Клепка металла: как происходит и что для этого необходимо

Сварка – пожалуй, лучший способ соединения деталей, но не везде эта технология применима из-за особых условий. На помощь приходит клепка металла – скрепление частей изделия между собой механическим способом. Сам процесс – легок и прост и длится всего пару секунд. Главное – правильно подобрать комплектующие.

Мастеру придется приобрести заклепки, стержни и головки, а также специальные инструменты (хотя можно обойтись и молотком). Однако подбирать все материалы следует, исходя из параметров металла, который будет подвергнут клепке. На что обращать внимание при выборе комплектующих и как скреплять металл, подробно рассказано ниже в статье.

Процесс клепки металла

Технологический процесс, во время которого происходит скрепление металлических деталей при помощи заклепок, называется клепкой. Для работы используется специальный инструмент, который бывает как пневматическим, так и ручным.

Данный способ соединения используется, как правило, в том случае, когда сварка не может быть применена.

Среди домашних мастеров слесарного дела популярность клепки металла обусловлена простотой данного процесса.

В сделанное заранее сквозное отверстие вставляется крепежный элемент (заклепка), состоящий из шляпки, которая в процессе упирается в поверхность одной из соединяемых деталей, и стержня, выходящего с противоположной стороны гнезда за пределами второй.

В результате воздействия внешней силы происходит расплющивание последнего с образованием замыкающей головки, которая позволяет обеспечить:

• фиксацию заклепки в монтажном отверстии;
• надежное соединение деталей.

Перечисленные классы сварки включают в себя разнообразные виды сварочных работ, где в качестве главного критерия для разделения выступает источник энергии, воздействующий на поверхности.

Клепка листового металла может быть холодной и горячей. Выбор той или иной технологии осуществляется в зависимости от ситуации:

• Горячая клепка металла. Соединение элементов осуществляется с помощью нагретого стержня. Необходимая температура определяется по цвету металла, он должен быть красным. Для этой технологии используются стержни, толщина которых не менее 8 мм.
• Холодная клепка. Этот вид соединения используется чаще всего, особенно в домашних условиях и небольших мастерских. Как правило, холодная клепка применяется для соединения деталей, которые не будут впоследствии испытывать на себе большие нагрузки. В данном случае толщина стержня должна быть не более 8 мм.

Типы заклепочных соединений

По типу соединения металлических пластин заклепочные швы могут быть двух типов:

• внахлест, когда одна деталь накладывается на другую;
• встык – для соединения используются плоские накладки (одна или две) таким образом, чтобы боковые поверхности изделий соприкасались.

Есть еще один критерий, который касается расположения заклепок. Во время соединения деталей они могут монтироваться в один ряд или несколько, а также в шахматном порядке или одна напротив другой.

Заклепочные швы бывают разных видов, выбор делается в зависимости от того, где они будут использоваться:

• Прочные – применяются для клепки опор несущих конструкций (колонн, металлических балок, деталей мостов).
• Прочноплотные – швы, обеспечивающие не только прочное соединение, но и герметичное. Поэтому они используются для клепки котлов, трубопроводных магистралей, которые постоянно испытывают воздействие повышенного давления газа или жидкости.
• Плотные – используются, когда главным параметром соединения деталей является прочность шва. Часто они встречаются в цистернах, резервуарах, слабонагруженных трубопроводах разной степени сложности.

Виды заклепок, стержней и головок

Виды заклепок для клепки металла:

• Полутрубчатые – отличаются простотой монтажа, но малой прочностью. Их можно использовать для клепки металлических изделий, которые не будут подвергаться большой нагрузке механического характера.
• Пистонные – больше подходят для мягких металлов и отличаются простотой монтажа. Используются в основном для простых соединений.
• Закладные, вытяжные – заклепки, состоящие из двух частей и отличающиеся удобной установкой.
• Стандартные – применяются для создания разных видов швов.

Если планируется соединять тонкостенные элементы, то применяются заклепки резьбовые или гаечные.

В зависимости от типа стержня заклепки делятся на:

• Пустотелые – в стержне есть отверстие цилиндрической формы. Их нельзя использовать для соединения изделий, которые будут подвергаться высоким нагрузкам. Однако плюс в том, что их можно легко расклепать.
• Полупустотелые – там, где находится закладная головка, стержень сплошной.
• Сплошной стержень – подходят для соединения деталей, которые будут подвергаться высоким нагрузкам, однако при этом их сложно монтировать.

Что касается головок заклепок, то они тоже бывают разными: цилиндрическими, коническими и полукруглыми.

Критерии выбора заклепок

В зависимости от того, какой толщины металлические листы планируется соединять, подбираются заклепки. Кроме того, учитывается и диаметр стержня.

Для клепки металла размеры используемого крепежного элемента составляют:

• диаметр – от 1 до 36 мм;
• длина – от 2 до 180 мм.

Многие заблуждаются, думая, что чем толще стержень, тем прочнее соединение. На самом деле все зависит от того, из какого материала изготовлена заклепка.

Крепежные детали, которые используются для клепки металла, должны быть изготовлены из того же материала, что и соединяемые изделия. Выполнение данного требования позволит исключить электромеханическую коррозию.

Если же говорить о пластинах, изготовленных из меди, то для их скрепления могут использоваться заклепки не только из этого же металла, но и латунные.

Инструменты для клепки металла

Для клепки металла используются инструменты и приспособления, без которых осуществить данный процесс не получится:

Слесарный молоток

Если клепку металла планируется проводить постоянно, то лучше приобрести набор таких молотков. При этом главное условие – боек должен иметь квадратную форму.

Чтобы правильно подобрать инструмент, необходимо знать длину заклепок и их диаметр. Именно от этих параметров зависит площадь бойка и вес головки молотка. Нужно понимать, что от массы последнего элемента зависит многое во время клепки металла:

• если головка молотка будет слишком тяжелой, то при неприцельном ударе заклепка может быть безвозвратно повреждена;
• при слишком легком элементе процесс расклепывания может затянуться.

Площадь бойка слесарного молотка прямо пропорциональна диаметру заклепочной шляпки. И та, и другая характеристика инструмента в численном выражении прописаны в ГОСТ 2310-77. И, несмотря на то, что площадь там не указана, есть данные относительно размеров стороны бойка, поэтому вычислить ее несложно.

В таблице можно найти информацию относительно веса головки для инструмента с такой конфигурацией бойка (по ГОСТу 2310-77), а также длину стороны для разных типов элемента:

Профессионалы рекомендуют использовать определенный инструмент в зависимости от диаметра заклепки (D):

• молоток с головкой весом 0,4 кг для D = 4-5 мм;
• молоток с головкой весом 0,5 кг для D = 6–8 мм.

Натяжка

Представляет собой бородок с проделанным на конце гнездом, диаметр которого немного больше, чем у заклепочного стержня. С помощью натяжки осуществляется сжатие металлических пластин перед их сопряжением.

Работа с натяжкой заключается в следующем:

• в отверстие вставляется выступающий участок стержня заклепки;
• наносится несколько ударов молотком по ударной части приспособления.

В результате поверхности соединяемых металлических листов должны плотно соприкасаться друг с другом. То есть операция закончится полным устранением зазора между ними.

Чекан

На вид данный инструмент напоминает слесарное зубило, но отличается от него формой рабочей части, у чекана она плоская. Используется, чтобы сделать клепочное соединение более герметичным.

Во время процесса зачеканивания происходит уплотнение соприкасающихся плоскостей соединяемых деталей. Объектами применения в данном случае являются замыкающая головка заклепки и края металлической пластины.

Поддержка

Это приспособление необходимо для обеспечения опоры при расклепывании заклепочного стержня. Что касается его формы и размера, то данные параметры определяются, исходя из:

• Конструкции деталей, которые планируется соединить.
• Диаметра заклепочного стержня.
• Способа клепки металла, который может быть двух видов.

Первый – это прямой, когда в лунку поддержки заводится закладная головка, после чего молотком наносятся удары по верхней части обжимки, в результате чего осуществляется образование необходимой формы замыкающего элемента заклепки.

Второй – обратный, который используется в местах с ограниченным доступом. В данном случае удары наносятся по закладной головке крепежного элемента. В результате происходит деформация замыкающей головки в специальной выемке, которая находится в рабочей части поддержки, и она приобретает необходимую конфигурацию.

Поддержка должна весить больше используемого молотка как минимум в три раза (лучше в пять).

Обжимка

Это инструмент в виде стержня с углублением на рабочей части, который используется, чтобы придать замыкающей головке необходимую конфигурацию. Для этого наносятся удары молотком по плоскому торцу. Обжимка производится в одном исполнении, а делается это с целью унификации.

В таблице ниже указаны значения параметров, которые отображены на чертеже:

Как правило, обжимки изготавливаются из инструментальной углеродистой стали высокого качества марки У8А и У7А.

Этапы клепки металла и возможный дефект

Кратко клепка металла состоит из следующих этапов:

1. Осуществляется подготовка соединяемых изделий.
2. Делается разметка отверстий.
3. Производится высверливание гнезд.
4. Осуществляется зенковка отверстий.
5. Монтируются заклепки.
6. Производится обжимка.

Однако перед тем как приступать к основным работам, требуется сделать следующие подготовительные процедуры:

1. Произвести очистку поверхности металлических листов от грязи, налета и ржавчины.
2. Наметить места, где будут располагаться отверстия и накернить их, чтобы сверло не уходило в сторону.

Для высверливания отверстий в поверхностях, изготовленных из металла, можно использовать ручной электроинструмент или сверлильный станок, что является более предпочтительным, поскольку он позволяет обрабатывать более толстые детали.

При использовании для клепки металла ручного электроинструмента, необходимо следить за тем, чтобы во время сверления он не отклонялся в сторону. Важно помнить, что пользоваться можно только заточенным сверлом, а в процессе использовать охлаждающие жидкости.

Вставка заклепок состоит из следующих этапов:

1. В отверстие стержнем снизу вверх вставить крепежный элемент.
2. Установить под закладную головку поддержку (плоская используется при потайной головке).
3. Уплотнить детали, осадить в местах клепки, а зазоры между листами устранить при помощи молотка.

Замыкающая головка образуется двумя методами:

• Прямым – когда удары молотком по стержню заклепки наносятся со стороны образования замыкающей головки.
• Обратным – удары производятся по закладной головке.

Если клепку металла осуществляет новичок, который никогда не сталкивался с данным процессом, то он может допустить ошибки, которые приведут к образованию дефектов:

• Если допустить перекос при обжиме, то примыкание замыкающей головки к металлической поверхности будет неплотным.
• Если отверстие просверлить не ровно, а под уклоном, то головки будут смещены (в одну сторону или в разные).
• При использовании заклепки, изготовленной из материала плохого качества, замыкающая головка при клепке может иметь рваные края.
• Когда стержень используется длиннее, чем нужно, или он неровный, головка может оказаться смещенной в сторону.

Техника безопасности при клепке металла

Во время клепки металла нужно обязательно соблюдать правила техники безопасности, которые заключаются в следующем:

1. До тех пор, пока не осуществлена полная настройка пневматического инструмента, пользоваться им нельзя, поскольку придерживать обжимку руками достаточно сложно из-за того, что удар получается мощным, можно легко получить травму.
2. Желательно использовать плотные наушники, так как процесс клепки металла сопровождается громкими и резкими звуками, которые отрицательно воздействует на слух и нервную систему.
3. Прежде чем приступать к работе, инструмент следует проверить и убедиться в том, что он исправный. На рабочем столе не должно быть ничего лишнего (ненужных предметов, приспособлений).
4. Детали, которые необходимо соединить, следует зафиксировать в тисках.

Если необходимо удалить старые заклепки и соединить детали в том же месте заново, то с помощью острого зубила удаляется полукруглая головка, а остальная часть крепежного элемента выбивается пробойником.

Во время клепки металла обязательно следует использовать защитные перчатки и очки. Для предотвращения смещения детали следует зафиксировать в тисках либо консоли. Ни в коем случае во время работы нельзя касаться обжимки руками.

Если соблюдать все правила техники безопасности, процесс будет произведен качественно и без травм.

Таким образом, с помощью клепки металла удается получить соединение, отличающееся высокой стойкостью к вибрационным и ударным нагрузкам.

И, несмотря на то, что на современном этапе развития технологий есть более производительные способы, такие как сварка или болтовое крепление, метод с использованием заклепок отлично подходит для домашнего применения.