Заклёпочные соединения

Содержание

Введение………………………………………………………….………………..3

1. Заклёпочные соединения: виды и способы соединений………...………5
2. Недостатки и преимущества заклёпочных соединений……….………..9
3. Требования, предъявляемые к заклёпкам……………………………..10
4. Расчёт на прочность элементов заклёпочного шва………….……….12

Примеры расчётов к главе 4………………………...…………………………..17

Заключение……………………………………..……………….………………..20

Список использованных источников и литературы…...………………………21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Заклепка  представляет собой цилиндрический стержень с выштампованной закладной головкой из круглой калиброванной стали. Формы головок бывают: полукруглая, полу потайная, коническая. В процессе клепки на втором конце стержня формируется замыкающая головка.

Заклепочные соединения применяют при изготовлении тяжелых подкрановых балок, мостов, элементов пролетных и других конструкций, для которых необходимо обеспечить высокую вибрационную прочность. Чаще всего используют заклепки диаметром 12-30 мм, которые ставят в отверстия, диаметр которых на 1-1,5 мм больше диаметра заклепки.

За расчетный  диаметр заклепки принимают диаметр  отверстия, так как при образовании  замыкающей головки стержень головки  осаживается и утолщается.

Длину заклепки выбирают с учетом толщины  соединяемого пакета и длины стержня, идущей на образование замыкающей головки и заполнение зазора между отверстием и стержнем.

В самих  заклепках и в заклепочных  соединениях возникают срезывающие, сжимающие и изгибающие напряжения; наиболее опасны из них срезывающие  и сжимающие.

Клепку  выполняют горячим и холодным способами. Горячую клепку производят, как правило, в заводских условиях. Для этого применяют электрические или пневматические клепальные скобы. Заклепку, нагретую до 900-1100°С (оранжевый цвет), вставляют в отверстие соединяемых элементов. При остывании заклепка укорачивается и плотно стягивает склепанный пакет. В условиях монтажной площадки клепку ведут холодным способом с применением пневматических клепальных молотков. Операции выполняют в такой последовательности: изготовление деталей с отверстиями; установка в часть отверстий временных болтов (не менее 1/3 от числа всех заклепок); рассверливание (при необходимости) отверстий в сборных деталях; непосредственно клепка. При установке заклепок их удерживают ручными поддержками.

Заклепки  располагают в один или несколько рядов. Расстояние между осями продольного ряда заклепок, т.е. установленных вдоль прилагаемого усилия, называют шагом, а в поперечном ряду - дорожкой. В зависимости от числа заклепок в соединении и их расположения монтажную клепку подразделяют на узловую и рядовую. Узловой считают клепку, если в узле не более 15 заклепок, рядовой - клепку при числе заклепок в узле более 15.

Для рассверливания отверстий применяют пневматические сверлильные машины.

Качество  поставленных заклепок проверяют внешним осмотром, замерами и остукиванием. При внешнем осмотре удостоверяются, что нет перекосов, а при остукивании, что отверстие целиком заполнено стержнем. Для этого применяют контрольный молоток массой 0,3-0,4 кг. Удары наносят по боковой поверхности головок в направлении, перпендикулярном ее оси.

Слабые  заклепки заменяют. Чтобы извлечь  заклепку, одну из ее головок срубают  зубилом или срезают кислородным  резаком, после этого выбивают стержень заклепки пневматическим молотком и  выколоткой. Чтобы заклепка легче выходила из отверстия, его со стороны срубленной головни заливают керосином.

Заклепки  в конструкциях из алюминиевых сплавов  изготовляют из сплавов тех же марок, что и соединяемые элементы, и ставят только в холодном состоянии. Контакт алюминиевых сплавов с другими металлами недопустим, так как в местах соприкосновения возникает электрохимическая коррозия.

При клепке на высоте следят за устойчивостью  и прочностью подмостей. При работе на деревянных подмостях на них должно быть ведро с водой или песком. 
 
 

1. Заклёпочные соединения: виды и  способы соединений.

Заклёпочное соединение - неразъёмное соединение деталей при помощи заклёпок. Обеспечивает высокую стойкость в условиях ударных и вибрационных нагрузок. На современном этапе развития технологии уступает место сварке и склеиванию, обеспечивающим большую производительность и более высокую прочность соединения. Однако, по-прежнему находит применение по конструктивным или технологическим соображениям: в соединениях, где необходимо исключить изменение структуры металла, коробление конструкции и перегрев расположенных рядом деталей; соединение разнородных, трудно свариваемых и не свариваемых материалов; в соединениях с затруднительным доступом и контролем качества; в случаях, когда необходимо предотвратить распространениеусталостной трещины из детали в деталь.

Заклепочное соединение, как было сказано выше,  неразъемное. В большинстве случаев  его применяют для соединения листов и фасонных прокатных профилей. Соединение образуют расклепыванием стержня  заклепки, вставленной в отверстие деталей (рис. 1.1, где 1 — обжимка; 2 — прижим при машинной клепке; 3 — замыкающая головка; 4 — закладная головка; 5 — поддержка). При расклепывании  вследствие пластических деформаций образуется замыкающая головка, а стержень заклепки заполняет зазор в отверстии. Силы, вызванные упругими деформациями деталей и стержня заклепки, стягивают детали. Относительному сдвигу деталей оказывают сопротивление стержни заклепок и частично силы трения в стыке.  Отверстия в деталях продавливают или сверлят. Сверление менее производительно, но обеспечивает повышенную прочность.  При продавливании листы деформируются, по краям отверстия появляются мелкие трещины, а на выходной стороне отверстия образуется острая кромка, которая может вызвать подрез стержня заклепки. Поэтому продавливание иногда сочетают с последующим рассверливанием.    Рис.1.1.   Клепку (осаживание стержня) можно производить  вручную или машинным (пневматическими  молотками, прессами и т. п.) способом. Машинная клепка дает соединения повышенного качества, так как она обеспечивает однородность посадки заклепок и увеличивает силы сжатия деталей. Стальные заклепки малого диаметра (до 10 мм) и заклепки из цветных металлов ставят без нагрева — холодная клепка. Стальные заклепки диаметром больше 10 мм ставят горячим способом — горячая клепка. Нагрев заклепок перед постановкой облегчает процесс клепки и повышает качество соединения (достигаются лучшее заполнение отверстия и повышенный натяг в стыке деталей, связанный с тепловыми деформациями при остывании).   В зависимости от конструкции соединения применяют различные типы заклепок, геометрические размеры которых стандартизованы. Основные типы заклепок изображены на рис. 1.2 (а — с полукруглой головкой; 6—полупотайная; в — потайная; г — трубчатая). Если нет доступа к замыкающей головке (например, пустотелое крыло самолета), то применяют заклепки для односторонней клепки. Например, на рис. 1.2, д - замыкающая головка образуется при протягивании конической оправки через коническое отверстие заклепки и на рис. 1.2, е - взрывом заряда 1.

Рис 1.2.

По назначению заклепочные соединения разделяют  на прочные (в металлоконструкциях); прочноплотные (в котлах и резервуарах  с высо¬ким давлением); плотные (в  резервуарах с небольшим внутренним давлением). 
Каждая заклепка имеет свою зону действия D (рис. 1.3), на которую распространяются деформации сжатия в стыке деталей. Если зоны действия соседних заклепок пересекаются, то соединение будет плотным. Для обеспечения плотности шва иногда выполняют чеканку (пластическое деформирование листов, например, пневматическими молотками) вокруг заклепок и по кромкам листов.

Рис.1.3.  
По конструктивному признаку различают заклепочные соединения внахлестку и встык, однорядные и многорядные, односрезные и многосрезные. На рис. 1.4: а — однорядный односрезный шов внахлестку; б— однорядный двухсрезный шов встык с двумя накладками. 
Заклепочные соединения применяют для деталей, материал которых плохо сваривается, и в тех конструкциях, где важно растянуть во времени развитие процесса разрушения. Например, разрушение одной или нескольких из тысяч заклепок крыла самолета еще не приводит к его разрушению, но уже может быть обнаружено и устранено рис 1.4    при контроле и ремонте. 
В сварных соединениях образование трещин сопровождается высокой концентрацией напряжений, что приводит к ускорению процесса разрушения.

Рис.1.4.  
 
 
 
 
 
 

2. Недостатки  и преимущества заклёпочных  соединений.

К основным недостаткам заклёпочных соединений относятся:

• Трудоёмкость процесса. Необходимо просверлить множество отверстий, установить заклёпки, расклепать их. Эти операции выполняются вручную двумя слесарями-сборщиками. До последней четверти 20-го века в СССР на авиационные заводы специально нанимались худощавые юноши и девушки, способные влезть в узкий отсек, чтобы удерживать там наковальню-поддержку.
• Повышенная материалоёмкость соединения. Заклёпочный шов ослабляет основную деталь, поэтому она должна быть толще. Нагрузку несут заклёпки, поэтому их сечение должно соответствовать нагрузке.
• Необходимость специальных мер для герметизации. Это очень важно для самолётостроения и ракетной техники, при сборке баков-кессонов и пассажирских отсеков. В баках-кессонах, расположенных в крыле самолётов, как правило, держат топливо — авиационный керосин. Резиновый герметик, устойчивый к керосину, должен закрывать все заклёпочные швы. Вес его может составлять десятки килограммов.
• Процесс сопровождается шумом и вибрацией. Это приводит к ряду профессиональных заболеваний у сборщиков и вызывает глухоту. Поэтому везде, где можно, внедряются новые инструменты для клёпки.

К основным преимуществам заклёпочных соединений можно отнести:

• Не позволяет распространяться усталостным трещинам, таким образом повышает надёжность всего изделия.
• Позволяет соединять не поддающиеся сварке материалы.

В последнее  время эти преимущества нивелируются тем, что появились достаточно прочные  сплавы, поддающиеся сварке, появились  синтетические клеи, позволяющие  получить у клеевого шва прочность не хуже, чем у основного материала. На смену алюминиевым сплавам пришли композиты, в которые на стадии изготовления вклеивают металлические закладные элементы.

3. Требования, предъявляемые к заклёпкам

Заклепки  должны соответствовать требованиям, установленным техническими условиями.

Поверхность заклепок должна быть гладкой, чистой, не иметь трещин, расслоений, плен, раковин, пузырей, коррозии и прочих дефектов.

По размерам и допускам заклепки должны удовлетворять требованиям соответствующих нормалей на заклепки. Стержни заклепок должны быть прямыми и круглого сечения.

На головках заклепок допускаются лыски, появляющиеся в результате неполного обжатия  головок.

Изготовление  заклёпок:

Процесс изготовления заклепок определяется их типом и материалом, из которого они изготовлены. Основными операциями изготовления заклепок являются:

· высадка

· галтовка

· термическая  обработка

· нанесение  защитных покрытий

· сборка (для заклепок, состоящих из нескольких деталей)

· испытание  на расклепываемость и прочность.

Рассмотрим  технологию изготовления применяемых  в массовом масштабе обычных - стержневых заклепок.

Заклепки  для конструкций из легких сплавов  изготавливаются посредством высадки  из проволоки в холодном состоянии. Диаметр проволоки берется немного меньше диаметра готовой заклепки, чтобы заготовка заклепки легко входила в отверстие высадочного инструмента (матрицы).

В конструкциях, изготовляемых из легких сплавов, заклепочные  соединения и способы их выполнения значительно отличаются от применяемых в общем машиностроении для черных металлов. Это объясняется рядом причин, из которых основными являются следующие.

1. Различие  в физических и механических  свойствах легких сплавов и  черных металлов.

2. При  расчете заклепочных соединений в конструкциях из легких сплавов и при холодной клепке принимают в первую очередь во внимание работу стержня заклепки на срез. При расчете же клепаных швов при горячей клепке учитывают главным образом увеличение сопротивления сдвигу соединяемых листов. Заклепки при холодной клепке должны полностью заполнять отверстие, не вызывая при этом излишнего напряжения в стенках отверстий склепываемых деталей.