Выбор способа и условий клепки пластмасс зависят от типа крепежа, конструктивных особенностей изделия, свойств соединяемого материала, и специфики произ­водства. - ■ .

Клепка с помощью металлического крепежа „

Вероятность разрушения материала соединяемых де­талей при. клепке пластмасс больше, чем. при клепке металлов. После клепки в зоне шва появляются оста­точные напряжения, которые влияют на работоспособ­ность соединения [55]. ...

Технология соединения пластмассовых деталей с по­мощью металлических заклепок аналогична технологии клепки металлических конструкций [52, с. 123].

Процесс клепки включает: введение заклепок в от­верстия совмещенных деталей; установку шайб; осадку выступающей из детали части стержня заклепки для по­лучения замыкающей головки необходимой формы; кош троль" качества соединения.

Наиболее распростране­на 'плоская замыкающая го­ловка. Если длина стержня под ' замыкающую головку равна его диаметру, то не происходит слишком силь­ного расклепывания замы­кающей головки, и можно избежать больших сжимаю­щих напряжений, действую­щих на пластмассу.

Разброс значений тол­щины пластмассовой детали вдоль заклепочного шва оказывает большое влияние на процесс клепки и проч­ность соединения. Длина стержня заклепки под за­мыкающую головку должна назначаться применительно к номинальной толщине пластмассовой детали. При

толщине детали, большей номинальной, образуется не­полная головка, а при толщине детали, Меньшей номи­нал ьной,—-увеличены а я, что вызывает перенапряжение ійіастмассн. Поэтому при конструировании ответствен­ных соединений необходимо либо установить допуски на толщину пластмассы, либо сохранить постоянной длину стержня заклепки под замыкающую головку.

■В соединениях пластмасс с металлами или другими материалами замыкающую головку оформляют со сто­роны детали, выполненной и. з более прочного и твердого материала. При соединении листов различной толщины потайные головки заклепок располагают со стороны лис­та большей толщины, а выступающие—со стороны бо­лее тонкого листа.

Процесс осадки заклепки состоит из двух' стадий [8, с. 71] — равномерной осадки стержня (рис. Ш,5,а) и «перехвата» стержня—начало образования эамыка - ющей головки (рис. II 1.5; б). Необходимым условием для начала образования замыкающей головки является создание усилия клепки Р, достаточного для деформй - рования стержня в области замыкающей головки. При

достижении такого усилия образуются две зоны с раз­личными скоростями течения материала: первая — зо­на А замыкающей головки, вторая—зона Б, заключен­ная в пакет.

В связи с этим материал вокруг отверстия находит­ся в сложном напряженно-деформированном состоянии, что существенно влияет на несущую способность закле­почных соединений. С увеличением степени деформиро­вания отверстия значительно снижаются прочность и долговечность заклепочных соединений [8, с. .74], по­этому клепку необходимо проводить так, чтобы дефор­мация пластмассы ібьтла минимальной. Деформации, при клепке пластмасс зависят от свойств соединяемых ма­териалов и материала заклепки, параметров заклепоч­ного шва и способа клепки.

По характеру деформирования стержня клепку под­разделяют на ударную, прессовую и клепку раскатыва­нием [52].

Ударную клепку 'выполняют преимущественно пнев­матическими клепальными молотками, выбираемыми в зависимости от диаметра и материала заклепки [15, с. 79]; молоток делает 1300—1800 ударов в минуту п, ри давлении сжатого воздуха 0,5 МПа.

Ударную клепку в зависимости от расположения клепального молотка по отношению л замыкающей го­ловке, можно выполнять прямым или обратным спосо­бами.

При клепке прямым способом удары молотка нано­сят со стороны замыкающей головки, при этом под­держка находится со стороны закладной головки. Та­кой способ клепки предпочтителен при постановке по­тайных заклепок, так как в случае клепки этих закле­пок обратным способом при малейшем наклоне обжим­ки молотка на поверхности пластмассы образуется вмя­тина или царапина.

При клепке обратным способом поддержка распола­гается со стороны замыкающей головки, что облегчает контроль процесса ее образования. Кроме того, при ра­боте молотком со стороны закладной головки предот­вращается соскальзывание обжимки на пластмассу. Все это существенно снижает напряжения в материале де­талей и почти полностью исключает повреждение пласт­массы в зоне отверстия,

Прессовая клепка обладает рядом Преимуществ Яб сравнению с ударной клепкой: 'облегчаются условия труда, появляется возможность частично механизиро­вать процесс и исключить вибрации и шум, а также повреждения поверхности пластмассы; обеспечивается высокая прочность и стабильность свойств швов, по дли­не, создаются условия организации поточной оборки, а следовательно, и повышается производительность тру­да при сборке.

Прессовую клепку производят на стационарных прес­сах для групповой или одиночной клепки ИЛИ С ПО­МОЩЬЮ переносных клепальных прессов [52].

Тип пресса выбирают с учетом формы и размеров собираемого изделия, а также усилий, необходимых для образования замыкающих головок.

Давление р, необходимое для формования из моно­литного стержня заклепки выступающей замыкающей головки при условии, что оно идет на пластическое де­формирование стержня заклепки и преодоление сопро­тивления склепываемого материала, можно найти по формуле [8, с. 78]:

(1-ер)О4(|',+ Я)-Н + 0,2(1-И>)(1 + В)]^ +

+ о, ззк* Л - (IIL3>

где <Тр — разрушающее напряжение материала заклепки при растя­жении; Єр — относительная деформация при растяжении, отвечаю­щая моменту образования устойчивой шейки (для алюминиевых спла­вов равна 0,16, а для сталей марок 10 и 15 — 0,20); п——Е—

1~*р‘

1 D — *

ф =/-j—— -~(1—if)У/ -(здесь / — коэффициент трения металла по 4 і

пластмассе — для стеклопластиков равен 0,25—0,33; I — длина стерж­ня заклепки, R — наружный радиус стержня заклепки); ег=Дй/Л — относительная деформация выступающей части стержня заклепки (см. рис. III.5); Оси — разрушающее ■ напряжение пластмассы при сжатии в направлении, перпендикулярном соединяемым поверхно­стям; Л —длина стержня под замыкающую головку.

Необходимое усилие клепки возрастает, если оформ­ляется потайная замыкающая головка; желательно ее оформлять из пустотелого стержня. Давление при осад­ке таких стержней рассчитывают до формуле [8, с. 87]:

где В=уз+ф*—2ф^+ф21п[(фг+уз+ф‘)/3)];. т=1—Зч^+гф3 (здесь Ф=r/R г—внутренний радиус стержня заклепки); Rr и hT — соот­ветственно радиус и высота головки заклепки;. <Тгср = (#/?) [/С—Щг+ + N (sin2a + К cos'2a)] (здесь — И — натяг стержня в отверстии; q={l—№г№і) Et+K/iG; K.=lj Е^Е^, Ції, Ції— коэффициенты Пуассо­на для пластмассы в двух взаимно перпендикулярных направлениях;

=у (2/С—(Пг) + (£[/0); я —угол радиуса-вектор а точки,, в которой определяют напряжение err ер; G — модуль-сдвига пластмассы в плос­кости, перпендикулярной оси заклепки; Е, Е$ — модули упругости при растяжении пластмассы в двух взаимно перпендикулярных на­правлениях),

На основании результатов, полученных при расчетах, по формуле (111.4), было установлено, что существует об­ласть оптимальных значений отношений Rfh и r/R. При равенстве этих значений 0,5—0,6 обеспечивается запол­нение гнезда материалом заклепки и образование • по­тайных замыкающих головок.

Приняв в формуле. (II 1.4) <р=0, получим выражение для расчета давления расклепывания монолитных за­клепок.

. Анализируя формулу (Ш. З), придем к выводу, что давление при клепке стеклопластиков без применения шайб несколько меньше, чем при - клепке легких спла­вов [8, с. 78]. Однако при клейке без подкладок под. замыкающую головку возможно незначительное искрив­ление слоев наполнителя в стеклотекстолите под влия­нием заклепки, что указывает на некоторое смятие ма­териала- при. соединении. В связи с этим рекомендуется увеличивать опорную поверхность головки заклепки [31].

Давление при клепке стеклопластиков с применени­ем шайб и. давление при клепке легких сплавов одина­ково. для одних и тех же марок материала заклепок.

Недостатком клепки прессовым способом является значительная деформация стержня в зоне отверстия, особенно при получении потайной замыкающей головки [8, с. 86]. При 'этом может произойти разрушение ма­териалу соединяемых деталей, а при клепке тонкостен­ных деталей —- его выпучивание; кроме, того, этим ме­
тодом нельзя создать подвижные шарнирные соедине­ния. Можно несколько облегчить клепку, дроводя ее в два приема [8, с. 85].

Одним из наиболее эффективных путей снижения деформации пластмасс при их клепке является умень­шение усилия, необходимого для осадки стержня за­клепки, что может быть достигнуто в случае примене­ния клепки раскатыванием. Однако при раскатывании оправкой, оснащенной с торца двумя или тремя роли­ками, поверхность головки имеет низкое качество, а са­ми. ролики, быстро изнашиваются.

Устранить 'недостатки, характерные для описанных методов, удается, применяя клепку орбитальным мето­дом [22, с. 160; 56], являющимся разновидностью мето* да клепки раскатыванием.

Орбитальный метод клепки имеет следующие пре­имущества; осевое усилие расклепывания меньше, чем прй остальных методах, что позволяет полностью пред­отвратить деформацию стержня заклепки и таким об­разом снизить нагрузку на пластмассу и выполнить подвижные, шарнирные соединения; опорные части при­способлений и станков испытывают меньшие нагрузки; снижаются вибрации и шум; появляется возможность использовать заклепки диаметром 0,76—19 мм, в том. числе из сталей (например, марки 12Х1.8Н9Т), которые другими методами не расклепываются.

Клепку орбитальным методом подразделяют на кру­говую, при которой, пуансон в процессе работы покачи­вается, но не вращается вокруг своей оси, и радиаль­ную, при которой пуансон совершает равномерное пла­нетарное движение, одновременно вращаясь вокруг соб­ственной оси и перемещаясь по круговой орбите.

Первый вариант проще в осуществлении и пригоден для выполнения 95% всех встречающихся видов закле­почных работ. Второй вариант Связан с усложнением конструкции применяемого оборудования.

При круговой клёпке ось инструмента описывает в пространстве поверхность прямого кругового конуса с вершиной в точке А (рис. III.6,а), лежащей на оси вра­щения 'шпинделя. При таком перемещении инструмента исключается возникновение сил трения в зоне контакта инструмента с заклепкой. Материал заклепки смещает­ся в. радиальном направлении, при этом толщина ‘ де-^

формируемого слоя стержня за один проход инструмен­та невелика.

Таким образом, создание напряжений, превышаю­щих предел текучести в деформируемом материале, обеспечивается малой площадью контакта рабочей по­верхности инструмента с поверхностью стержня заклеп­ки, что приводит к уменьшению в 6—9 раз усилий осад­ки по сравнению с прессовым методом [56].

Уменьшение усилия осадки позволяет получить со­единение с натягом, не превышающим критический, что в итоге обеспечивает более высокие прочность, выносли­вость и долговечность швов по сравнению со швами, полученными при клепке другими способами,[56].

При меньшей степени увеличения диаметра заклеп­ки требуется меньший зазор между стержнем и стенка­ми отверстия.

При радиальной клепке (рис. Ш.6,б) происходит

■бесшумное смещение материала головки в трех взаим­но перпендикулярных направлениях под воздействием инструмента, совершающего, радиальное и тангенциаль­ное движения. При этом только небольшая площадь

головки зайлепки контактирует с инструментом при его перемещении. При таком обжатии разрушающее напряжение металла заклепки и его микроструктура не меняются, форма головки получается правильной, от­сутствует брак.

Радиальная клепка может быть использована для получения головок у заклепок из черных и цветных ме­таллов. При этом обеспечивается более высокое ка­чество соединения. Продолжительность клепки в зави­симости от размера и формы головки составляет 0,5— 2,0 с. При радиальной клепке затрачиваются усилия, на 10—20% меньшие, чем при круговой клепке. Поэто­му такую клепку можно применять для хрупких, тонких и слоистых материалов.

Радиальная клепка применяется для образования головок у мелких заклепок.

Расклепывание пустотелых и по л упустотелых-закле­пок, за исключением двухсторонней потайной клепки [8, с. 86; 57, е. 79], заключается в «статическом» раз - вальцовывании выступающего над поверхностью детали трубчатого конща заклепки.

■Выбор способа постановки заклепок для односторон­ней клепки (см. рис. III.2) и инструмента зависит от типа заклепки [50]. Для образования замыкающих го­ловок у заклепок с сердечником используют специаль­ные ручные клещи или пневморычажные прессы, при помощи которых в случае постановки втулки с сердеч - * ником последний вытягивается при одновременном при­жатии головки заклепки к детали [58]. Обрыв стержня идет по перемычке. Сердечник зайіепки, показанной на рис. ІІІ.2,е, вытягивается из тела заклепки, но не об­рывается. .Выступ конца сердечника удаляется при по­следующей операции.

Сердечник заклепки, изображенной на рис. П1.2,д, приводится во вращение специальным инструментом. В результате стенка тела заклепки расширяется с об­разованием замыкающей головки.

Заклепки с вбиваемым штифтом (ом. рис. Ш.2, е) расклепывают, ударяя молотком но штифту, который, входя в тело заклепки, раздвигает ее выступающую разрезную часть.

Для постановки заклепок типа гайка-пистон 1 применяют инструмент 2, например переносной гайко-

Рис. ІІІ.7. Соединение заклепками типа гайка-пистон: а — гайка-пистон с ввернутым наконечникам перед клейкой; $ — заклепка - в склепываемом пакете перед расклепыванием;, в — образование замыкающей, головки; г — Использование гайки-и и стона для резьбового соединения пласт* массовых деталей с металлической; 1 —. гайка*пистон; 2 — инструмент; 3 — на* конечный; 4 — винт; 5 — элемент жесткости; б пластмассовая деталь;

верт пистолетного типа [22, с. 171] с наконечником 3, имеющим резьбу (рис. 1П.7,а). Наконечник ввертывают в резьбовое отверстие пистона, который вставляют в отверстие склепываемого пакета (рис: Ш.7,6) или в отверстие одной из деталей (в основном пластмассовые в. комбинированных пакетах), входящей в узел. Замы­кающая головка образуется в результате поворота ин­струмента с наконечником вокруг оси пистона при од­новременном прижиме инструмента к закладной голов­ке заклепки (рис, ІІІ.7, в). Резьба при этом поврежда­ется не полностью; не менее шести ниток остается це­лыми,.. что позволяет использовать заклепку в качестве гайки для резьбового соединения склепанных деталей 6 с элементом жесткости 5 (рис. III.7, г). Винт 4 закры: вает отверстие и повышает прочность заклепки на срез.

Различные машины и устройства, применяемые для клепки, описаны в соответствующей литературе [22, с. 163; 521. ~