Заклепки: виды, применение и технология клепки для надежных соединений

Хотя сварка является распространенным методом соединения деталей, она подходит не для всех ситуаций. В таких случаях на помощь приходит клепка — механический способ соединения с использованием специального крепежа, известного как заклепки. Эти элементы производятся из различных материалов и представлены в широком ассортименте типов и форм, что позволяет подобрать оптимальное решение для конкретной задачи.

Сущность клепки и ее преимущества

Клепка — это процесс создания неразъемного соединения деталей с помощью ряда заклепок, а результат называется заклепочным швом. Этот метод незаменим, когда сварка невозможна, неудобна или когда соединяются материалы, которые нельзя сварить. Интересно, что клепка применяется не только в металлообработке, но и в легкой промышленности — например, при изготовлении одежды и аксессуаров, хотя там она чаще носит декоративный, а не силовой характер. В контексте строительства и домашнего хозяйства клепка предлагает практичную альтернативу винтовым соединениям, поскольку заклепки, как правило, дешевле болтов с гайками, а их установка требует меньше времени.

Пример надежного заклепочного соединения в разрезе

В некоторых сферах заклепки демонстрируют явные преимущества. Например, при монтаже заборов из профлиста они обеспечивают более высокую защиту от вандализма, так как для их демонтажа требуется рассверливание, в отличие от винтов, которые можно просто выкрутить. Также клепка часто оказывается более удобной и быстрой при установке кровельных материалов, таких как профнастил или металлочерепица, где работа с винтами на высоте может быть затруднительной.

Одно из самых распространенных бытовых применений заклепок — крепление профлиста

Принцип работы заклепки основан на пластической деформации. Элемент устанавливается в предварительно подготовленное сквозное отверстие. С одной стороны у него имеется закладная головка, которая упирается в материал. В процессе клепки противоположный конец стержня расплющивается под воздействием силы, формируя вторую, замыкающую головку. Именно поэтому для изготовления заклепок используют пластичные металлы.

Классификация заклепочных швов

Заклепочные швы различаются по способу соединения деталей. Основные типы — это соединение внахлест (когда один лист накладывается на другой) и встык. Стыковые соединения, в свою очередь, могут выполняться с одной или двумя накладными пластинами. Швы с накладками считаются более надежными и применяются в ответственных, нагруженных конструкциях.

Основные виды заклепочных швов: внахлест и встык с использованием накладок

По расположению крепежных элементов швы делятся на:

• однорядные;
• двухрядные;
• многорядные.

Заклепки в рядах могут располагаться друг напротив друга или в шахматном порядке. По своему назначению швы бывают прочными (рассчитанными на механические нагрузки), плотными или герметичными (обеспечивающими непроницаемость) и комбинированными — прочно-плотными. Герметичность часто достигается за счет использования эластичных прокладок между деталями. Прочно-плотные швы, ранее широко применявшиеся в котлостроении, сегодня во многих случаях заменяются сварными.

Разнообразие заклепок: конструкция и типы

Классическая заклепка представляет собой цилиндрический стержень из пластичного металла с головкой на одном конце. Эта головка называется закладной. В процессе установки на другом конце стержня формируется вторая, замыкающая головка. Однако существуют и составные заклепки (например, вытяжные или винтовые), состоящие из корпуса и отдельного стержня. Их принцип действия схож: закладная головка фиксирует элемент, а стержень, вытягиваясь или деформируясь, создает замыкающую головку с обратной стороны.

Основные типы заклепок по конструкции

Особенности стержней и форм головок

Заклепки классифицируются по типу стержня и форме закладной головки. По конструкции стержня они бывают:

• Со сплошным стержнем: Обладают максимальной несущей способностью, но требуют значительных усилий для установки.
• Полупустотелые: Часть стержня у головки — сплошная, остальная — полая. Компромисс между прочностью и удобством монтажа.
• Пустотелые: Имеют сквозное отверстие по всей длине. Легко расклепываются, но не предназначены для высоких нагрузок.
  

  Классификация заклепок по типу стержня и форме закладной головки

Формы закладных головок также разнообразны:

• Полукруглая (сферическая): Обеспечивает самое надежное соединение.
• Цилиндрическая и коническая (плоская): Применяются в агрессивных средах.
• Потайная и полупотайная: Позволяют утопить крепеж заподлицо с поверхностью. Соединение менее прочное, используется по эстетическим или техническим требованиям.

В одном соединении могут комбинироваться заклепки разных типов

Выбор конкретной комбинации зависит от ожидаемой нагрузки. Для максимальных нагрузок подходят заклепки со сплошным стержнем и полукруглой головкой. Пустотелые варианты хороши для ненагруженных швов, но не гарантируют герметичности — для этого лучше выбрать полупустотелые.

Основные виды заклепок по применению

Несмотря на развитие сварки, клепка остается востребованной, особенно для соединения разнородных или плохо свариваемых материалов. Ассортимент заклепок постоянно расширяется. Рассмотрим ключевые типы:

• Классические (обычные): Универсальные метизы, напоминающие гриб. Применяются для большинства типов швов.
• Полутрубчатые: Стержень частично полый. Требуют меньше усилий при установке, но имеют ограниченную прочность. Подходят для соединений с небольшой нагрузкой.
  

  Сравнение классической заклепки и резьбовой (гаечной)

• Вытяжные (отрывные, тяговые) Составные двухкомпонентные метизы. Их главное преимущество — возможность установки с одной стороны соединения, без необходимости поддержки с обратной. Широко используются в строительстве для крепления профлиста и кровельных материалов.
• Пистонные: Изготавливаются из мягких металлов (алюминий, медь). Применяются для декоративных соединений или соединений с минимальной нагрузкой.
  

  Внешний вид гаечных и пистонных заклепок

• Резьбовые (гаечные): Предназначены для соединения тонкостенных деталей. Имеют внутреннюю резьбу. При закручивании винта корпус заклепки деформируется, образуя замыкающую головку и надежно фиксируясь в материале.

Это основные категории, используемые в промышленности и строительстве, каждая из которых имеет свои специализированные подвиды.

Особенности вытяжных заклепок

Вытяжные заклепки заслуживают отдельного внимания, так как именно с ними чаще всего сталкиваются домашние мастера при работах с профлистом. Они состоят из полого корпуса (гильзы) и внутреннего стержня (сердечника). После установки часть стержня остается внутри, что усиливает соединение.

Принцип работы вытяжной заклепки: стержень вытягивается, деформируя корпус и формируя обратную головку

Длина корпуса должна превышать общую толщину скрепляемых материалов. При работе заклепочником стержень вытягивается, и его утолщенный конец развальцовывает гильзу, формируя прочную замыкающую головку с обратной стороны. Остаток стержня отламывается. Критически важно правильно подобрать длину заклепки: слишком короткая не сформирует надежный буртик, а слишком длинная создаст нежелательный люфт. Идеально, если толщина вашего "пакета" материалов находится в середине диапазона, указанного производителем.

Заклепки для мягких и рыхлых материалов

Для соединения пластика, ДСП, композитов и других неметаллических материалов используются специальные виды заклепок. Они создают меньшее усилие при установке, чтобы не повредить хрупкую основу.

К ним относятся:

• Лепестковые: При монтаже корпус раскрывается на несколько лепестков, распределяя давление на большую площадь, что защищает материал от разрушения.
  

  Лепестковые заклепки идеально подходят для пластика, ДВП и других неметаллов

• Распорные: Разновидность вытяжных заклепок с надрезанным корпусом, который при установке складывается, образуя широкую опорную поверхность.

Существуют также чисто пластиковые заклепки, часто используемые в мебели. Они обычно имеют внутреннюю резьбу и устанавливаются путем вкручивания стержня, который разжимает лепестки корпуса.

Технологический процесс клепки металла

Клепка металлических деталей состоит из двух основных этапов: подготовки и непосредственной установки крепежа. Подготовка включает сверление отверстий и, при необходимости, их зенкование под потайные головки.

Сам процесс установки выглядит так:

• Вставка заклепки в отверстие.
• Стягивание соединяемых деталей.
• Формирование замыкающей головки с помощью инструмента (молотка, заклепочника).
• Проверка качества соединения и его зачистка.
  

  Последовательность установки вытяжной заклепки с помощью ручного заклепочника

При использовании качественного инструмента работа идет очень быстро. Для разовых или домашних работ обычно достаточно ручного заклепочника. Стоит отметить, что при монтаже кровельных материалов или заборов большую часть времени занимает не сама клепка, а подготовительные операции — разметка, сверление и обязательная обработка каждого отверстия антикоррозионной краской.

Существует два основных способа клепки: холодный и горячий. Горячий способ, при котором место соединения и сама заклепка предварительно разогреваются, применяется для метизов большого диаметра (от 12 мм).

При размещении заклепок важно соблюдать правила: минимальное расстояние между центрами соседних заклепок должно быть не менее 4 их диаметров, а от края листа — не менее 1.5 диаметра. При креплении профлиста заклепку следует устанавливать в нижнюю волну (желоб), а не в гребень.

Как правильно подобрать размер заклепки

Выбор заклепки основывается на толщине соединяемых материалов. Ключевыми параметрами являются диаметр стержня и длина. Диаметр стержня определяет, какое сверло использовать для отверстия. Эмпирическое правило: диаметр заклепки примерно равен удвоенной толщине скрепляемого "пакета". Длина стержня должна быть как минимум в 2 раза больше его диаметра, при этом выступающая часть для формирования головки — примерно 1.25–1.5 диаметра.

Важно понимать, что больший диаметр не всегда означает большую прочность. Нагрузочная способность зависит также от материала и конструкции (сплошная или полая). При выборе следует ориентироваться на технические характеристики, которые указывает производитель:

• Рекомендуемый диаметр отверстия: Позволяет правильно подобрать сверло.
• Диапазон толщин соединяемого пакета: Гарантирует корректную работу заклепки.
• Усилие на срез: Показывает, какую нагрузку, приложенную перпендикулярно оси, может выдержать соединение.
• Усилие на разрыв: Определяет стойкость к нагрузке, направленной вдоль оси заклепки.

Именно последние два параметра в наибольшей степени определяют надежность будущего шва.

Ключевое правило подбора: диаметр стержня заклепки должен быть примерно равен удвоенной толщине скрепляемых материалов

Выбор материала заклепки

Основное правило — материал заклепки должен быть совместим с материалом соединяемых деталей, чтобы избежать электрохимической коррозии. Обычно заклепки изготавливают из того же металла, что и основная конструкция.

Наиболее распространенные материалы:

• Сталь:
  • Углеродистая (Ст2, Ст3, Ст10).
  • Коррозионностойкая (Х18Н9Т).
  • Оцинкованная.
  • Легированная нержавеющая (09Г2, 304, 316).
    

    Широкий ассортимент заклепок из разных материалов

• Медь (марки МТ, М3).
• Алюминиевые сплавы (АД1, Д18).
• Алюминиево-магниевые сплавы (AlMg2.5, AlMg5).
• Латунь (Л63).

Так, медные детали соединяют медными или латунными заклепками, алюминиевые — алюминиевыми, стальные — стальными. Существуют и комбинированные метизы, например, алюминиево-стальные. Для наружных работ, таких как монтаж профлиста или металлочерепицы, чаще всего используют вытяжные заклепки из оцинкованной или окрашенной в цвет материала стали.

• Доборные доски для межкомнатных дверей: полное руководство по выбору и монтажу
• Декоративные наклейки на стену: быстрый способ преобразить интерьер