Риветы и риветные соединения: полное руководство для надежного строительства
Риветование — постоянный холодной процесс соединения, широко применяемый в машиностроении. Это лучшая альтернатива сварным и клееным соединениям с точки зрения экономичности. До широкого внедрения сварки риветование было основным методом соединения при строительстве металлических мостов, котлов (герметичные напряжение-снятые соединения), низкого давления резервуаров (требуют герметичных соединений) и подъемных кранов (прочные или напряжение-снятые соединения).
Что такое риветы?
Риветы — нерезьбовые крепежные элементы, обычно из стали или алюминия, для соединения металлических деталей. Состоят из предупрессованной головки и штока, устанавливаемого в соединяемые детали. Соединения выполняются с помощью риветного гвоздика и пистолета, процесс называется риветованием. Существуют разные типы пистолетов и гвоздиков в зависимости от применения.
Риветы классифицируются как крепежи, так как вторая головка формируется на свободном конце различными способами (закладка). На иллюстрации показан обычный ривет до и после закладки.
Риветы изготавливают из любых вязких материалов: углеродистой стали, алюминия, латуни. Наносят покрытия для улучшения коррозионной стойкости. При выборе материала и покрытия необходимо серьезно учитывать возможность гальванической коррозии.
Обратите внимание: данный размер ривета не будет таким прочным, как эквивалентный резьбовый крепеж.
Применение риветных соединений
- Постоянные соединения для листового и профильного металла
- Нахлесточные, стыковые и двухпокрышные соединения
- Строительство металлических мостов, подъемных кранов, котлов, резервуаров под давление (хотя другие методы могут быть лучше)
- Соединение материалов, которые нельзя сварнать или нагревать: тонкостенные детали из листового материала в авиастроении
- Производство кузовов автобусов и троллейбусов для высоконагруженных соединений
- Широко применяются в авиации, котелostroении, судостроении, коробках и оболочках
- Риветование дешевле других методов. Автоматизированные машины устанавливают более 1000 риветов в час
Типы риветов
Риветы с полукруглой головкой
Используются там, где выступающая головка не мешает работе. Подходят для неподвижных и тесных соединений благодаря плотному сжиманию.
Риветы с потайной головкой
Для соединения деталей с неровными поверхностями за счет выступающей головки. Не подходят для высоконапряженных соединений. Конусная головка входит в соединение, выравнивая поверхность.
Риветы с овальной потайной головкой
Для шероховатых и неровных поверхностей. Не требуют высокого качества поверхности, так как она все равно будет неровной.
Котельные риветы
Полукруглые головки с коническим штоком. Легко входят в несовпадающие отверстия. Применяются в котельных и сосудах под давлением. Герметичные и неподвижные соединения достигаются обкатыванием краев пластин и головок риветов.
Взрывные риветы
Для соединений, доступных только с одной стороны (авиация, легкие металлы). Риветы электрически поджигаются по штоку, который взрывается и расширяется.
Риветы для ремней
Для соединения мягких материалов: кожи, войлока, резины.
Полостные (трубчатые) риветы
Для соединения нежных материалов. Требуют малого усилия, процесс менее трудоемок.
Шплинты
В точной механике выступающий конец работает как шток ривета.
Типы риветных соединений
По расположению пластин:
- Нахлесточное соединение: пластины накладываются друг на друга, риветы устанавливаются в зону нахлеста
- Стыковое соединение: пластины выравниваются впритык без нахлеста. Внешняя накладная пластина закрывает одну или обе стороны основной пластины, также приривована к ней. Дороже, но иногда необходимо
По количеству накладных пластин (стыковые соединения):
- Однонакладное стыковое соединение: одна накладная пластина на основной
- Двухнакладное стыковое соединение: две накладные пластины, по одной на каждую сторону
По количеству рядов риветов:
- Однорядное: один ряд в нахлесточном или по одному ряду на каждой пластине в стыковом
- Двухрядное: два ряда в нахлесточном или по два ряда на каждой пластине в стыковом
- Существуют также трех- и четырехрядные соединения
По расположению соседних рядов:
- Цепное соединение: риветы в соседних рядах противоположны друг другу (в одной поперечной линии)
- Шахматное (зигзагообразное) соединение: риветы в соседних рядах не выстроены в цепь
Операции риветования
Закрепление и сверление
Пластины сжимают максимально плотно для исключения зазоров, затем сверлят вместе для избежания смещения отверстий. При смещении расширяют структурным расширителем. Отверстия под риветы сверлят с диаметром немного большим диаметра штока.
Снятие заусенцев / зафаскивание
Зафаскиватель 75° снимает заусенцы с отверстий под риветы.
Установка / закладка
Риветный гвоздик вставляется в отверстие. Ударом молота или пистолета на закладку пластины сжимаются, так как головка закладки прижимается к детали.
Усадка
Несколько точных ударов молотка по продольной оси до полного заполнения отверстия.
Предварительная формировка головки
Равномерные удары вокруг головки для формирования полукруглой головки.
Закладка головки (для потайных риветов)
Головка вдавливается в зафаскивание сразу операцией закладки.
Финишная формировка закрывающей головки
После достаточной предформировки закрывающая головка доводится до финальной формы закладкой.
Риветование вручную выполняется в холодном состоянии для стальных риветов до ~8 мм. Толще риветы — в краснораскаленном состоянии. Цветные металлы — в холодном состоянии после отжига.
Материалы твердеют и ломкеют при холодной деформации, особенно при множестве ударов. Для сохранения вязкости и эластичности применяют малое число точных ударов.
Инструменты для риветования
Риветный молоток
Слесарные молотки (50–200 г) и ручные (200–400 г). Используют также инженеры.
Закладка для риветов
Для установки установочной головки на деталь и сжатия пластин. Гнездо головки из твердого материала.
Закладка для финишной формировки (риветная закладка)
Похожа на закладку, но для финальной формировки закрывающей головки полукруглых риветов после предформировки молотом. Впадина закалена и полирована для хорошего вида.
Подставка для риветов (контрхолдер)
Принимает установочную головку полукруглого ривета. Оснащена впадиной. Есть стационарные для зажима в тисках и регулируемые.
Зажимные инструменты
Зажимные «собаки» сжимают пластины зубами. Для круглых материалов используют риветные гвоздики.
Для горячего риветования:
- Кузнечный очаг — нагрев риветов
- Риветные тиски — удержание горячих риветов
- Риветные клещи — извлечение риветов из огня
Механизированное риветование:
- Гидравлический риветный пистолет
- Пневматический риветный пистолет
Преимущества и недостатки риветных соединений
Преимущества
- Дешевый метод соединения (производство ривета недорого)
- Соединяют как черные, так и цветные металлы
- Можно соединять неметаллические материалы: дерево, пластик, асбест
- Соединение разнородных материалов (алюминий с медью)
- Возможность соединения в любом пространственном положении (вертикально, над головой)
- Неопасны: нет газов и дыма как при сварке
- Экологично и безопасно для оператора
- Надежны при вибрации и ударовых нагрузках
- Хорошая усталостная прочность и высокая сдвиговая прочность
Подходят для легких конструкций (болты и винты тяжелее)
Подходят для легких конструкций (болты и винты тяжелее)
Недостатки
- Риветование требует больше трудоемкости, чем сварка (дополнительные операции: сверление, зафаскивание)
- Высокая трудовая стоимость
- Отверстия ослабляют поперечное сечение пластин
- Концентрация напряжений у отверстий
- Больше вес из-за накладных пластин и риветов
- Объемнее других методов (сварка, пайка)
- Выступающие риветы ухудшают эстетику
- Обычно не герметичны (только при горячем риветовании или с герметиком — дороже)
- Шумнее сварки из-за ударов молота
Заключение
Среди современных методов соединения риветование остается одним из самых распространенных и универсальных. В статье рассмотрены определение, применение, функции, компоненты, схемы, типы, операции и инструменты риветования и риветных соединений, а также их преимущества и недостатки.
Производственный процесс
- Зубчатые рейки и шестерни: ключевые факты и советы по проектированию
- Полное руководство по шкивам и ремням: эффективная передача мощности в механизмах
- Шпоночные соединения: ключи и шпоночные пазы в машиностроении
- Механизмы кулачок-талер: определение, типы и применения
- Полное руководство по насосам: принцип работы, типы и ключевые преимущества
- Пито-трубка: измерение скорости воздуха и потока жидкости
- Процесс хонинга: точное финишное завершение для промышленных применений
- Процесс лаппинга: точное финишное завершение поверхностей
- Полимеры: определение, виды, свойства и применение
- Каплановские турбины: ключевые особенности, применение и принцип работы