Крепежни елементи за листов материал

Механични системиСп. Инженеринг ревю - брой 4/2021 • 24.06.2021

  • Водещите фактори за избора на крепежни елементи са ефективността, цената, възможността за възстановяване и ремонт и улеснено разглобяване

  • Материалите, от които се изработват нитовете, най-често са мека стомана, мед, месинг и алуминий

  • Самозаклинващите гайки имат много добри показатели на устойчивост на усукване и издърпване дори при тънки листове и не изискват предварително третиране на отвори


Има много начини за сглобяване на елементи от листов материал. Най-разпространените са чрез заваряване, спояване, нитове, винтове и лепила. Освен крепежните средства обаче има и разнообразни техники за сглобяване, които си служат с методите на пластична деформация на метала като огъване (и свързване с фалцове) и съединяване чрез пресоване. Всички тези възможности поставят проектанта пред една нелека задача.

В общия случай водещите фактори при избора са ефективността, следвана от цената. Също така от съществено значение е възможността за възстановяване и ремонт и улеснено разглобяване. За удовлетворяване на последните две е необходимо крепежните елементи да са от вид, позволяващ многократно използване, т.е. разглобяване и повторно сглобяване. Такъв тип закрепване дава улеснен достъп до повредена част или износен компонент, както и за цялостно демонтиране на отделни части, които да бъдат рециклирани впоследствие.

За сметка на това постоянните крепежни елементи превъзхождат разглобяемите с характеристики като здравина, дълготрайност, издръжливост и по-добро разпределение на натоварването.

Освен това понякога самите конструктивни особености на готовия продукт определят метода на свързване, който трябва да се използва при сглобяването, и напълно елиминират други методи като неприложими за конкретния случай.

 

Технология на съединяване чрез нитоване

Нитовите съединения се използват като свързващи елементи, когато ширината на контактните зони надвишава дебелината им 3 или повече пъти. В зависимост от диаметъра на използвания нит технологията на нитоване може да бъде в студено или нагрято състояние на нита. При нитове с диаметър до 8 мм се извършва студено съединяване, като диаметърът на отвора трябва да бъде с 0,1 – 0,2 мм по-широк от диаметъра на нита. При нитоване в нагрято състояние диаметърът на отвора е с 0,1 – 1,0 мм по-голям от този на нагретия нит.

Конструкцията на нита се състои от цилиндрична издължена част, завършваща с опорна глава, и затваряща глава, която се образува при занитването. Нитовете имат полукръгла, плоска и конусна глава. Когато се изисква повърхността на съединението да е гладка, се използват нитове със скрита глава. Краят на нита, който излиза от другата страна на скрепените елементи, трябва да бъде дълъг 1,23 – 1,5 от диаметъра му, за да може да се оформи затварящата глава. При съединяване на тънки листове стомана или цветни метали се прилагат попнитове. Те имат диаметър от 2 мм до 6 мм.

Материалите, от които се изработват, най-често са мека стомана, мед, месинг и алуминий. Металът трябва да съответства на този, от който е изработен листовият материал, за да не се получат хлабини при възникване на температурно разширение или свиване. Устойчивостта на вибрации и по-високата якост са отличителни предимства на нитовите съединения пред други типове скрепяване на листови материали.

Нитоването може да се извършва ръчно или механично. Механичното използва пневматични чукове (пистолети), нитовъчни машини и преси. При пневматичните нитачки се осигурява сгъстен въздух от компресор. Макар и разходите за закупуване да са по-високи, мощността и производителността, които те предлагат, оправдават инвестицията. Ударите се нанасят по опорната глава, а затварящата глава се образува от главичар. При ръчното нитоване първо се очертават, центроват и пробиват отворите, като задължително е двата листа да бъдат позиционирани и притиснати плътно и пробити заедно. Нитовете се поставят и напасват в отворите така, че те да съвпаднат.

С помощта на стегач занитваните части се притискат една към друга и към основната глава на нита. Диаметърът на отвора му трябва да бъде малко по-голям от диаметъра на стеблото на нита. Занитваните части се уплътняват, като се вкарва излизащата част на нита в отвора на стегача и върху него се нанасят удари с чук. Нитът се сбива така, че излизащият му край придобива полусферична форма. Оформянето на затварящата глава се прави с главичар. По форма той е идентичен със стегача с тази разлика, че в края си има сферична вдлъбнатина, която придава формата на затварящата глава. Опората (долният главичар) е закалена стоманена подложка със сферична вдлъбнатина, която отговаря на формата на основната глава на нита. При занитването опората се поставя на плоча, върху наковалня или пък се затяга. Нитове със скрити глави се нитоват направо върху плоча и наковалня.

 

Самозаклинващи крепежи и пресови метални съединения

Принципът на пресовия монтаж е листовият материал да се пресова по крепежа, който е изработен от метал с високоякостни свойства и не се деформира.

В по-общ смисъл самозаклинващият крепеж представлява елемент, обикновено с резба, който при натиск в пластичния метал на листа измества материала около отвора за закрепване, като по този начин се извършва студено формоване на метала към специално проектирана пръстеновидна вдлъбнатина в основата на крепежния елемент.

Главата на елемента има назъбена, шестостенна или специална форма, която предотвратява въртенето и изместването на детайла, след като крепежната гайка бъде поставена правилно. По този начин самозаклинващият крепеж става част от самия детайл, без да оставя следи, нито да деформира обратната страна на детайла.

Самозаклинващите гайки притежават изключително добри показатели на устойчивост на усукване и издърпване дори при тънки листове и не изискват предварително третиране на отвори.

Предимствата на този тип крепежи са здравината на сглобката и на резбата, която може да се постигне дори в метал с дебелина до 0,20 мм. Те могат да се инсталират с помощта на всяка преса и гарантират висока устойчивост на натиск или усукване. Методът не изисква специална предварителна подготовка на отвора, като скосяване, може да се извършва с автоматизирано оборудване за заявки с голям обем, а при обработката обратната страна на листа запазва равната си повърхност.

Самозаклинващите шпилки и гайки са подходящи за използване тогава, когато компонентът се подменя лесно и когато при евентуално разхлабване на гайки и болтове достъпът до тях няма да е възможен. Ако гайките и винтовете не могат да бъдат достигнати след сглобяването на едно шаси или шкаф, то фабрично е най-добре да се монтират самозаклинващи крепежни елементи, които, освен изброените предимства, опростяват и ускоряват операциите по асемблиране на компоненти.

 

Болтове и винтове

Характеристика в полза на закрепването чрез болтове и винтове е, че те позволяват многократно разглобяване и сглобяване на скрепените детайли. За монтажа с болтове и винтове са необходими предварително оформени отвори, като при болтовете се затягат с гайка, за да се фиксира връзката, а винтовете поддържат съединението чрез резба, захваната в метала. Гайките могат да се заварят към листа метал, което елиминира необходимостта от достигане на двете страни, а самонарезните винтове изрязват сами резбата в детайла.

Този тип крепежни елементи са подходящи за приложение при разнородни листови материали. Хлабината, която остава около елемента, позволява диференциално топлинно разширение. Недостатъците на метода са, че към разходите за крепежа трябва се добавят и тези за пробиване и оформяне на отворите, а тези процедури повишават локалните напрежения на материала.

Болтовата глава може да е с различна форма, като най-често това е външен шестостен. Други разновидности включват прорези и отвори (например вътрешен шестостен) на челната част на главата, като те са предвидени за употреба с различни отвертки и накрайници.

Друг метод за свързване на болтове, шпилки, анкери и други елементи с диаметри от 2 до 25 мм към метални листове е посредством технологията за челно заваряване. Между болта и детайла се генерира електрическа дъга, която разтопява част от метала на двата елемента, при това болтът се фиксира към листа в образувалото се при заваряването гнездо, като в резултат се получава челно съединение на крепежния елемент.

При този тип съединения се постига много висока производителност поради краткото време за заваряване, като могат да се заваряват метали с различен състав. Деформациите са минимални поради малките температурни натоварвания.

 

ЕКСКЛУЗИВНО

Top