5-2 раза больше диаметра хвостовика) для равномерного распределения давления. Процесс изготовления головки включает механическую обработку или формовку для предотвращения вырывания листового металла при сохранении высоты, равной 0.4 диаметра.

Плоская голова

Заклёпка с потайной головкой и плоской головкой

Плоские головки обеспечивают ровную поверхность, заподлицо с обрабатываемым материалом, минимизируя выступание для применений, требующих гладкой поверхности. Диаметр головки стандартизирован и составляет удвоенный диаметр хвостовика, что обеспечивает стабильное зажимание без зенковки.

Голова с потайной головкой

Заклепка с потайной головкой

Коническая форма головок заклепок с углом заточки 100° или 120° позволяет им плотно прилегать к отверстиям со скошенными краями. Это создает гладкую поверхность, что особенно полезно в... сборка листового металла Подходит для аэрокосмической, автомобильной и других отраслей, где важны снижение аэродинамического сопротивления и чистая поверхность. Угол наклона головки в 100° также обеспечивает хорошее распределение нагрузки по всему соединению.

Пан голова

Заклёпка с полукруглой головкой

Конструкция головки Pan имеет закругленную верхнюю часть, которая соединяется с плоским основанием, обеспечивая как структурную поддержку, так и хорошую видимость. Высота головки составляет 0.6 диаметра, что подходит для условий с умеренной вибрацией, не требующих полного зазора при установке.

Головка фермы

Заклёпка с цельной головкой

Конструкция головки фермы имеет плоский, широкий купол с изгибом внутрь, который распределяет вес по площади, в три раза превышающей диаметр стержня, предотвращая растрескивание композитных материалов.

Большая фланцевая головка

Заклёпка с большим фланцем

Удлинённое основание в виде шайбы у больших фланцевых головок обеспечивает лучшее сопротивление вырыванию при работе с мягкими материалами. Диаметр фланца этих крепежных элементов более чем в четыре раза превышает диаметр их стержня, что делает их подходящими для применения в соединениях из пластмасс, требующих высокого натяжения.

Различные типы заклепок

Твердая Заклепка

Сравнение латунных заклепок

Для установки цельных заклепок требуется деформация хвостовой части для образования вторичной головки путем холодной или горячей деформации материала. Цельная конструкция с цельными заклепками обеспечивает высокие значения прочности на сдвиг, достигающие 80-90% от предельной прочности на растяжение исходного материала, а также превосходные характеристики усталостной прочности при циклической нагрузке. Производственный процесс включает операции по формовке и обрезке для достижения точных размеров, позволяя при этом увеличить длину хвостовика в десять раз по сравнению с диаметром для глубокой установки.

• Конструкционные элементы фюзеляжей и обшивки крыльев авиационных самолетов должны обладать вибростойкостью, превышающей 10^6 циклов.
• В судостроении используются листовые материалы корпуса, способные выдерживать воздействие коррозионно-активной соленой воды во время эксплуатации.
• Рамы тяжелой техники работают под статическими нагрузками, превышающими 50 тонн.

Слепая (Поп) Заклёпка

Стандартная глухая заклепка с открытым концом

Конструкция глухих заклепок, также известных как вытяжные заклепки, включает в себя оправку, которая выдвигается из трубчатого корпуса при вытягивании, создавая расширение стержня, в результате чего получается скрытая головка. Процесс установки этих заклепок занимает менее пяти секунд при использовании пневматических инструментов, обеспечивая прочность на сдвиг от 200 до 500 фунтов для диаметра 1/8 дюйма. Диаметр стержня определяет диапазон захвата, который составляет от 0.5 до 2 диаметров стержня.

• Автомобильный крепеж Панели кузова служат важными компонентами, обеспечивающими работу быстродействующих сборочных линий.
• Система воздуховодов ОВК герметизирует все стыки, предотвращая утечку воздуха.
• Истончение печатных плат достигается за счет конструкции корпуса, которая препятствует доступу к обратной стороне печатных плат.

Трубчатая заклепка

Ассортимент трубчатых заклепок

Трубчатые заклепки — это еще один тип заклепок с полым стержнем. В процессе установки трубчатых заклепок создается зажимное соединение за счет их частично полого стержня, который закругляется или расширяется на конце. Полая конструкция этих заклепок позволяет снизить вес на 30-40% по сравнению с цельными заклепками, при этом требуется на 50% меньшее усилие деформации для установки, что делает их пригодными для автоматизированных операций прессования.

• Материалы кожаных изделий и обивки остаются целыми, поскольку они проникают сквозь мягкие материалы, не вызывая разрывов.
• В дизайн входит: заклепки в листовом металле которые защищают бытовую технику с помощью своих поворотных механизмов.
• Применение пластиковых элементов в потребительской упаковке требует лишь минимальных усилий сдвига.

Полутрубчатая заклепка

Полутрубчатые заклепки имеют неглубокую выемку (0.2-0.3 длины стержня) на конце, что позволяет деформировать их с усилием на 20-30% меньше, чем сплошные заклепки, при сохранении 70-80% несущей способности на сдвиг. Выемка начинает контролировать осадку, что помогает предотвратить неравномерный поток материала.

• Тормозные колодки и диски сцепления в автомобилях изнашиваются из-за постоянного трения.
• Лестницы и строительные леса, которые удерживают свое положение, чтобы поддерживать вес человеческого тела во время передвижения людей.
• Каркасы и элементы мебели обеспечивают экономичное и долговечное соединение.

Полная трубчатая заклепка

Цельнотрубчатые заклепки имеют глубокий полый стержень, занимающий 70-80% их длины, что позволяет обеспечить полное заклинивание с минимальным осевым усилием. Однако их прочность на сдвиг снижается до 50-60% от прочности цельнотрубчатых заклепок из-за пустоты. Такая конструкция подходит для ситуаций, когда необходимо пропускать через заклепку проволоку или жидкость.

• В элементах осветительных приборов и вывесок предусмотрены точки подключения кабельных каналов через соединительные элементы.
• Мягкие, податливые переплеты — будь то накинутые на книги или превращенные в лямки для сумок — действуют как защитная вуаль, оберегая основу от повреждений.
• Корпуса медицинских изделий служат для отвода стерильных жидкостей.

Сплит-заклепка

Сплит-заклепка

Конструкция разъемных заклепок включает в себя разделенный стержень, который расширяется при вставке, обеспечивая надежное крепление волокнистых материалов без необходимости предварительного сверления отверстий. Зубцы этих заклепок расширяются под углом 45-60°, создавая усилие вырыва древесины до 300 фунтов, а их самопрокалывающая функция облегчает установку на месте.

• Процесс обивки и изготовления брезентовых палаток включает в себя использование каркасов для удержания ткани на месте.
• Система включает в себя деревянные ящики и поддоны, которые при необходимости можно разобрать.
• Распределение растягивающих сил осуществляется посредством кожаных ремней и упряжи, которые обеспечивают равномерное распределение напряжений.

Компрессионная заклепка

Компоненты компрессионных заклепок

Двухкомпонентная конструкция компрессионных заклепок включает трубчатый корпус и цельный стержень, которые соединяются за счет натяга, увеличивая диаметр стержня на 0.01-0.02 дюйма. Такая конструкция обеспечивает равномерное усилие зажима при использовании стандартных инструментов, что делает ее пригодной для массового производства.

• Они широко используются в кожаных изделиях, таких как сумки.
• Текстильные усиления в парусах служат для противодействия силам сдвига ветра.
• Упаковка включает в себя стяжки, создающие пломбы, защищающие от вскрытия.

Дисковая заклепка

Пара приводных заклепок

Конструкция заклепки с приводным стержнем включает короткий стержень, который выступает из стержня и создает радиальное расширение при ударе молотком, что исключает необходимость извлечения инструмента. Процесс установки требует на 40-50% меньше усилий, чем при использовании обычных вытяжных заклепок, при этом стержень остается внутри, обеспечивая дополнительную прочность на сдвиг до 400 фунтов.

• В процессе строительства требуется опалубка, которая служит временной фанерной обшивкой, закрепляемой на месте.
• Палубное оборудование морских судов должно выдерживать удары волн.

Заклёпка заподлицо (потайная)

Коническая головка заклепок, установленных заподлицо, полностью входит в потайные отверстия, создавая гладкую поверхность, поскольку она не выступает за пределы материала. Угол в 100° остается неизменным при деформации, а опорная поверхность обеспечивает максимальную прочность при растягивающих усилиях, действующих в плоскости соединения.

• Обшивка самолета служит для уменьшения аэродинамического сопротивления при полетах в трансзвуковых условиях.
• Декоративные панели в автомобилях способствуют эстетической однородности.
• Конструкция велосипедных рам позволяет снизить вес за счет использования минимального количества материалов, сохраняя при этом аэродинамические характеристики.

Заклепка с фрикционным замком

Многозахватная заклепка

Фиксирующая втулка заклепок с фрикционным замком создает сопротивление сдвигу за счет трения, превышающее 100 ksi, благодаря осевому сжатию рифленых штифтов. Плотная посадка, составляющая от 0.005 до 0.010 дюймов, создает виброустойчивую систему крепления, работающую без использования клея.

• Используется при ремонте легких самолетов, где доступен только односторонний доступ.
• Корпуса ракет выполняют функцию защиты от взрывной силы, возникающей во время запуска.
• Морские буровые платформы подвержены коррозии из-за воздействия соленой среды.

Хак Ривет (засов)

Заклёпка Хак

Система заклепок Huck использует резьбовой или рифленый штифт с воротником, который подвергается крутящему моменту 20-30 фут-фунтов для создания обжимного соединения, равномерно распределяющего усилия. Благодаря своей конструкции, включающей в себя фиксирующий стержень для повышения устойчивости в разных направлениях, система обеспечивает прочность на растяжение 150 ksi.

• В узлах шасси грузового автомобиля возникают чрезмерные крутящие напряжения.
• Башни ветряных турбин спроектированы таким образом, чтобы выдерживать сильные штормовые ветры.
• Для установки стопорного болта необходимы сцепные устройства для железнодорожных вагонов, работающие в условиях высокой усталости рельсов.

Взрывная заклепка

Пиротехнический заряд внутри взрывных заклепок воспламеняется под воздействием тепла или индукции, вызывая быстрое расширение стержня, достигающее скорости 1000-2000 футов/с, что обеспечивает герметичное соединение. Процесс полной деформации происходит за миллисекунды, что делает их пригодными для использования в опасных или удаленных местах.

• Процесс ремонта нефтепроводов включает в себя создание герметичных соединений под высоким давлением без необходимости разборки каких-либо компонентов.
• Система включает в себя перегородки ядерного реактора, которые обеспечивают целостность защитной оболочки.
• Солнечные батареи спутников работают в вакуумном космическом пространстве во время развертывания своих систем.

Заклепка-отрывная

Снять глухую заклёпку

В результате разрушения оправки образуются множественные концентрические кольца заклепок Peel, которые удаляют слои стержня, заполняя пустоты в пластичных материалах, тем самым увеличивая сопротивление вырыванию на 50% по сравнению со стандартными глухими заклепками. Диапазон захвата этих заклепок достигает трехкратного диаметра материала.

• Лопасти ветротурбин используют композитные панели, которые крепятся к сотовым сердечникам посредством клеевого соединения.
• Пластиковые детали автомобильных салонов помогают предотвратить распространение трещин.
• Хрупкие керамические фиксаторы служат для распределения концентрированных сил, возникающих в определенных точках.

Рифленая заклепка

Рифленая глухая заклепка

Стержень рифленых заклепок имеет кольцевые зазубрины, которые проникают в материал во время расширения, создавая более прочное фрикционное соединение, достигающее в 2-3 раза большей прочности, чем в пористых материалах. Глубина канавок составляет 0.005 дюйма, что предотвращает вращение заклепки при приложении крутящего момента.

• Деревянные несущие балки служат для повышения устойчивости к выдергиванию.
• Корпуса лодок из стекловолокна предотвращают попадание воды внутрь судна.
• Пенополиуретановые теплоизоляционные панели используются в качестве строительных материалов в конструкциях с низкой плотностью застройки.

Заклепка многозахватная

Многозахватная заклепка

Многозахватные заклепки изготавливаются с использованием поэтапного процесса разрушения оправки, в результате которого образуются постепенно возрастающие утолщения для достижения одинаковой силы зажима. Значения сдвиговых характеристик остаются стабильными в диапазоне различных толщин, что снижает потребность в складских запасах на 70%.

• Ребра теплообменников систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха работают с различными конфигурациями расстояния между ними.
• Корпуса приборов изготовлены из листового металла различной толщины.
• Рамы солнечных панелей должны учитывать требования к тепловому расширению.

Заклепка закрытого типа

Заклепка с закрытым концом

Заклепки с закрытым концом имеют герметичные хвостовые части, которые после установки служат уплотнением, предотвращая попадание жидкости или газа, и обеспечивают защиту уровня IP67 от воздействия окружающей среды. Оправка внутри корпуса увеличивает прочность на растяжение на 20%, позволяя выдерживать перепады давления до 100 psi.

• Водонепроницаемая электроника является важнейшим компонентом морских навигационных систем.
• В топливных баках, в перегородках, содержатся летучие пары.
• Медицинские соединители для трубок служат для сохранения и подтверждения стерильности.

Структурная заклепка

Конструкционная глухая заклепка

Оправка конструкционных глухих заклепок остается на месте благодаря системам блокировки, обеспечивающим односторонний доступ и достижение прочности на растяжение, сравнимой с болтовым соединением, до 200 ksi. Заклепка может заполнять отверстия, диаметр которых на 120% больше стандартного, что позволяет компенсировать производственные отклонения.

• Система усиления мостового настила демонстрирует свою прочность при столкновении с транспортными средствами.
• Система функционирует как секция стрелы крана, защищая оборудование от сильного ветра.
• Сейсмические распорки зданий служат системами повышения сейсмостойкости.

Как выбрать правильный тип заклепки

1. Оцените требования к нагрузке: Метод конечных элементов определяет требования к прочности на сдвиг, растяжение и усталость конструкции, а также выбирает между сплошными и болтовыми соединениями. виды крепежа когда нагрузка превышает 1000 фунтов при сохранении минимального коэффициента запаса прочности 1.5.
2. Оценка совместимости материалов: Выбор сплава для заклепок должен соответствовать материалу основы, что должно быть подтверждено гальваническими испытаниями для предотвращения коррозии. Нержавеющая сталь лучше всего подходит для агрессивных химических сред, а алюминий — для цветных металлов.
3. Определите диапазон захвата и соответствие отверстия: Для оценки диапазона захвата и соответствия отверстия необходимо измерить общую толщину плюс 1.5 диаметра для определения длины выступа. При изменении толщины более чем на 20% в производстве требуются варианты с несколькими вариантами захвата.
4. Учитывайте требования к доступу и инструментам для установки: Выбор глухих заклепок становится необходимым для односторонних операций, но пользователи должны убедиться, что их инструменты соответствуют производственным требованиям, в течение 10 секунд на каждое соединение.
5. Учитывайте факторы окружающей среды: В процессе выбора необходимо предусмотреть герметичные или коррозионностойкие варианты для сред с повышенной влажностью, колебаниями температуры более 200°C и воздействием химических веществ. Испытания следует проводить в соответствии со стандартами ASTM F606.
6. Проанализируйте эффективность затрат и сборки: Необходимо оценить соотношение между первоначальными затратами и эксплуатационной эффективностью, поскольку трубчатые заклепки минимизируют энергию деформации на 40% при низких нагрузках и больших объемах производства.

Изготовление на заказ из листового металла

Компания Boda предлагает высококачественные услуги по изготовлению изделий из листового металла, включая подбор материалов, контроль качества и сборку. Мы предоставляем широкий спектр услуг по постобработке и обработке поверхности, а также различные методы соединения, в том числе: 

• Клепка
• Сварка (лазерная и точечная сварка)
• Пайка
• Пайка
• Скрепление болтами и подгибка

Запросите бесплатное предложение сегодня а также получить дополнительную поддержку DFM при запуске производства. 

 

Заключение

Заклепки играют важную роль в обработке листового металла и являются стандартным методом соединения панелей и металлических листов без нагрева и воздействия на материал. Выбор правильного типа заклепки важен для обеспечения структурной целостности и надежных соединений. Различие между различными типами заклепок позволяет выбрать заклепки с виброгашением, прочностью на сдвиг и из подходящего материала, что обеспечивает длительный срок службы соединений и их устойчивость к износу и ударам.

 

FAQ

Для чего используются заклепки?

Заклепки используются для прочного соединения материалов. Они широко применяются в производстве листового металла, аэрокосмической отрасли и автомобильной промышленности, где обеспечивают прочные соединения без вибраций. 

В чём разница между клепкой и сваркой?

Основное различие между клепка против сварки Это тип соединения. Заклепки соединяют материалы механически, без нагрева или прямой деформации материала. Сварка использует тепло для термического сплавления материала.