Способы клепки, типы заклепок и виды клепаных соединений

07.07.2016

Области применения. Клепаные соединения известны давно. Однако широкое распространение при изготовлении строительных конструкций клепка получила лишь в конце первой четверти прошлого столетия, когда был освоен процесс продавливания отверстий.
Процесс изготовления клепаных конструкций в высокой мере механизирован и автоматизирован, что обеспечивает хорошее качество клепаных соединений, высокую прочность их при значительной вязкости, относительно высокий предел выносливости при вибрационных нагрузках и др. Контроль качества клепаных соединений прост, а стоимость его невысока. Однако расход металла на клепаные конструкции на 10—20% больше, чем на сварные, а осуществление соединений сложнее. Эти обстоятельства явились главными причинами постепенного и почти полного вытеснения в нашем строительстве клепаных соединений сварными.
Область применения клепаных соединений в настоящее время — тяжелые большепролетные строения, конструкции, работающие при динамических или вибрационных нагрузках, при очень низких температурах, при резких колебаниях температур и т. п.
Способы клепки, типы заклепок и виды клепаных соединений

Типы заклепок и размеры их. Для соединения металлических элементов клепкой в них делают цилиндрические отверстия, в которые вставляют штампованные на заводах стандартные заклепочные заготовки, состоящие из стержня и закладной головки (рис. III—35). Стержень заготовки по-
чти цилиндрической формы, диаметром на 1—1,5 мм меньше, чем приготовленное для него отверстие.
Заклепочные заготовки штампуют из круглой калиброванной заклепочной стали мартеновской выплавки марок Ст.2з, Ст.3з и 09Г2. Марку заклепочной стали назначают в зависимости от марки стали соединяемых частей. Сталь для заклепок проходит дополнительные испытания на осадку в холодном и горячем состоянии, на образование головки и расплющивание.
В зависимости от формы головки различают заклепки с полукруглой головкой (рис. III—36.а; ГОСТ 10229—62), с полупотайной, с потайной и с высокой параболической головкой. Обычно в строительных конструкциях применяют заклепки с полукруглой головкой, представляющей собой шаровой сегмент с диаметром основания 1,6 или 1,7 диаметра стержня и стрелкой 0,6 диаметра стержня. Если толщина склепываемых пакетов более 5 диаметров заклепки, применяют заготовки со слегка коническим стержнем и повышенной головкой, очерченной, по параболоиду со стрелкой около 0,8d. Объем этой головки больше объема обычной полукруглой головки.
Способы клепки, типы заклепок и виды клепаных соединений

Заклепка, поставленная в соединение, должна плотно входить в приготовленное для нее отверстие, то есть стержень заклепки в деле должен иметь тот же диаметр, что и отверстие. Поэтому в расчетах и на чертежах принято указывать диаметр не стержня заготовки, а диаметр отверстия.
Номинальные диаметры отверстий для заклепок и болтов, установленные СНиП, приведены в таблице III—4. Наиболее часто в строительных конструкциях применяют отверстия 17, 21, 23 и 25. Для унификации и упрощения изготовления конструкций рекомендуется обходиться в сооружении заклепками одного или максимум двух диаметров.
Способы клепки, типы заклепок и виды клепаных соединений

При соблюдении последнего условия выбранный диаметр заклепок, как и диаметр болтов, влияет на установление минимальных размеров используемой профильной стали, на предельную толщину склепываемых пакетов, на конструктивное оформление соединений и на величину запасов, появляющихся в результате конструктивного оформления.
Образование отверстий для заклепок и болтов. Способы клепки. Отверстия для заклепок и болтов могут быть продавлены в отдельных элементах на меньший диаметр d—(2,5/6) мм и затем рассверлены до полного размера d в собранном пакете или сразу рассверлены на полный диаметр по специальным направляющим устройствам — кондукторам. Этот способ обеспечивает полное совпадение отверстий соединяемых элементов и удаление со стенок хрупкого металла, наклепанного при продавливании. Изготовленные такими способами отверстия относятся к группе «В» (высокого качества).
Отверстия могут быть сразу продавлены на полный диаметр или рассверлены на полный диаметр в отдельных элементах без кондукторов, но тогда в собранном пакете они не полностью совпадают и в них остается хрупкий наклепанный металл, что затрудняет плотное заполнение отверстия заготовкой и ухудшает работу клепаных соединений. Такие отверстия относят к группе «С» (среднего качества). Расчетные сопротивления (допускаемые напряжения) зависят от способа изготовления отверстий; для группы «С» их принимают более низкими, чем для группы «В».
Отверстия, продавленные на полный диаметр, допускается применять в клепаных соединениях, работающих под статической нагрузкой, для связующих заклепок и для черных болтов.
Продавливание отверстий выполняется быстрее и стоит дешевле, чем высверливание отверстий. Толщина продавливаемых элементов доходит до 22—25 мм в обычных сталях и до 20 мм в низколегированных (это зависит от имеющегося на заводе оборудования). Диаметр продавливающего штемпеля должен быть более толщины продавливаемого элемента на 2 мм.
Толщину склепываемого пакета принимают не более 5 диаметров, заклепки. Однако при выполнении клепки двумя молотками или скобой и при постановке заклепочных заготовок с повышенной головкой и коническим стержнем (рис. III—36, г) толщину пакета можно доводить до 7 диаметров заклепки. В конструкциях из низколегированных сталей клепка в два молотка и постановка заклепок с повышенной головкой требуются при толщине пакета более 3,5d.
Виды клепаных соединений. Применяемые в строительных конструкциях клепаные соединения можно разбить на три группы:
- соединений прочные, предназначенные для передачи определенных силовых факторов и на них рассчитанные;
- соединения плотные, предназначенные для образования швов, непроницаемых для жидкостей или газов, и испытывающие незначительные силовые воздействия, которые не учитывают расчетом;
- соединения прочно-плотные, в которых количество и размещение заклепок определяют с учетом требований как прочности, так и плотности шва.
Можно также выделить отдельно заклепки, поставленные без рас-, чета, только для связи между совместно работающими элементами (см. рис. II—3, в) — так называемые связующие заклепки.