Разница между сварным соединением и заклепочным соединением

Соединение — неотъемлемая часть производства, так как оно облегчает простое, эффективное и экономичное производство деталей сложной формы. Основная цель соединения состоит в том, чтобы собрать два или более твердых компонента вместе таким образом, чтобы они могли образовывать единое целое и впоследствии выполнять намеченные функции. Чтобы служить этой цели, на протяжении веков развивался ряд процессов соединения, которые могут соединять структурные элементы по-разному. В широком смысле такие процессы можно классифицировать как процессы временного и постоянного соединения. Временное соединение позволяет демонтировать соединяемые детали, не ломая их; в то время как неразъемное соединение не позволяет легко демонтировать соединенные компоненты, не сломав их.

И сварное соединение, и заклепочное соединение считаются неразъемными соединениями; но их методы соединения, особенности соединения, а также области применения различны. По определению сварка это один из видов процесса постоянного соединения, при котором два или более компонентов могут быть соединены вместе путем образования коалесценции с применением или без применения тепла, давления и наполнителя. Таким образом, предполагаемое соединение достигается за счет образования сварного шва или слияния двух компонентов.

С другой стороны, клепка также является одним неразъемным процессом соединения, при котором два компонента могут быть соединены с помощью длинных цилиндрических заклепок, вставленных в отверстия, которые просверливаются в компонентах до заклепывания. В то время как сварка требует подготовки кромок, когда толщина листа больше, клепка всегда требует предварительно просверленных отверстий в компоненте, что снижает несущую способность соединяемой конструкции. Однако работоспособность сварного соединения снижается при воздействии вибраций; но заклепочные соединения демонстрируют отличные характеристики в той же ситуации. Различия между сварным соединением и заклепочным соединением представлены ниже в виде таблицы.

Таблица:Различия между сварным соединением (сваркой) и заклепочным соединением (клепкой)

Требование к отверстиям в компонентах: Сварка не требует выполнения отверстий или прорезей в исходном компоненте; однако подготовка кромок желательна, если толщина компонента больше. Такие подготовленные кромки при сварке снова заполняются присадочным металлом. Клепка требует выполнения отверстий на компоненте для прохода заклепок. Такие отверстия на самом деле являются слабыми местами и снижают общую прочность компонентов, как описано в следующем разделе.

Прочность соединения и несущая способность: Прочность прочного сварного соединения считается равной 100 %; на самом деле прочность бездефектного соединения больше прочности компонента. Таким образом, сварная сборка имеет ту же прочность, что и исходные компоненты. Но заклепочные соединения имеют значительно меньшую прочность из-за наличия на деталях ряда отверстий, просверленных для прохода заклепок. Такие отверстия фактически уменьшают результирующую площадь поперечного сечения собранной детали. Заклепки сами по себе не влияют на общую прочность соединяемой конструкции. Эти области также являются механически слабыми участками из-за огромной концентрации напряжений. Поскольку прочность пропорциональна несущей способности сплошного элемента, несущая способность сварной конструкции значительно выше, чем у клепаной конструкции.

Изменения металлургических свойств: Металлургические изменения свойственны многим сварочным процессам в основном за счет нагрева при повышенной температуре и последующего охлаждения. Большинство процессов сварки плавлением (таких как дуговая сварка, газовая сварка, контактная сварка и сварка интенсивным энергетическим пучком) и некоторые процессы сварки в твердом состоянии (где повышение температуры значительно выше, например, сварка трением) имеют тенденцию изменять различные металлургические свойства, такие как структура зерна, ориентация зерна. , уровень кристаллических дефектов и т. д. Такие изменения можно наблюдать на валике сварного шва, а также в окружающей валик зоне термического влияния (ЗТВ). В большинстве случаев такие изменения нежелательны и невыгодны. С другой стороны, заклепочное соединение не влияет на металлургические свойства основного компонента, поскольку основной металл не нагревается.

Производительность при вибрации: Сварные соединения подвержены разрушению при постоянной вибрации. По этой причине он не является предпочтительным для различных соединений в строительстве мостов. Однако с экстенсивным развитием области сварки за последние несколько десятилетий и появлением многих современных методов сварки теперь сварные соединения могут применяться для таких применений без особых проблем. Заклепочные соединения демонстрируют отличные характеристики при вибрации и поэтому традиционно используются в таких областях, как строительство невест, корпус машин и т. д.

Требования к аксессуарам и итоговый вес: Для заклепочного соединения в обязательном порядке требуются дополнительные ленточные накладки либо с одной, либо с обеих сторон соединения. Такие плиты увеличивают вес всей конструкции. Заклепки также способствуют увеличению веса, поскольку отдельная заклепка тяжелее, чем материал компонента, удаленный путем сверления для прохождения заклепок (из-за головки заклепки и выступающего конца стержня). Сварка, с другой стороны, не использует дополнительные пластины, и поэтому сварные узлы легче по весу. В гомогенных и гетерогенных способах сварки используется присадочный материал; однако он только заполняет корневой зазор между двумя компонентами и, таким образом, не способствует увеличению веса конструкции.

Увеличение размеров, внешний вид суставов и скользящее движение: За счет накладок, головок заклепок и забитого конца в выступающей части стержня значительно увеличиваются габариты клепаных узлов. Такие выступающие части также ухудшают внешний вид и ограничивают скольжение по поверхности. Иногда это накладывает ограничения на его применение. В отличие от этого, бездефектные сварные узлы обеспечивают хорошее соединение без изменения размеров компонентов. Армированный металл, если он присутствует на стыке из-за применения избыточного присадочного металла, может быть легко удален путем шлифовки после процесса. Помимо улучшения внешнего вида, это также улучшает скользящие свойства поверхности.

Время, необходимое для проектирования и обработки: Конструкция для сварной сборки проще, а также экономит время и деньги. Процесс сварки также быстрее, поэтому он более производительный. Клепка требует большого количества расчетов, чтобы определить оптимальное количество необходимых заклепок, их размер и положение и т. д. Таким образом, проектирование является более сложным и трудоемким. Более того, сверление ряда отверстий в детали в точных местах и ​​забивание выступающего конца заклепки требуют значительного времени, особенно когда это выполняется непосредственно человеком-оператором. Таким образом, клепка также требует больше времени, чем сварка.

Возможность соединения различных материалов разными способами: Сварку можно успешно применять для соединения самых разных материалов, включая металлы, керамику, пластик и композиты. Для выполнения этого требования существует большое количество сварочных процессов. Кроме того, с помощью сварки возможно соединение в различных ориентациях, например, соединение внахлестку, соединение встык, Т-образное соединение, цилиндрическое соединение и т. д. Для сборки металлических материалов встык предпочтительнее использовать заклепки, так как для соединения внахлест требуются дополнительные пластины, что не всегда возможно.

Области применения: Благодаря широкому развитию сварки за последние несколько десятилетий в настоящее время существует большое количество сварочных процессов, которые можно использовать для самых разных производственных целей. Его применение включает, помимо прочего, обычное соединение в быту, автомобильную промышленность, электротехническую и электронную промышленность, гражданское строительство, соединения в аэрокосмической отрасли и т. д. Его можно выгодно использовать для соединения различных форм, таких как листы, пластины, стержни, трубы и т. д. По сравнению с этим клепка имеет более узкую область применения. Типичными областями, где обычно используется клепка, являются строительство невесты, сосуды под давлением, котельные, корабельные драки, бытовые каркасы и т. Д. Однако в настоящее время клепка в основном вытесняется сваркой, поскольку последняя предлагает прочный, надежный и герметичный. герметичный шов.

В этой статье представлено научное сравнение сварного соединения и заклепочного соединения. Автор также предлагает вам просмотреть следующие ссылки для лучшего понимания темы.

• Справочник по сварочным процессам, автор Клас Веман (1 ^st издание, CRC Press).
• Справочник Springer по машиностроению, том 10, под редакцией К. Х. Гроте и Э. К. Антонссона (Springer Science &Business Media).
• Введение в металлургические лабораторные методы П. Г. Орманди (1 ^st издание, Pergamon Press).
• Сварка и соединение аэрокосмических материалов под редакцией М. К. Чатурведи (1 ^st издание, Woodhead Publishing).