Как соединить металлические пластины

Обновлено: 01.05.2024

Тонколистовой металл – материал достаточно популярный и в строительстве как таковом, и в производстве строительных материалов (элементов ограждений, потолочных кассет, фасадных панелей и т.д.). Но у него есть одна особенность – небольшая толщина металлических листов не позволяет их достаточно эффективно соединять сварным способом. По этой причине для соединения деталей, особенно крупногабаритных, применяются различные варианты крепления.

О том, каким должно быть крепление для листового металла, и какие приспособления для этого можно использовать, расскажем в нашем обзоре.

Требования к соединению металлических листов

Металлические листы и изделия на их основе могут крепиться по двум схемам:

Друг с другом – при стыковке отдельных элементов конструкции или при формовке детали.
С материалом основания – деревянной балкой, стальным профилем, бетоном, кирпичом и т.д.

В любом случае можно сформировать несколько требований к соединению, которое мы получим:

Механическая прочность, которая не снижается со временем. Это – основное требование, поскольку иначе конструкций будет нестабильной.
Простота монтажа. При отделке фасада или обшивке потолка приходится выполнять большой объем работ, потому для фиксации тонколистовых деталей используется крепеж, не требующий сложного оборудования и больших затрат времени.
Минимальное повреждение основы. Чем меньше повреждается сам металл при креплении, тем выше будет прочность конструкции, и тем ниже вероятность того, что со временем крепеж ослабеет.
Защита от коррозии. Тонколистовой металл с оцинковкой или полимерным защитно-декоративным покрытием чаще всего начинает ржаветь именно в месте крепления, поскольку там обнажается стальная основа листа.

Также в ряде случаев полезной будет потенциальная разъемность крепежа. Например, возможность демонтировать без повреждений потолочную панель для доступа к коммуникациям, или возможность снять фасадную кассету и заменить ее новой.

Все крепления, которые используются при монтаже конструкций из тонколистового металла, в той или иной мере соответствуют этим требованиям. Но у каждой технологии есть свои особенности, которые и накладывают ограничение на ее использование. Именно эти особенности мы проанализируем ниже.

Замковые и фальцевые крепления

Один из наиболее популярных способов соединения металлических листов – монтаж без крепежа. Тонколистовой металл достаточно пластичен, и потому его можно деформировать с сохранением прочности. Это позволяет крепить листы друг к другу по двум схемам:

При работе с достаточно мягкой сталью используется фальцевый крепеж. Для этого края соединяемых листов просто загибаются таким образом, чтобы они плотно прижимались друг к другу. Да, монтаж фальцевого соединения довольно трудоемок, но после завершения работ конструкция получается практически неразъемной.

Фальцевая методика чаще всего используется при монтаже кровель из оцинкованной стали. А вот применение металлических заготовок с высокой упругостью позволяет реализовать замковую схему крепления. При этом на краях металлических листов формируются выступы, которые при соединении входят в зацепление друг с другом и удерживаются за счет упругости. Использование замкового крепежа позволяет ускорить монтаж и сделать соединение разъемным – но по прочности он уступает фальцевому.

Важно! Замковое соединение может применяться и при креплении деталей из тонколистового металла к основе из другого материала. Так по этому принципу монтируется реечный фасад или потолок: рейки просто «защелкиваются» на выступах шины-стрингера из более толстого металла.

Болтовые соединения

Второй способ соединение металлических листов между собой или крепления их к основе – болтовой:

В соединяемых деталях просверливаются отверстия, диаметр которых соответствует диаметру болта.
В отверстие вставляется болт, который с изнаночной стороны крепится гайкой.
Чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки от соединения на тонкий металл под шляпку болта и под гайку могут укладываться шайбы или специальные прокладки.

Для болтового соединения характерна высокая прочность, но при работе с тонколистовым металлом она является избыточной (скорее разрушится сам металлический лист, чем крепеж). Кроме того, трудоемкость таких соединений высока, потому их используют довольно редко. Обычно болтовой крепеж применяется при сборке несущей конструкции из металла толщиной не менее 1.5 мм – а более тонкие листы и изделия на их основе фиксируются другим способом.

Заклепочные соединения

Для формирования прочного, неподвижного и неразъемного соединения используются заклепки. Технология крепления листового металла с помощью заклепок достаточно древняя – но сегодня она используется в модифицированном варианте.

Классическая заклепка представляет собой стержень из мягкого металла. Стержень вставляется в отверстия в соединяемых деталях и расклепывается ударами молотка. При этом края заклепки деформируются под ударами, развальцовываются и удерживают детали вместе.

Сегодня для крепления тонколистового используются более современные вытяжные заклепки , которые устанавливаются с помощью специального приспособления – заклепочника:

Заклепка представляет собой конструкцию из двух элементов – тела (гильзы) и стержня. Как правило, тело делают из мягкого материала (алюминий или магний-алюминиевый сплав, возможно – с добавлением меди), а стержень – из более плотного (оцинкованная сталь). Это не только облегчает установку заклепки, но и обеспечивает ее защиту от коррозии.
При монтаже на месте установки заклепки проделывается отверстие. В него вставляется тело заклепки так, чтобы бортик плотно прилегал к лицевой поверхности металла.

С помощью заклепочника стержень с усилием вытаскивается из гильзы, а его основа развальцовывает гильзу с изнаночной стороны, формируя внутренний бортик, который тоже плотно прижимается к материалу.
Излишек стержня обламывается тем же заклепочником.

Некоторые приспособления работают по другому принципу, но общая схема монтажа заклепок остается неизменной. При этом получается неразъемное соединение с высокой надежностью, а края отверстия оказываются хорошо защищены бортиками заклепки от воздействия внешних факторов.

Использование саморезов для крепления тонколистового металла

Наряду с заклепками для соединения листового металла используются и саморезы – самонарезающие винты. Для их производства применяют сталь с хорошими показателями прочности, а защита от коррозии обеспечивается нанесением оцинковки, оксидированием или фосфатированием.

Выбор самореза определяется типом материала, который нужно крепить, и особенностью технологии монтажа:

Для крепления тонколистового металла к деревянным конструкциям или к металлическому профилю чаще всего используются металлические остроконечные саморезы с потайной или полусферической головкой. При этом, если нужно крепить металл значительной толщины, целесообразным будет предварительное сверление: так материал будет меньше деформироваться при креплении.
Если необходимо прикрепить тонколистовой металл к металлическим направляющим без предварительного сверления, могут использоваться аналогичные саморезы – но не с коническим острием, а с буром. Наличие бура облегчает поступательное движение крепежа, потому времени и сил на монтаж нужно меньше.

Наряду со стандартными саморезами при работе с тонколистовым металлом активно применяются изделия с пресс-шайбами. Пресс-шайба размещается под шляпкой самореза, и при закручивании плотно прижимается к металлу, обеспечивая более надёжную его фиксацию.

Еще одна популярная разновидность крепежа – саморезы с уплотнительными шайбами (чаще всего – с шестигранной головкой). Чаще всего их используют при монтаже профнастила, но высокая универсальность позволяет задействовать такие саморезы при самых разных работах. Основное преимущество таких изделий — максимальная герметичность соединения: прокладка из EPDM или аналогичного материала не только гарантирует плотный прижим к основе, но и снижает теплопроводность узла. Такие саморезы используют при наружном креплении изделий из тонколистовой оцинкованной стали с защитным покрытием.

Обратите внимание! Шляпки саморезов с пресс-шайбами или уплотнительными шайбами, а также некоторые заклепки могут быть окрашены в цвет защитно-декоративного полимера. Это не только делает крепеж более незаметным, но и защищает его от коррозии.

Тонколистовой металл можно крепить самыми разными способами – выбор конкретной методики зависит и от характеристик материала, и от того, какие именно требования выдвигаются к соединению. Но в любом случае важно выбирать крепёж с запасом прочности и тщательно контролировать качество монтажа!

Маркетолог предприятия “Мехбуд”. Квалифицированный эксперт по общению с клиентами и партнерами. Всегда готова к общению и сотрудничеству.

Клепка металла

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.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

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.

Диаметр крепежного элемента рассчитывается следующим образом: толщина металлических заготовок умножается на два. Что касается длины, то он должен быть равен как минимум двум диаметрам 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:

Обозначения головок молотков по ГОСТ 2310-77

Сторона квадрата ударной плоскости бойка (мм)

Номинальный вес квадратных головок молотков (кг)

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:

Диаметр стержня заклепки

Общая длина обжимки (L), мм

Радиус углубления (R), мм

Глубина лунки (h), мм

Диаметр лунки в рабочей части (d1), мм

Диаметр стержня обжимки (D), мм

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:

Осуществляется подготовка соединяемых изделий.
Делается разметка отверстий.
Производится высверливание гнезд.
Осуществляется зенковка отверстий.
Монтируются заклепки.
Производится обжимка.

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

Произвести очистку поверхности металлических листов от грязи, налета и ржавчины.
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:

В отверстие стержнем снизу вверх вставить крепежный элемент.
Установить под закладную головку поддержку (плоская используется при потайной головке).
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:

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.
Желательно использовать плотные наушники, так как процесс клепки металла сопровождается громкими и резкими звуками, которые отрицательно воздействует на слух и нервную систему.
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).
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.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Способы соединения металлических изделий

Сегодня строительная область предоставляет широкий выбор всевозможных крепежей и методов совмещения различных материалов. Но какие есть способы соединения металлических изделий, знают далеко не все, хотя эта информация может очень пригодиться, ведь сферы, где это актуально, многочисленны и разнообразны.

В нашей статье мы представили обзор основных способов, с помощью которых соединяют детали из металла, указав их ключевые особенности. Также перечислили главные крепежные изделия, которые применяются для этой цели, поэтому информация вас ожидает крайне полезная.

Разновидности крепежных изделий для соединения металла

Для соединения изделий друг с другом используется металлический крепеж, представленный на рынке в широком ассортименте. Крепежные элементы имеют разные размеры, форму и назначение. Чаще всего детали соединяют винтами, болтами, гайками, саморезами, шурупами, анкерами, заклепками, шпильками, шайбами и т. п.

1. Болт.

Одним из способов соединения металлических изделий является посредством болтов – стержней с наружной резьбой и четырех- или шестигранной головкой. Для соединения требуется гайка или отверстие с внутренней резьбой. Болт внешне напоминает винт, оба крепежных элемента широко применяются в машиностроении, строительстве и пр.

Различаются они по способу работы:

болт проходит через соединяемые элементы насквозь, фиксируется гайкой или гаечным ключом;
винт вкручивается в деталь с резьбой с помощью отвертки или торцевого ключа.

В отличие от второго, первый не прокручивается внутрь соединяемых элементов.

Рекомендуем статьи по металлообработке

2. Саморезы.

Для соединения деревянных деталей часто используются саморезы:

крепежными элементами с мелкой резьбой соединяют металлические заготовки небольшой толщины с деревянными или пластмассовыми деталями;
саморезы с крупной резьбой предназначены для фиксации деревянных деталей.

Острый наконечник, выполненный в форме сверла, самостоятельно проделывает отверстия в соединяемых заготовках.

3. Гайка.

Еще одним способом соединения деталей из металла является с помощью гаек – крепежных элементов с отверстием и внутренней резьбой. Используются в паре с болтами. Гайки различаются по форме (шестигранные, круглые с насечками, квадратные, T-образные, с выступами для пальцев и т. п.), а также по прочности.

4. Шуруп.

Этот крепежный элемент представляет собой стержень с наружной резьбой, острием конической формы и головкой. Способ соединения металла между собой с помощью шурупов заключается во вкручивании крепежа в готовое отверстие или мягкий материал (пластмассу, дерево). В этом заключается разница между ними и саморезами. Они менее универсальны по сравнению с последними, так как имеют меньшую высоту и шаг резьбы. Востребован этот вид крепежных изделий в строительных и отделочных работах.

5. Анкер.

Анкер крепится к опорному основанию и удерживает нужный элемент. Крепеж имеет две части:

нераспорную, которая не участвует непосредственно в фиксации конструкций;
распорную (рабочую), с изменяемыми размерами.

Помимо основных частей, может иметь манжету – кайму, препятствующую проникновению внутрь основания или фиксируемой конструкции. Анкеры используют для соединения металлических изделий из листовых материалов, а также для крепления тяжеловесных конструкций и фундамента.

6. Заклепки.

Делятся на два основных вида:

Вытяжные, состоящие из алюминиевой головки и стержня из оцинкованной стали. Они предназначены для неразрывной фиксации двух или более металлических элементов. При работе с ними используются механические инструменты.
Резьбовые заклепки широко применяются в машиностроении и электронике. На стержень этого крепежного изделия нанесена резьба, поэтому соединяемые с его помощью детали можно при необходимости разобрать.

7. Шпилька.

Это цилиндрический стержень без головки с резьбой по всей длине или только на концах. К такому способу соединения металлических изделий прибегают при отсутствии резьбы у фиксируемых деталей. Используется в паре с гайкой, может быть дополнен шайбой. Последняя представляет собой круглую пластинку, подкладываемую под гайку и повышающую прочность крепления, предотвращающую деформацию соединяемых заготовок. Это достигается за счет увеличения прижимной поверхности скрепляемых деталей.

С помощью шпилек скрепляют любые изделия и конструкции, включая высоконагруженные. Преимущество этого способа крепления металлических элементов заключается в том, что для его применения не требуются особые навыки.

В зависимости от наличия резьбы крепежные элементы делятся на:

метрические, представленные винтами, болтами, гайками и шпильками;
неметрические (приспособленные), представленные гвоздями, анкерами и т. п.

В зависимости от области использования они делятся на:

высокопрочные резьбовые крепежи;
элементы массового использования;
изделия для безударной и/или односторонней фиксации;
крепежи, предназначенные для герметизации изделий;
детали, предназначенные для соединения полимерных композитных материалов и т. п.

Это условная классификация, поскольку крепежные изделия могут одновременно относиться к нескольким группам.

6 способов соединения металлических изделий

Разные способы соединения металлических изделий имеют свои достоинства и недостатки. При выборе того или иного варианта необходимо, в первую очередь, исходить из предполагаемых условий эксплуатации будущей конструкции, а во вторую – из характеристик крепежных элементов.

1. Спайка.

Технологически этот способ соединения деталей из металла схож со сваркой, разница заключается в плавящемся материале:

при спайке плавится присадочная проволока;
при сварке – сам материал заготовки.

Спайка отличается меньшей надежностью по сравнению со сваркой.

Для соединения алюминиевых деталей, к примеру, велосипедных рам, больше подходит сварка, поскольку в данном случае требуются прочные сварные соединения.

Учитывая, что большая часть элементов велосипедной рамы изготовлена из алюминия, то сложностей при сварке не возникнет, главное, правильно выбрать технологию сваривания. Шов должен быть качественным и высокопрочным, устойчивым к деформациям и механическому воздействию.

Производители выпускают трековые велосипеды для скоростных гонок и шоссе, используемые на ровной поверхности. Для них важно, чтобы масса велосипеда была меньше, это достигается за счет использования при изготовлении рам трубок меньшего диаметра.

Такое решение приводит к сложностям при применении сварки как способа соединения металлических деталей. Высокая температура может стать причиной появлений трещин и деформации стальных элементов рамы. Вместо сварки в таком случае использовали спайку.

Хотя шов и получается более прочным, он все равно уступает по качеству сварным соединениям. Современные велосипедные рамы изготавливают из карбона, поэтому необходимость использования того или иного способа крепления металлических элементов либо полностью отсутствует, либо сводится к минимуму.

2. Склеивание.

Склеивание как способ соединения металлических изделий подходит для материалов, которые плохо поддаются сварке. Речь идет о таких металлах, как титан или магний. Во время склеивания мастера сталкиваются со следующими сложностями:

склеиваемые поверхности должны быть точечно подготовлены к обработке;
при склеивании внахлест требуется подгонка;
для соединения характерна невысокая прочность;
нельзя выполнять работу в несколько приемов.

Для повышения прочности крепления заготовок используют комбинированные способы, такие как заклепочно-клееные и сварочно-клееные.

3. Сварка.

Наиболее надежным способом соединения металлических изделий друг с другом считается сварка. Для фиксации элементов используют следующие ее виды:

газовую ацетиленокислородную;
контактную;
электродуговую;
электроннолучевую;
лазерную;
холодную.

При газовой сварке края соединяемых заготовок расплавляют в пламени кислородно-ацетиленовой смеси. Таким образом сваривают малоуглеродистые и низколегированные стали. Недостаток способа заключается в том, что сварной шов получается пористым, во время обработки из-за воздействия кислорода подвергается окислению, что отрицательно сказывается на его качестве.

Во время контактной сварки края соединяемых заготовок плотно прижимаются друг к другу и нагреваются за счет прохождения через них тока большой силы. Используется для соединения небольших по площади изделий, делится на шовную и точечную.

Электроды для электровакуумных изделий изготавливают при помощи точечной сварки. Крепление элементов друг к другу производится за счет импульсного тока, при этом изменяются такие параметры обработки, как продолжительность и сила воздействия, а также давление в точке сварки. Правильный подбор параметров позволяет соединять различные по типу и форме металлические заготовки, к примеру, вольфрамовую нить и никелевую фольгу.

4. Заклепывание.

Несмотря на широкое распространение сварки, заклепывание по-прежнему продолжает применяться как один из способов соединения металлических изделий. Его основной недостаток заключается в том, что шов может быть выполнен только внахлест. Однако он менее прочный, поскольку со временем заклепки расшатываются, а сверление отверстий может привести к дополнительной деформации материала заготовки.

Тем не менее, этот способ фиксации металлических деталей применяется в самолето- и мостостроении. Он долговечен и безопасен для конструкции, зачастую к заклепыванию прибегают при невозможности использования сварки.

Этот способ соединения деталей из металла также используется в производстве техники, автомобилестроении, при ремонте транспортных средств, однако он вытесняется технологией точечной сварки.

По мере развития технологий сварка все больше заменяет другие способы крепления металлических деталей. Уже сегодня она используется при возведении мостов, в строительстве авиатехники.

5. Шпоночное соединение.

Шпонки используют как способ соединения таких металлических изделий, как вал с деталями, передающими вращение и колебание. Элементы могут иметь различную конструкцию: призматическую, клиновую, сегментную, тангенциальную. Крепежные детали образует два основных вида соединений:

Ненапряженные, для создания которых используются призматические сегментные шпонки. Во время сборки не возникает предварительное напряжение.
Напряженные, для создания которых используются тангенциальные и сегментные шпонки. Подходят для соединения деталей сложных конструкций, во время сборки возникает монтажное напряжение.

6. Зубчатое (шлицевое).

Этот способ соединения металлических изделий предполагает фиксацию элементов путем попадания выступающих зубьев на валу в специальные углубления в ступице.

Размеры крепежных элементов устанавливаются отраслевыми стандартами. Способ подходит для создания подвижных и неподвижных соединений.

В зависимости от жесткости фиксации выделяют три варианта: легкая, средняя, высокая. Отличаются друг от друга высотой и количеством зубцов, варьирующимся от 6 до 20 штук. Зубцы могут иметь различную форму:

Треугольные подходят для соединения небольших валов неподвижных или с небольшим крутящим моментом. Этот вид крепежных элементов используется редко.
Прямобочные. Этот вид изделий для соединения металлических деталей центрируют по внутреннему и наружному диаметру боковых граней.
Эвольвентные – используют для крепления больших валов.

Назначение зубчатых соединений – передача крутящего момента. В основном, их используют в производстве электроинструментов.

Области применения различных способов соединения металлических изделий

Различные способы фиксации металлических элементов применяются в разных сферах промышленности, а также в быту. Их используют при производстве мебели, в строительстве, тяжелой промышленности и т. п.

Шпоночные и шлицевые крепления распространены в сферах создания электроинструментов, оборудования, в машиностроении. Без соединений с натягом невозможно изготовить валы зубчатых колец, червячные колеса. Пайка необходима для работы над электронным оборудованием, требующем высокой точности. С помощью заклепок соединяют тонколистовые металлы.

По мере развития технического прогресса появляются и новые способы соединения металлических изделий. Современная жизнь невозможна без различных машин и механизмов. Для того чтобы они служили дольше, необходимы надежные крепежные элементы. От качества крепежа зависят также форма готового изделия, качество его работы, риски возникновения аварийных и нештатных ситуаций на производствах и т. п.

В статье мы поговорили о видах и способах соединения металлических изделий и деталей. Прежде чем купить тот или иной крепежный элемент, следует его осмотреть на наличие дефектов. Деформированные в процессе работы детали можно использовать для наружных контуров металлических заготовок. Таким образом, возможна экономия на расходных материалах, но при этом без ущерба для качества готовой продукции.

Стыковое сварное соединение

Стыковое сварное соединение – простое, но при этом надежное. Две детали сваривают таким образом, что торцевые поверхности примыкают друг к другу, находясь в одной плоскости. Как правило, используется в конструкциях, подвергаемых переменному напряжению.

Технология широко применяется. С ее помощью, например, соединяют не только трубы встык, но и собирают сложные изделия в машиностроительной отрасли. Подробнее о стыковом сварном соединении читайте в нашем материале.

Применение стыкового сварного соединения

Стыковое сварное соединение становится оптимальным решением в ситуациях, когда необходимо добиться аккуратного внешнего вида изделия без выступающих кромок, а утолщение металла является недопустимым. Данный вид швов активно используется в авиакосмической, автомобильной промышленности для обеспечения неразъемного соединения деталей. При этом последние находятся в одной плоскости и примыкают друг к другу торцами.

Достоинства стыковых соединений сварных швов:

меньший расход электродов;
надежность изделий, возможность с легкостью контролировать процесс;
относительно простая техника сварки в сравнении с методом формирования углового шва;
обеспечение ровной и плоской поверхности;
возможность скреплять заготовки, имеющие разную толщину;
доступность соединения металлических элементов большой толщины односторонним швом.

Минусы данного подхода:

не достигается дополнительной жесткости, которую обеспечивает, например, нахлесточный метод;
есть вероятность серьезной деформации поверхности после обработки, что чаще всего происходит в результате сварки тонкого металла.

Все способы создания стыкового сварного соединения имеют определенные характеристики и свойства, от которых зависит сфера их использования.

Встык сваривают элементы трубопроводов, обечайку емкостей, например, баллонов, цистерн, а также листовые конструкции, швеллеры, уголки и фасонные профили других видов.

Одностороннее стыковое соединение, не предполагающее предварительного скоса кромок, чаще всего применяется для скрепления листов металла толщиной в пределах 4 мм.

Соединение без скосов кромок может быть и двусторонним – к данному варианту прибегают при сварке изделий толщиной до 8 мм. Стоит подчеркнуть: в этом случае между кромками металла оставляют зазор шириной в 1-2 мм вне зависимости от того, как расположены швы.

При работе с заготовками толщиной 4–25 мм опытные сварщики используют скосы кромок в сочетании с односторонним соединением. Сами скосы кромок делают V-образной или U-образной формы, причем вторая встречается реже. В любом случае кромки важно немного притупить, прежде чем приступать к формированию стыкового сварного соединения.

Для заготовок толщиной более 12 мм, которые планируется скреплять двусторонним соединением, рекомендуются X-образные кромки. Дело в том, что за счет использования такой формы удается почти вдвое сократить объем металла для заполнения разделки. А это отражается на стоимости и производительности сварочных работ.

Нужно понимать, что при выборе типа стыкового соединения, формы кромок, места расположения швов отталкиваются от характеристик металла, будущей конструкции и необходимого результата.

Виды стыковых сварных соединений

Стыковые сварные соединения отличаются от других видов в первую очередь расположением заготовок в пространстве. В данном случае элементы будущего изделия размещаются на одной плоскости и сварка ведется по расположенным смежно друг с другом торцам.

Принято выделять насколько видов стыковых сварных соединений в соответствии с формой свариваемых кромок:

прямые – при этом скрепляемые кромки лишены скосов;
V-образные – кромки имеет соответствующую названию форму скосов;
Х-образные – со скосом кромок в виде буквы «Х»;
Криволинейные – скосы кромок в соединении образуют латинскую букву «U».

Также выбор определенной разновидности скосов кромок должен соответствовать виду стыкового соединения. По расположению шва принято выделять такие соединения:

односторонние – шов находится лишь с одной стороны соединяемых заготовок;
двусторонние – формируется пара швов: один находится сверху, а второй снизу изделия.

Стыковые сварные соединения используются в процессе монтажа наиболее ответственных конструкций, поскольку превосходят другие способы сварки по механическим показателям. Также нужно учитывать, что выбор данного типа швов обусловлен необходимостью дополнительной подготовки кромок.

Еще одной особенностью, за которую специалисты ценят стыковое соединение, является высокая производительность работ в сочетании с экономичностью. Это объясняется тем, что формирование таких швов требует меньшего расхода металла и времени.

Разделка кромок под стыковое сварное соединение

Разделка для проведения сварочных работ обладает своими особенностями. В первую очередь, данный процесс влечет за собой расширение сварного шва, что в дальнейшем требует дополнительного расхода материалов. Иногда мастера отказываются от подготовительного этапа и сваривают заготовки без разделки кромок.

Когда планируется стыковое сварное соединение тонких деталей, используют отбортовку или загиб кромок соединяемых элементов. Ее выполняют ручным или машинным способом. В первом случае прибегают к использованию наковальни и молотка либо кувалды. Также возможно осуществление отбортовки при помощи строгания, фрезерования, долбления либо могут применяться абразивы. В этих случаях не обойтись без оборудования, такого как строгальные или фрезеровальные станки.

Строгальные станки довольно просты по своему устройству: резец высокой прочности под определенным углом проходит вдоль торца и за каждый проход снимает слой металла. Далее положение режущего элемента меняется, операция проводится вновь. Если поверхность детали отличается криволинейной формой, на помощь приходят фрезеровальные станки – фаска формируется фрезой, которая перемещается по линии шва.

Когда работа ведется с крупными конструкциями и трубопроводами, в ход идут кромкоскалыватели – в основе их принципа действия лежит метод долбления. Абразивная обработка, наоборот, используется для небольших заготовок, а также для финальной доводки после этапа строгания или фрезерования. Также кромка может удаляться посредством газового резака или зигмашины.

Фаски могут находиться на кромках с одной стороны или сразу с двух. За счет односторонних скосов на прямых деталях значительно упрощается работа сварщика. Тогда как для соединения элементов с двухсторонними фасками мастеру требуется доступ к обеим сторонам шва.

Технология выполнения стыкового сварного соединения

Любую сварку предваряет этап технологической подготовки: заготовки размечают, режут, с их поверхности удаляют грязь, следы коррозии, изделия сушат, если на них присутствует влага.

Элементы будущей конструкции располагают на ровной поверхности с зазором 2-3 мм друг от друга. Мастер зажигает электрод ударом либо, чиркнув, как спичку, после чего делает две прихватки. Данный прием позволяет избежать деформации изделия в процессе работы.

Электрод можно перемещать на себя, от себя, справа налево и в обратном направлении. Принцип движения электрода подбирается в соответствии с толщиной металла и необходимым положением электрода в пространстве. В результате должно обеспечиваться лучшее сваривание заготовок. Стоит отметить, что обычно электрод держат под углом 45°.

Когда стыковое сварное соединение готово, необходимо удалить шлак и зачистить поверхность. От возможных прожогов защищают подкладки – они обеспечивают более уверенную работу, позволяют увеличить ток и отказаться от проварки обратной стороны шва.

Сварка в нижнем положении.

В первую очередь сварщик зачищает заготовки. Если работы ведутся с тонким металлом, в разделке кромок нет необходимости. Между элементами оставляют зазор в пределах 1-3 мм и переходят к сборке будущей конструкции, делают прихватки и зачищают их. Сама сварка должна вестись с обратной стороны прихваток.

Максимальная толщина валика составляет 9 мм, высота – 1,5 мм. Сварка ведется слева направо, при этом мастер выполняет кольцевые колебательные движения против часовой стрелки. По аналогичному принципу работа идет и на другой стороне, правда, там допускается увеличение тока. Когда стыковое сварное соединение завершено, необходимо зачистить поверхности.

Во время формирования шва электродом совершают 2-3 движения. Его опускают по мере плавления, чтобы добиться непрерывного горения сварочной дуги. Перемещение электрода идет с одинаковой скоростью, при этом сам расходник должен быть наклонен под углом 15–30° относительно вертикали. В другой плоскости его располагают перпендикулярно поверхности шва.

Бывает, что нужно более широкое стыковое сварное соединение, тогда прибегают к разного рода колебательным движениям.

Ультразвуковой контроль сварных соединений

В основе данного метода контроля лежит использование излучения ультразвуковых волн акустического типа. Они проходят через однородную среду и при этом не меняют свою прямолинейную траекторию.

Высокочастотные колебания (более 20 кГц) способны проникать в металл, не влияя на его структуру. Далее они отражаются от пустот, царапин, неровностей, разного рода включений. Акустическая волна проникает внутрь стыкового сварного соединения и, при наличии дефекта, отклоняется от своего нормального направления, что отслеживается на экране соответствующего прибора.

Сигнал на монитор поступает за счет использования усилителя. В результате формируется схема, по которой оператор определяет наличие дефектов и особенностей получившегося соединения. Установить размер дефектного образования удается при помощи оценки амплитуды отраженного импульса, а расстояние до него фиксируется по времени, затраченному на распространение волны.

Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений трубопроводов и иных конструкций осуществляется в соответствии с установленным стандартом. При этом необходимо выполнить такие этапы работы:

Удалить со стыковых соединений следы коррозии, лакокрасочные покрытия минимум на 50–70 мм с обеих сторон шва. Обработать поверхность стыка и прилежащего металла машинным, турбинным, трансформаторным маслом, глицерином либо солидолом, чтобы обеспечить наиболее точные результаты проверки на наличие дефектов стыковых сварных соединений.
Настроить прибор с учетом необходимых в данном случае параметров. Если толщина стыковых сварных соединений не превышает 2 см, используют стандартные настройки, тогда как к АРД-диаграммам прибегают, если работы проводились с более толстым металлом. Качество проверяют при помощи DGS или AVG-диаграмм.
Перемещать излучатель по линии сварочного шва зигзагообразными движениями, поворачивая на 10–15° вокруг оси.
Передвигать искатель по металлу до появления устойчивого, предельно четкого сигнала. Далее развернуть прибор и приступить к поиску сигнала максимальной амплитуды.

Нередко колебания отражения волн оцениваются как дефекты, поэтому любые сомнения должны стать поводом для дополнительной проверки. Обнаруженное повреждение необходимо зафиксировать, обозначив точное место нахождения.

Стыковые сварные соединения проверяют при помощи ультразвука в соответствии с нормами ГОСТа. Когда УКЗ не позволяет точно определить характер дефекта, прибегают к гамма-дефектоскопии или рентгенодефектоскопии как к более точным способам контроля качества.

Читайте также: