Заклёпки резьбовые: алюминиевые, стальные, нержавеющие
Заклёпки резьбовые: типы, технология установки и расчёт резьбового соединения
Что такое резьбовая заклёпка и в чём её принципиальное отличие от вытяжной?
Резьбовая заклёпка (rivet nut, threaded insert) — это крепёжный элемент, который после установки в отверстие формирует внутреннюю резьбу в тонколистовом или трубчатом материале. В отличие от вытяжной заклёпки, создающей неразъёмное соединение, резьбовая заклёпка позволяет многократно вкручивать и выкручивать болт или винт, что делает её незаменимой при монтаже съёмных элементов, кронштейнов и оборудования на тонкостенные конструкции.
Типы резьбовых заклёпок
По материалу изготовления
| Тип | Материал корпуса | Предел прочности, МПа | Применение |
|---|---|---|---|
| Алюминиевые | AlMg3,5 / AlMg5 | 250–280 | Общестроительное, C1–C2 |
| Стальные оцинкованные | Углеродистая сталь | 400–500 | Металлоконструкции, C1–C3 |
| Нержавеющие А2 | AISI 304 | 500–700 | Агрессивные среды, C1–C4 |
| Нержавеющие А4 | AISI 316 | 500–700 | Прибрежные зоны, C5-M |
По форме бортика
- С плоским бортиком (flat head) — стандартное исполнение, бортик выступает над поверхностью;
- С потайным бортиком (countersunk head) — бортик утапливается в зенкованное отверстие, обеспечивая ровную поверхность;
- С уменьшенным бортиком (reduced head) — минимальное выступание над поверхностью, применяется при ограниченном пространстве;
- Закрытые (closed-end) — глухое дно, герметичное исполнение для защиты резьбы от загрязнений.
По форме корпуса
- Цилиндрические (round body) — стандартное исполнение, круглая деформируемая зона;
- Шестигранные (hex body) — шестигранная деформируемая зона, обеспечивает защиту от проворота при высоких крутящих моментах;
- Полушестигранные (semi-hex body) — комбинированная форма, частичная защита от проворота.
Технология установки
Подготовка отверстия
Диаметр отверстия под резьбовую заклёпку должен соответствовать рекомендациям производителя. Типовые значения:
| Резьба | Диаметр отверстия, мм | Допуск, мм |
|---|---|---|
| M4 | 6,0 | +0,1 |
| M5 | 7,0 | +0,1 |
| M6 | 9,0 | +0,1 |
| M8 | 11,0 | +0,15 |
| M10 | 13,0 | +0,15 |
| M12 | 15,0 | +0,15 |
Процесс установки
- Заклёпка навинчивается на резьбовую оправку инструмента до упора;
- Заклёпка вставляется в подготовленное отверстие до упора бортиком в поверхность;
- Инструмент тянет оправку, деформируя корпус заклёпки с обратной стороны листа и формируя замыкающий буртик;
- После завершения деформации оправка выкручивается из заклёпки;
- Контроль качества: проверка отсутствия проворота, визуальный осмотр замыкающего буртика.
Усилие установки
Усилие, необходимое для деформации резьбовой заклёпки, зависит от материала и размера:
| Резьба | Алюминий, кН | Сталь, кН | Нерж. сталь, кН |
|---|---|---|---|
| M4 | 2,5–3,5 | 4,0–5,5 | 5,5–7,0 |
| M6 | 4,0–5,5 | 7,0–9,0 | 9,0–12,0 |
| M8 | 6,0–8,0 | 10,0–14,0 | 14,0–18,0 |
| M10 | 9,0–12,0 | 15,0–20,0 | 20,0–26,0 |
| M12 | 12,0–16,0 | 20,0–27,0 | 27,0–35,0 |
Расчёт резьбового соединения
Проверка на вырыв заклёпки из листа
Условие прочности на вырыв резьбовой заклёпки из тонколистового материала:
Nt ≤ π · Db · t · τu / γM
где Db — диаметр замыкающего буртика (обычно 1,3–1,5 диаметра отверстия); t — толщина листа; τu — предел прочности материала листа на срез; γM = 1,25.
Проверка резьбы на срез
Несущая способность резьбового соединения по резьбе заклёпки:
Fth = π · d2 · Leng · τth
где d2 — средний диаметр резьбы; Leng — длина свинчивания; τth — допускаемое напряжение среза материала заклёпки (τth ≈ 0,6 · Rm).
Пример расчёта
Резьбовая заклёпка M8, стальная оцинкованная, в стальном листе t=2 мм (С255, Rm=380 МПа).
Диаметр замыкающего буртика Db ≈ 15 мм.
τu = 0,6 · 380 = 228 МПа.
Nt,max = 3,1416 · 15 · 2 · 228 / 1,25 = 17 190 Н ≈ 17,2 кН.
Проверка резьбы M8 (d2=7,188 мм, Leng=8 мм, материал заклёпки Rm=400 МПа):
Fth = 3,1416 · 7,188 · 8 · (0,6 · 400) = 43 350 Н ≈ 43,4 кН.
Лимитирующий фактор — вырыв из листа (17,2 кН).
Заключение
Резьбовые заклёпки — это универсальное решение для создания разъёмных резьбовых соединений в тонколистовых и трубчатых конструкциях. Выбор материала (алюминий, сталь, нержавеющая сталь) и формы корпуса (цилиндрическая, шестигранная) определяется условиями эксплуатации и требованиями к несущей способности. При проектировании необходимо выполнять проверку на вырыв заклёпки из листа и проверку резьбы на срез, при этом лимитирующим фактором обычно является вырыв из тонколистового материала.
Нормативные документы
- СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции»
- СП 128.13330.2016 «Алюминиевые конструкции»
- ГОСТ 1759.0-87 «Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия»
- ГОСТ 24705-2004 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры»
- ISO 15977:2002 «Open end blind rivets with break pull mandrel»
- ISO 14589:2000 «Blind rivets. Mechanical testing»
- DIN 7337:1991 «Break mandrel blind rivets with threaded mandrel»
