Разъемные и неразъемные соединения деталей с примерами и образцами выполнения

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Разновидности крепежных изделий для соединения металла
• Рекомендации по выбору крепежа для соединения металлических изделий
• 6 способов соединения металлических изделий
• Области применения различных способов 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

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

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.

Неразъемные соединения

В современном промышленном производстве применяются, преимущественно, три вида неразъемных соединений. Коротко рассмотрим их.

Прессованные соединения

Наибольшее распространение для реализации соединений данного типа получили прессовые фитинги. Посредством этих фасонных деталей осуществляется обвязка радиаторов, котлов, водопроводных смесителей и прочего сантехнического оборудования. Монтаж пресс-фитингов осуществляется с использованием специального обжимного инструментария – ручными либо электрическими пресс-клещами. Последовательность действий представлена ниже в картинках.

Использование пресс-фитинга обеспечивает герметичность неразъемного соединения. Наибольшее распространение получили такие детали, изготовленные из меди (элемент Сu) и медьсодержащих сплавов. Предъявляемые к ним технические требования утверждены ГОСТом 32591-2013. Номинальный диаметр пресс-фитингов (обозначение d) изменяется в диапазоне 6,0 мм≤d≤267,0 мм. Они соединяют трубы с минимальной толщиной стенки от 0,6 мм до 3,0 мм.

Сварные соединения

Из соединений неразъемного типа наиболее совершенными являются именно сварные. Здесь действуют силы на межатомном уровне. Кромки скрепляемых элементов конструкции расплавляются, а прочный сварной шов образуется после их остывания. Такая операция чаще всего выполняется посредством электродуговой либо газовой сварки.

Нормативные документы

Создание сварного соединения регламентируют Государственные стандарты под номерами:

• 5264-80. Содержит требования к ручной электродуговой сварке;
• 8713-79. Здесь прописаны правила проведения автоматической, а также полуавтоматической сварки с применением/без применения подварочного шва (предотвращает прожоги при последующих сварочных работах), флюсоудерживающих приспособлений и подкладок;
• 1533-75. Нормирует автоматическую и полуавтоматическую сварку под защитным слоем флюса. В обоих случаях предусматривается ручная подварка;
• 15878-79. Регламентирует выполнение контактной сварки всех разновидностей, начиная с точечной, включая рельефную и роликовую, и заканчивая стыковой;
• 15164-78. Содержит требования к сварке электрошлакового типа с применением проволочного электрода;
• 14771-76. Утверждает технические условия проведения электродуговой сварки в газах, препятствующих проникновению в зону расплава вредных соединений из атмосферного воздуха. В частности, в инертных негорючих газах, например, в гелии (Не) и аргоне (Аr); в газе с формулой СО2, известным под названием углекислый.

В первом случае должны использоваться неплавящиеся электроды, а во втором – плавящиеся;

• 14806-80. В этом ГОСТе указаны правила проведения электродуговой сварки в инертных защитных газах деталей, произведенных из алюминия (элемент Аl) и сплавов, в которых он содержится;
• 16310-80. Прописаны требования к сварным соединениям таких полимерных материалов, как полиэтилен (формула (С2Н4)n); полипропилен (формула (С3Н6)n); винипласт – пластическая масса, созданная на основе перхлорвиниловой смолы (общепринятое сокращение – ХПВХ) и поливинилхлорида (формула (С2Н3Сl)n).

Клепаные соединения

Клепаным называется соединение элементов конструкции, созданное с использованием заклепок, а само место сопряжения принято именовать клепаным швом. Обычно используется данная технология по отношению к промышленно-гражданским объектам, подвергающимся высоким вибрационным нагрузкам. В частности, без заклепок не обходится процесс возведения пролетов мостовых сооружений.

Нормативные документы

Единого Государственного стандарта, устанавливающего допустимые к реализации разновидности клепаных соединений, на территории нашей страны нет. Однако при их создании нужно руководствоваться положениями OCTа 1 00872-77, описывающими методы испытаний объектов, в которых применялись заклепки:

• на статический срез этих метизов;
• на усталость, когда соединение работает в условиях, вызывающих срез заклепок.

Иное дело с нормативными документами, регламентирующими производство самих крепежных деталей всех типов. Речь идет о Государственных стандартах под номерами:

• 10299-80, 10300-80, 10301-80, 10302-80, 10303-80. В них прописаны технические условия на заклепки нормальной и грубой точности с полусферической, потайной, полупотайной, полусферической низкой и плоской закладной головкой, соответственно;
• 10304-80. Содержит общие технические условия на производство заклепок нормальной и грубой точности;
• 12638-80, 12639-80, 12640-80, 12641-80, 12642-80, 12643-80. Эти стандарты утверждают технические условия на полупустотелые заклепки, имеющие скругленную, плоскую, потайную, полусферическую, плоскую и потайную закладную головку, соответственно;
• 12644-80. Здесь прописаны общие технические условия производства пустотелого и полупустотелого заклепочного крепежа;
• 14797-85, 14798-85, 14799-85,14800-85, 14801-85. Данные стандарты устанавливают конструкцию и размерные характеристики заклепок, произведенных с повышенной точностью и имеющих полусферическую, потайную с углом 90°, потайную с углом 120°, плосковыпуклую и плоскую закладную головку, соответственно.

Рекомендации по выбору крепежа для соединения металлических изделий

Различные способы соединения металлических изделий используются в самых различных сферах промышленности и производства: от создания электронных устройств до строительства. После обработки специальными составами, повышающими их прочность и антикоррозионные свойства, крепежные элементы подходят для эксплуатации в агрессивной среде, в условиях повышенной влажности.

Срок службы готового изделия или конструкции зависит в том числе и от используемых крепежных элементов, поэтому при их выборе следует обратить внимание на следующее:

• прочность крепежа должна быть выше прочности соединяемых заготовок;
• высокая герметичность, не зависящая от того, на каком объекте используют тот или иной крепеж и/или способ соединения металлических изделий;
• качественные материалы, благодаря которым достигается высокая надежность и безопасность готовой конструкции;
• тип и диаметр крепежа выбирается в соответствии с предполагаемым характером воздействия (поперечным или продольным, статичным или динамическим).

Соединения пайкой и склеиванием

При соединении пайкой в отличие от сварки место спайки нагревается лишь до температуры плавления припоя, которая намного ниже темпе­ратуры плавления материала соединяемых дета­лей. Соединение деталей получается благодаря заполнению зазора между ними расплавленным припоем (рис. 395).

Рис. 395

Швы неразъемных соединений, получаемые пайкой и склеиванием, изображают условно по ГОСТ 2.313-82.

Припои или клей в разрезах и на видах изобра­жают линией в два раза толще основной сплош­ной линии (рис. 396). Для обозначения пайки (рис. 396, а—в) или склеивания (рис. 396. г—е) применяют условные знаки, которые наносят на линии-выноске от сплошной основной линии. Швы, выполненные пайкой или склеиванием по периметру, обозначаются линией-выноской, за­канчивающейся окружностью диаметром 3…5 мм (рис. 396, б, в).

Швы, ограниченные определенным участком, следует обозначать, как показано на рис. 396, д, е.

На изображении паяного соединения при необ­ходимости указывают требования к качеству шва в технических требованиях.

Ссылку на номер пункта помещают на по­лке линии-выноски, проведенной от изображения шва.

На полке линии-выноски ставится номер пун­кта технических требований, где указана марка припоя или клея.

Рис. 396

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.