UA-75651220-1 >
 

Клепання

                                                            Загальні відомості
     Клепанням називається процес з’єднання двох або кількох деталей за допомогою заклепок. Цей вид з’єднання належить до групи нерознімних, оскільки роз’єднання склепаних деталей можливе лише внаслідок руйнування заклепки.
    Заклепкові з’єднання широко застосовують при виготовленні металевих конструкцій мостів, ферм, рам, балок, а також у котлобудуванні, літакобудуванні, суднобудуванні тощо.
    Процес клепання складається з таких основних операцій:
утворення отвору під заклепку в з’єднуваних деталях свердлінням або пробиванням;
зенкування гнізда під закладну головку заклепки (при клепанні заклепками з потайною головкою);
вставлення заклепки в отвір;
утворення замикальної головки заклепки, тобто власне клепання.
    Залежно від інструмента й обладнання, а також способу нанесення ударів або тиску на заклепку розрізняють клепання трьох видів - ударне ручними інструментами; ударне за допомогою клепальних пневмомолотків; пресове за допомогою клепальних пресів або скоб. Ударне ручне клепання внаслідок високої вартості й низької продуктивності застосовують обмежено - при незначному обсязі робіт або в умовах, коли через відсутність клепального інструмента не можна виконати ударне чи пресове клепання.
    Заклепкові з’єднання мають ряд суттєвих недоліків, основними з яких є: збільшення маси клепаних конструкцій; послаблення склепуваного матеріалу в місцях утворення отворів під заклепки; значне число технологічних операцій, потрібних для виконання заклепкового з’єднання (свердління або пробивання отворів, зенкування або штампування гнізд під потайну головку, встановлення заклепок і власне клепання); значний шум та вібрації (коливання), які виникають при роботі ручними пневматичними молотками і шкідливо впливають на організм людини, тощо.
    Тому, крім удосконалення самого процесу клепання, застосовують й інші способи виготовлення нерознімних з’єднань, наприклад електричним і газовим зварюванням, з’єднанням металів термостійкими клеями ВК-32-200, ВК-32-250, ИП-9 та ін.
     Однак у ряді галузей машинобудування, наприклад в авіабудуванні, у виробництві слюсарно-монтажного інструмента, клепання ще широко застосовують, особливо для з’єднання конструкцій, які працюють при високих температурах і тиску.
     Розрізняють клепання ручне, механізоване, при якому застосовують пневматичні клепальні молотки, і машинне, що виконується на пресах одинарного й групового клепання.

Типи заклепок
    Заклепка - це циліндричний металевий стрижень з головкою певної форми. Головка заклепки, виготовлена разом зі стрижнем, називається закладною, а та, що утворюється під час клепання з частини стрижня, яка виступає над поверхнею склепуваних деталей, - замикальною.
    За формою головок розрізняють заклепки: з півкруглою високою головкою (рис. 1.8.21, а) зі стрижнем Ø 1-36 мм і завдовжки 2-180 мм; з півпотайною головкою (рис. 1.8.21, б) зі стрижнем Ø 1-10 мм і завдовжки 4-80 мм; з потайною з двох сторін головкою (рис. 1.8.21, в) зі стрижнем Ø 2-36 мм; з потайною з однієї сторони головкою (рис. 1.8.21, г) зі стрижнем Ø 1-36 мм і завдовжки 2-180 мм.
    Заклепки виготовляють з матеріалів, яким властива добра пластичність, - сталі (Ст2, СтЗ, сталі 10 і 15), міді (МЗ, МТ), латуні (Л63), алюмінієвих сплавів (АМгбП, Д18, АД1); заклепки для відповідальних з’єднань виготовляють з нержавіючої (Х18Н9Т) або легованої (09Г2) сталі.
Рис. 1.8.21. Заклепки:
а - з півкруглого головкою; б - з півпотайною головкою; в - з потайною з двох сторін головкою; г - з потайною з однієї сторони головкою; д - вибухова
     Як правило, заклепки мають бути виконані з того самого матеріалу, що й з’єднувані деталі; в іншому разі можлива поява корозії й руйнування місця з’єднання.
     Найширшого застосування в машинобудуванні набули заклепки з півкруглою головкою. Інколи застосовують спеціальні тиші заклепок - вибухові (АН-1504), із сердечником (АН-831) тощо.
     Вибухові заклепки (рис. 1.8.21, д) мають у вільному кінці стрижня заглиблення (камеру), заповнене вибуховою речовиною, яка захищена від проникнення атмосферної вологи шаром лаку. Вибухові заклепки виготовляють Ø 3,5; 4; 5 і 6 мм з дроту марки Д18П. У вибухових заклепках стрижень завдовжки від 6 до 20 мм, склепуваний пакет завтовшки від 1,6-2,5 до 14,1-15 мм.

Види заклепкових швів
      Місце з’єднання деталей заклепками називається заклепковим швом. Залежно від характеристики й призначення заклепкового з’єднання заклепкові шви поділяють на три види - міцні, щільні й міцнощільні.
      Міцний шов застосовують для з’єднань підвищеної міцності. Міцність шва досягається тим, що він має кілька рядів заклепок. Ці шви застосовують при клепанні балок, колон, мостів та інших металевих конструкцій.
     Щільний шов застосовують для виготовлення досить щільної й герметичної конструкції при незначних навантаженнях. З’єднання з щільним швом виконують зазвичай холодним клепанням. Для досягнення потрібної герметичності шва використовують різноманітні прокладки паперу, тканини, промащені оліфою або суриком, або підчеканювання шва. Ці шви застосовують при виготовленні резервуарів, на які не діятиме високий тиск (відкриті баки для рідини), та деяких інших виробів.
     Міцнощільний шов застосовують для виготовлення міцного і разом з тим непроникного для пари, газу, води й інших рідин з’єднання, наприклад, у парових котлах і різноманітних резервуарах з високим внутрішнім тиском.
     Міцнощільні шви виконують гарячим клепанням за допомогою клепальних машин з подальшим підчеканюванням головок заклепок і кромок листів.
      У кожному заклепковому з’єднанні заклепки розміщують в один, два і більше рядів. Відповідно до цього заклепкові шви поділяють на однорядні, дворядні й багаторядні, а залежно від розміщення заклепок - на паралельні й шахові (рис. 1.8.22, а-г).
Рис. 1.8.22. Заклепкові шви:
а - однорядний у напусковому з’єднанні; б - однорядний у стиковому з’єднанні з однією накладкою; в - однорядний у стиковому з’єднанні з двома накладками; г - дворядній з шаховим розміщенням заклепок у стиковому з’єднанні з однією накладкою
Ручне клепання
     Інструменти й пристрої для клепання. При ручному клепанні застосовують слюсарні молотки з квадратним бойком, підтримки, обтискачі, натяжки й чекани.
     Масу молотка вибирають залежно від діаметра заклепки:
Діаметр заклепки, мм 2 2,5 3 3,5 4 5 68
Маса молотка, г 100 100 200 200 400 400 50
     Підтримки служать опорою при розклепуванні стрижня заклепок. Форма і розміри підтримок залежать від конструкції склепуваних деталей і діаметра стрижня заклепки, а також від вибраного методу клепання (прямий чи зворотний). Підтримка має бути в 3-5 разів масивнішою за молоток.
     Обтискачі служать для надання замикальній головці заклепки після осаджування потрібної форми. На одному кінці обтискача є заглиблення за формою головки заклепки.

      Натяжка - це бородок з отвором на кінці; вона застосовується для осаджування листів.

      Чекан - слюсарне зубило з плоскою робочою поверхнею, застосовується для створення герметичності    
      заклепкового шва, що досягається обтискуванням (підчеканюванням) замикальної головки та краю листа.

      Вибір заклепок. Незалежно від інструментів і пристроїв, що застосовуються, склепувані деталі розміщують так, щоб закладні головки заклепок знаходилися зверху. Це дає змогу вставляти заклепки завчасно.
      Потрібну кількість, діаметр і довжину заклепок визначають розрахунками. Довжину стрижня заклепки вибирають залежно від товщини склепуваних листів (пакета) і форми замикальної головки.
     Довжина l (мм) стрижня заклепки для утворення замикальної потайної головки визначається за формулою l = 5 + (0,8-1,2) d, де 5 - товщина склепуваних листів, мм; d - діаметр заклепки, мм. Для утворення замикальної півкруглої головки l = 5 + (1,2-1,5) d.
     За розрахунковим (наближеним) значенням беруть найближче більше значення з числа довжин заклепок, передбачених стандартами.
     Відстань від центра заклепки до краю склепуваних листів має становити 1,5d.
    
     Залежно від діаметра заклепки отвори в склепуваних листах (пакетах) свердлять або пробивають. Діаметр отвору має бути більшим за діаметр заклепки:
Діаметр заклепки, мм 2,0 2,3 2,6 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Діаметр отвору, мм 2,1 2,4 2,7 3,1 3,6 4,1 5,2 6,2 7,2 8,2
     Види й методи клепання. Розрізняють два види ручного клепання - з двобічним підходом, коли є вільний доступ як до замикальної, так і до закладної головок, та з однобічним підходом, коли доступ до замикальної головки неможливий. У зв’язку з цим розрізняють два методи клепання - відкритий, або прямий, і закритий, або зворотний.
     Прямий метод клепання характеризується тим, що удари молотком наносять по стрижню з боку заново утворюваної, тобто замикальної головки. Клепання прямим методом починається зі свердління отвору під заклепку (рис. 1.8.23, а). Потім в отвір вводять знизу стрижень заклепки і під закладну головку ставлять масивну підтримку 2 (рис. 1.8.23, б). Склепувані листи осаджують (ущільнюють) за допомогою натяжки 1, яку встановлюють так, щоб виступаючий кінець стрижня увійшов у її отвір. Ударом молотком по вершині натяжки осаджують листи, ліквідуючи зазор між ними.
     Після цього розклепують стрижень заклепки. Оскільки при розклепуванні метал зміцнюється, прагнуть до якомога меншого числа ударів. Тому спочатку кількома ударами молотком осаджують стрижень (рис. 1.8.23, в), потім боковими ударами надають зробленій головці потрібної форми (рис. 1.8.23, г), після чого обтискувачем 3 остаточно оформляють замикальну головку (рис. 1.8.23, д).
Рис. 1.8.23. Клепання прямим методом:
а - свердління отвору; б - осаджування склепуваних листів за допомогою натяжки; в - осаджування стрижня заклепки; г - надання форми замикальній головці; д - остаточне оформлення замикальної головки
     Клепання за зворотним методом виконують також вибуховими та трубчастими заклепками (особливі види клепання).
     Спосіб клепання Таумель розроблено в Швейцарії. Головка Таумель, у якій розміщується обтискач, обертається навколо осі заклепкового стрижня. Таким чином, поздовжня вісь обтискача описує в просторі конус, вершина якого розміщена всередині замикальної головки. Завдяки цьому виникає рух прецесії, до того ж запобігається будь-яке ковзання між обтискачем та заклепковим стрижнем і обтискач обкатуванням геометрично відтворює свою форму на заклепці. Притискне зусилля по лінії дотику між інструментом і заклепковою головкою трохи перевищує межу міцності (при стисненні) оброблюваного матеріалу.
Рис. 2.3.6. Клепання зворотним методом:
а - введення заклепки в отвір; б - оформлення замикальної головки
        Замикальна головка заклепки утворюється поступовою деформацією матеріалу, оскільки при кожному проходженні лінії дотику обтискача прокатується лише незначна кількість заклепкового матеріалу. Завдяки цьому на противагу іншим способам клепання матеріалу забезпечується оптимальна текучість. Цей спосіб клепання має такі переваги: безшумність; збереження гальванічних покриттів, незважаючи на деформацію; можливість обробки навіть цементованих заклепок; виготовлення гладенької поверхні замикальної головки; простота й надійність способу, що не потребує висококваліфікованої праці; високоякісне з’єднання; простота виготовлення обтискачів.
Механізація клепання
     Клепання великогабаритних деталей здійснюють переважно за допомогою пневматичних і рідше - електричних молотків.
     Пневматичні клепальні молотки працюють під дією стиснутого повітря. Вони поділяються на дві групи - з золотниковим розподілом, що широко використовуються, і з клапанним розподілом. Пневматичні молотки випускають із замкнутою й незамкнутою рукоятками без гасника вібрації (мод. 53КМ-5, 55КМ-10 і 6КМ) і з гасником вібрації (мод. 62КМ-6 і 62КМ-7). Застосовують також молотки з незамкнутою рукояткою пістолетного типу без гасника вібрації (56КМП-3) і з гасником вібрації (57КМП-4, КМП-5 і 57КМП-6)
Дефекти. Найпоширеніші при клепанні дефекти й причини їх виникнення подано в таблиці
Види дефекту Причина винекнення
Зміщення замикаючої головки скошено або нерівно обрізано торець стрижня заклепки
Прогин матеріалу Діаметр отвору малий
Зміщення обох головок заклепки Отвір просвердлено косо
Згин замикаючаї головки Перевищена довжина стержня заклепки; підтримка вставлена не по вісі заклепки
Розклепування стержня між листами Клепання здійснене при непритиснутих листах
Підсічка (зарубування) гооловки Обтискач при обробці головки був поставлений косо
Недотігнута головка Нещільна посадка закладної головки при клепанні
Мала замикальна головка Недостатня довжина виступаючої частини стержня заклепки
Нещільне прилягання замикаючої головки Перекіс обтискача
Рвані краї головки Погана якість металу заклепки
     У погано поставленої заклепки зрубують головку, а потім бородком вибивають стрижень. Заклепку можна також висвердлити. Для цього закладну головку накернюють і свердлять на глибину, що дорівнює висоті головки. Діаметр свердла беруть трохи меншим за діаметр заклепки. Недосвердлену головку надламують бородком, потім вибивають.
    
      Перевірка якості з'єднання. Після складання заклепкові з'єднання піддають ретельному зовнішньому огляду, перевіряючи стан головок заклепок і склепаних деталей. Щільність прилягання з'єднаних деталей виявляють щупом. Головки заклепок і відстань між ними перевіряють шаблонами.
     Заклепкові з'єднання, що потребують герметичності, піддають гідравлічним випробуванням нагнітанням насосом рідини під тиском, який перевищує нормативний на 5-20 %. Місця з'єднання, що дають течію, підчеканюють.