Заклепка – это «застежка» в виде стержня цилиндрической формы с головкой на одном конце. Предназначение этого метиза – постоянное, неразборное соединение нескольких деталей. Современные заклепки изготавливают из металла. Они бывают стальными, медными, алюминиевыми, изготовленными из монель-металла или нержавеющей стали или пластика (полисульфон, нейлон, ПП, LPDE, Acetal). Для производства заклепок требуются несколько видов специальных высокоточных станков.
Изобретение заклепок
Человечество активно применяет заклепочные соединения уже более 2,5 тысяч лет. Древние греки соединяли таким образом бронзовые детали. Заклепки были известны и на территории современной России – первые образцы клепаных изделий на Руси археологи относят к IX-X векам.
В Средневековье заклепки тоже были востребованы – как крепеж для деталей рыцарских доспехов. Первые паровые машины, стальные мосты и другие сложные металлические объекты и сооружения, – везде использовались заклепочные соединения.
Для устройства заклепочного соединения нужно:
подготовить отверстие с точно подобранным диаметром;
предварительно нагреть метиз до определенной температуры;
приложить значительные усилия, чтобы расклепать саму заклепку.
Это трудоемкий процесс, требующий много времени. Поэтому с появлением болтовых и сварных соединений популярность заклепок в производстве снизилась. Тем не менее сегодня оборудование для производства заклепок из нержавейки, меди, пластика и других материалов не стоит без дела. Эти метизы по-прежнему используются в тех сферах, где сварка, пайка или болты по каким-то причинам неприменимы.
Сфера применения заклепок
Основными сферами применения заклепочных соединений являются строительство, производство мебели и текстильных изделий, а также строительство самолетов, кораблей, автомобилей и машиностроительная отрасль. Кроме того, заклепки используются для соединения деталей корпуса компьютера.
Строительство
В строительной отрасли обычно применяют стальные или алюминиевые заклепки. Крепеж из меди используется при устройстве кровли или монтаже медных водостоков.
Помимо кровельных работ заклепки также находят применение в следующих сферах строительства:
мостостроение – при монтаже стальных пролетных конструкций;
монтаж каркасов зданий – прочные заклепочные соединения применяют при сборке и установке колонн и ригелей, а также изготовлении подкрановых балок;
устройство вентилируемых фасадов – используются метизы вытяжного типа;
монтаж детских городков – для устройства современной игровой зоны обычно применяют дерево и пластик, которые скрепляют между собой заклепками с защитными «колпачками». Такая конструкция надежна, безопасна и эстетична.
В целом, в строительной отрасли заклепки востребованы в тех случаях, когда конструкция подвергается интенсивным вибрационным воздействиям, включает в свой состав элементы из не подлежащих сварке или просто разнородных материалов.
Эйфелева башня и другие известные сооружения
Самыми известными объектами, которые были построены преимущественно с использованием заклепочных соединений, считаются:
Харбор-Бридж (Сидней, Австралия) – арочный мост общей длиной 1149 м и весом 53,8 тысяч тонн, более 6 миллионов заклепок;
Шуховская башня (Москва, Россия) – телебашня высотой 160 м, построена в 1919-1922 гг.
Эйфелева башня (Париж, Франция) – высота 300 метров, масса – около 7,3 тысяч тонн, 2,5 миллиона заклепок.
В автомобильной промышленности активно применяется несколько методов создания заклепочных соединений, в том числе:
технология классической клепки (в петлях, электростеклоподъемниках, рычажных механизмах стеклоочистителей);
соединение сплошными заклепками (к примеру, стеклоподъемники);
соединение наполовину полыми заклепками (к примеру, элементы кузова).
Авиастроение
Элементы фюзеляжа самолета скрепляют между собой заклепками, потому что:
болтовое соединение недостаточно надежное, в полете болты могут просто раскрутиться;
сварное слишком жесткое, под воздействием нагрузок во время полета между фрагментами будет создаваться критически высокое механическое напряжение, что может привести к разрушению самолета.
Заклепочные соединения достаточно прочные, при этом позволяют избежать критических нагрузок на стык. В авиастроении они выполняются встык или внахлест с последующей обработкой герметиком для повышения стойкости и надежности.
Кораблестроение
В начале ХХ века корабли строились без применения сварки, на заклепках. Есть мнение, что одной из причин знаменитой катастрофы «Титаника» стало использование некачественных крепежных метизов в его конструкции.
Сегодня основной метод создания жестких соединений между элементами корпуса корабля – это электросварка, заклепки применяются только в некоторых конструкциях (например, при соединении барьерных швов в районе скулы, палубного стрингера с ширстреком).
Мебельное производство
Возможность соединять материалы разной структуры, плотности и твердости, а также использовать потайные крепежные метизы, обуславливает востребованность заклепочного соединения при производстве мебели (в том числе мягкой).
Текстильная промышленность
Детали одежды, обуви и некоторых аксессуаров соединяют между собой заклепками. В швейных, обувных изделиях и кожгалантерее обычно используют хольнитен (пустотелая заклепка + «головка»). Проще всего увидеть такое соединение на обычных джинсах.
Преимущества заклепок
Несмотря на экономичность, прочность и удобство сварных и болтовых соединений, заклепки по-прежнему используются во многих отраслях, что объясняется рядом достоинств этих крепежных метизов:
относительной простотой монтажа — не требуется дополнительное обучение персонала (в отличие от сварочных работ);
соединяемые детали не деформируются и не меняют свойства, так как не подвергаются дополнительному нагреву;
устойчивостью к воздействиям механического характера (в том числе вибрационным);
высокой надежностью;
долговечностью;
возможностью прочно соединять разные материалы или материалы, которые нельзя сварить;
возможностью монтажа сложных узлов.
Следует учитывать, что соединение будет надежным, прочным и долговечным только в том случае, если использованы качественные метизы, а технология производства работ строго соблюдена.
Нормативы
Характеристики качественных заклепок регламентируются государственными стандартами.
В настоящее время действуют ряд ГОСТ и ТУ 1980-1986 годов разработки в актуализированных версиях, а также несколько ГОСТ Р ИСО на глухие, слепые и вытяжные заклепки с разным типом бортика (потайной, стандартный) из алюминия, стали, алюминия и стали. Также действует ряд ГОСТ и ТУ 1980-1986 годов разработки в актуализированных версиях.
Когда нельзя использовать заклепки
Применение заклепочных соединений далеко не всегда целесообразно. У них есть и недостатки :
необходимость использования специального инструмента (без заклепочника трудоемкость процесса значительно возрастает, а качество соединения – снижается);
высокая материалоемкость, как следствие – рост стоимости монтажа (в сравнении с обычным сварным соединением);
ослабление конструкции в случае создания большого количества отверстий;
сильный шум при монтаже;
высокий риск разрушения соединения в случае неправильного подбора диаметра отверстия.
Чтобы соединение было надежным, нужно подбирать заклепку из материала, максимально близкого по физическим свойствам к материалу соединяемых элементов. В противном случае при нагреве и охлаждении у метиза и соединенных деталей температурное расширение будет разным, что со временем ослабит соединение, а риск возникновения коррозии значительно вырастет. Все это в комплексе снижает прочность заклепочного соединения.