ГлавнаяДля клепки строительных конструкций применяют заклепки трех видов (рис. VI.2): с цилиндрическим стержнем и сферической головкой (а), с коническим стержнем и повышенной закладной головкой (б) и с потайной головкой (в).
Заклепки первого типа применяют при толщине склепываемого пакета до 5 диам заклепки.
При большей толщине пакета заклепки этого типа не полностью заполняют отверстия, и в этом случае необходимо применять заклепки с коническим стержнем и повышенной головкой. Конический стержень сразу, до осадки стержня обжимкой, более полно заполняет отверстие. Кроме того, часть металла, образующего повышенную головку в процессе клепки, поддержкой также осаживается в отверстие.
После окончания клепки закладная повышенная головка принимает обычную сферическую форму. Эту же форму получает и замыкающая головка. Заклепки с коническим стержнем и повышенной головкой обеспечивают полное заполнение отверстия и хорошее стягивание склепываемого пакета при его толщине до 7 диам заклепки.
Заклепки с потайной закладной головкой применяют тогда, когда необходимо получить соединение с потайными головками с обеих сторон соединения.
Соединения с потайными головками с одной стороны обычно получают, применяя заклепки со сферической головкой, образуя потайную замыкающую головку. В этом случае потайную головку получают, применяя обжимку без углубления на торце.
Для клепки строительных конструкций наиболее часто применяют заклепки диаметром в 16, 20, 22 и 24 мм. Диаметр отверстий под заклепки применяют соответственно равным 17, 21, 23 и 25 мм.
Длину заклепки в мм находят по формуле
где l — толщина оклепываемого пакета, мм;
А — коэффициент, определяющий длину стержня, необходимую для полного заполнения отверстия под заклепку (А = d2отв/d2закл);
В — длина стержня заклепки, мм, необходимая для образования замыкающей головки;
С — припуск на длину заклепки, мм, учитывающий возможное увеличение диаметра отверстия под заклепку в процессе рассверливания в результате биения инструмента.
Значения А, В и С для определения длины заклепок приведены в табл. VI.1.
Заклепки изготовляют из малоуглеродистой стали Ст. 2 закл и Ст. 3 закл и низколегированной стали 09Г2. На головках заклепок из низколегированных сталей при их изготовлении выштамповывают букву Г.
Нагрев заклепок ведут в камерных печах, работающих на коксе, нефти, на природном газе, а также в электрических печах. Наиболее часто устанавливают переносные печи, работающие на коксе с воздушным дутьем. В такой печи за смену можно нагреть до 2500 заклепок. Печь расходует 20 кг кокса на 100 кг заклепок и 7 м3 воздуха на 1 кг кокса. Время нагрева партии заклепок (40—50 шт.) до температуры 1150° около 5 мин.
Заклепки ставят клепальными машинами — скобами, а в случаях, когда характер и размеры конструкции не позволяют применить машины, — пневматическими клепальными молотками.
Клепальная машина (рис. VI.3) состоит из корпуса 1, воздушного цилиндра 2, рычажного механизма 3, регулятора 4 и клепального инструмента, обжимки 5 и поддержки 6, обычно называемых в случае машинной клепки штампами.
Осадку стержня заклепки производят ее сжатием штампами. Необходимое усилие сжатия создается сжатым воздухом (5—6 ати), подаваемым по шлангу из заводской сети в воздушный цилиндр клепальной машины.
С помощью регулятора устанавливают расстояние между верхним и нижним штампами, в зависимости от толщины склепываемого пакета. Клепальные машины имеют вылет зева до 1900 мм и высоту зева до 800 мм. Воздушный цилиндр и рычажный механизм могут создавать усилие, сжимающее заклепку, от 30 до 120 Т. Клепальную машину подвешивают к консольным кранам, которые перемещают ее по ходу клепки от одного отверстия к другому.
Пневматический клепальный молоток (рис. VI.4, а) имеет следующие основные части: ствол 1, ниппель 2 для присоединения шланга, подающего сжатый воздух, клапан 3, золотниковое устройство 4, направляющее воздух по каналам к бойку 5, и буксу 6 для закрепления обжимки 7. За счет подачи золотниковым устройством воздуха к бойку поочередно сверху и снизу боек совершает поступательно-возвратное движение; двигаясь в сторону буксы, боек ударяет по хвостовику обжимки, которая, в свою очередь, наносит удар по стержню осаживаемой заклепки.
Закладную головку заклепки в ходе клепки прижимают к конструкции поддержкой 8.
Обжимки и поддержки имеют на своих торцах (рис. VI.4, б) углубления, соответствующие форме головок заклепок. Если необходимо получить потайную головку, торец обжимок и поддержек делают плоским.
Обжимки и поддержки как для машинной клепки, так и, для клепки пневматическими клепальными молотками делают из инструментальной стали У7А и У8А. Таким инструментом можно заклепать 1000—1200 заклепок, после чего его направляют в инструментальный цех для ремонта, отпуска, обработки углубления для головки заклепки и закалки.
Для увеличения стойкости клепального инструмента его рабочую поверхность иногда наплавляют аустенитовыми электродами или изготовляют весь инструмент из жаропрочной стали. Инструментом с наплавкой можно заклепать до 3000 заклепок, а из жаропрочной стали — до 8000—12 000 за время между ремонтами.
Поддержки во время клепки упирают с помощью стальных стержней в выступающие части конструкции. Иногда закладную головку заклепки удерживают клепальным молотком (клепка в два молотка) либо применяют специальные пневматические устройства (рис. VI.4, в), носящие в практике название пневматических поддержек.
Пневматическая поддержка состоит из стакана 9, поршня 10, в котором устанавливают собственно поддержку 11, ниппеля 12 для присоединения к шлангу, подающему сжатый воздух, муфты 13 и упорного конуса 14. При подаче в стакан сжатого воздуха пневматическая поддержка, упираясь упорным конусом в конструкцию или специальное приспособление, оказывает давление на клепальную поддержку, а та в свою очередь на заклепку.
В табл. VI.2 приведены основные показатели некоторых клепальных молотков и пневматических поддержек.
Поскольку клепка пневматическим молотком является малопроизводительной, физически тяжелой и вредной для клепальщиков, следует по возможности применять машинную клепку. Конструктивная форма и размеры элементов, при которых применяется машинная клепка, описаны в справочниках по проектированию стальных конструкций.
Для получения высококачественного соединения весьма важно соблюдать технологию клепки.
Заклепки нагревают для размягчения металла, чтобы он лучше заполнял отверстие, образовывал головку и требовал бы при этом меньшего усилия осаживания. Кроме того, нагрев важен еще и потому, что при остывании заклепка стягивает детали, входящие в пакет, и обеспечивает его плотность, а следовательно, и высокую сопротивляемость конструкции коррозии.
При клепке машинами степень нагрева заклепок из малоуглеродистой стали можно несколько снижать, так как клепальная машина в ходе клепки с большим усилием сжимает пакет.
Клепку необходимо заканчивать в интервале температур от Ar1 —50° до синеломкости +100°. При температуре Ar1 во время охлаждения p-железо переходит в α-железо, уменьшаясь в объеме. Если клепку прекратить при температуре выше Аr1, то при охлаждении заклепки появятся зазоры между стенками отверстия и телом заклепки. Процесс клепки при температуре синеломкости может вызвать в заклепке трещины.
Клепку нельзя заканчивать при высоких температурах еще и по следующей причине. Если материал заклепки в процессе охлаждения еще не восстановил своей прочности, силы упругости деталей, соединенных в пакет, могут вызвать зазоры между деталями (растянуть заклепку).
Правила изготовления металлических конструкций рекомендуют нагревать заклепки из малоуглеродистых сталей до 700° (красный цвет каления) при машинной клепке и до 1000—1100° (оранжевый цвет каления) при клепке пневматическим молотком, а из низколегированной стали до 1000—1100° независимо от способа клепки.
При машинной клепке заклепка после образования замыкающей головки должна находиться под давлением машины в течение 6—20 сек. При клепке пневматическим молотком процесс необходимо заканчивать при темнокрасном цвете головки заклепки. Соблюдение этих правил гарантирует выдерживание необходимого температурного режима клепки, приведенного выше.
Заклепки с коническим стержнем и повышенной головкой следует устанавливать либо машиной, либо двумя клепальными молотками, применяя вместо поддержки второй клепальный молоток. Заклепку со стороны закладной (повышенной) головки следует нагревать на 150—250° выше, чем со стороны замыкающей головки, что особенно важно для клепки пакетов большой толщины.
Сборочные болты и пробки разрешается удалять из отверстий под заклепки только после того, как во все свободные отверстия в зоне клепки будут поставлены заклепки. Это гарантирует необходимую плотность примыкания деталей конструкций друг к другу.
После постановки заклепок с потайными головками головка иногда несколько выступает над уровнем пакета. В этом случае часть головки срубают зубилом и зачищают пневматическими шлифовальными машинками. Инструментом шлифовальной машинки являются абразивные круги диаметром 125—150 мм формы ПП (плоские) средней твердости (Ст. 1 или Ст. 2) на керамической или бакелитовой связке с зернистостью 80—125 (№ 24—16). При шлифовании круг вращается со скороcтью от 4500 до 5000 сб/мин. Некоторые сведения о шлифовальных машинках приведены в табл. VI.3.
Клепку ведет бригада в составе трех человек: бригадира-клепалыцика, его подручного и нагревальщика. Бригадир ведет клепку машиной или клепальным молотком. Подручный принимает нагретые заклепки от нагревальщика, щипцами вставляет их в отверстия, устанавливает поддержки, удаляет сборочные болты и пробки. Нагревальщик следит за работой нагревательной печи, производит нагрев заклепок и передает их подручному клепальщика.
На рис. VI.5 показала схема расположения рабочих мест в цехе, изготовляющем клепаные конструкции. В цехе организуют три основных участка: сборки, рассверливания отверстий и клепки.
Производительность клепальной бригады во многом зависит от размещения заклепок в конструкции. Различают клепку рядовую, групповую и подборную.
Рядовой клепкой называют такую, когда заклепки располагают друг за другом в значительном количестве (пояса балок). Если заклепки расположены группами (узлы ферм), их клепку называют групповой. Когда заклепки расположены на большом расстоянии друг от друга — клепку считают подборной.
Машинная клепка производительнее клепки пневматическим молотком. Клепальная бригада при машинной клепке может заклепать в смену заклепок при рядовой клепке около 1500 шт. диаметром 22 мм, при групповой — 1050 и при подборной — 780. При клепке молотком производительность бригады ниже машинной примерно в три раза.