Metāla loksnes ir viens no daudzpusīgākajiem materiāliem mūsdienu ražošanā. No automobiļu virsbūves paneļiem un lidmašīnu fizelāžām līdz elektroniskiem korpusiem un ēku apšuvumiem, lokšņu metāla detaļas ir visur.
Lai arī, Reti pietiek ar lokšņu metālu vien — tā ir jāsavieno, lai izveidotu mezglus, struktūras, un gatavie izstrādājumi.
Metode, ko izmanto lokšņu metāla detaļu savienošanai, ir ļoti svarīga stiprībai, izturība, izskats, un gala produkta izmaksas.
Pareiza lokšņu metāla savienojuma izvēle nav vienkārša. Izvēle ir atkarīga no vairākiem faktoriem: materiāla veids un biezums, nepieciešamo spēku, estētiskās prasības, ražošanas apjoms, un pakalpojuma nosacījumi.
Slikti izvēlēta locītava var izraisīt priekšlaicīgu neveiksmi, dārga pārstrāde, vai pat drošības apdraudējumi.
Šajā rakstā ir sniegts visaptverošs ceļvedis par izplatītākajiem lokšņu metāla savienojumu veidiem, to klasifikācija, un praktiska atlases sistēma.
1. Kas ir lokšņu metāla savienojums?
Izšķirt lokšņu metāla savienojums ir savienojums starp divām vai vairākām lokšņu metāla sastāvdaļām, kas paredzētas, lai saglabātu to relatīvo stāvokli un pārnestu mehāniskās vai funkcionālās slodzes.
Loksnes var savienot gar to virsmām, malām, stūriem, vai veidotas pazīmes.
Savienojums var būt pastāvīgs, noņemams, vai mehāniski bloķēta, atkarībā no ražošanas metodes.
Inženiertehniskajā ziņā, savienojums ir jāuzskata par slodzes pārneses reģionu, nevis vienkārši savienojuma punktu. Spēki, kas nonāk vienā loksnē, jāpārnes caur savienojumu un blakus esošajā loksnē.
Šī slodzes ceļa ģeometrija spēcīgi ietekmē sprieguma koncentrāciju, deformācija, noguruma dzīve, un neveiksmju uzvedība.
Piemēram, divas plakanas loksnes var savienot no malas līdz malai ar sadursavienojumu, pārklājās ar klēpja savienojumu, vai izvietoti perpendikulāri viens otram, lai izveidotu T veida savienojumu.
Pēc tam šīs dažādās ģeometrijas var savienot, izmantojot metināšanu, kniedēšana, skrūves, klinčošana, līmvielas, vai veidotas šuves.
2. Kā tiek klasificēti lokšņu metāla savienojumi?
Lokšņu metāla savienojumus var klasificēt no vairākiem inženiertehniskajiem aspektiem. Vispraktiskākā pieeja ir apsvērt, kā savienojums tiek montēts, kā tas tiek ražots, un kā tas pārnes slodzes.
Pēc savienojuma veida
Pamatojoties uz to, vai saliktās sastāvdaļas var atdalīt, lokšņu metāla savienojumus parasti iedala pastāvīgs, pagaidu, un daļēji pastāvīgās locītavas.
| Kategorija | Apraksts | Tipiski piemēri |
| Pastāvīgās locītavas | Paredzēts, lai paliktu samontēts visu kalpošanas laiku, un parasti to noņemšanai ir jāveic bojājumi vai destruktīvas darbības. | Metinātie savienojumi, lodēti savienojumi, lodēti savienojumi, strukturālie līmes savienojumi, kniedētas locītavas |
| Pagaidu locītavas | Paredzēts atkārtotai montāžai un demontāžai, parasti nesabojājot lokšņu metāla detaļas. | Skrūvju savienojumi, skrūvju savienojumi, noņemami mehāniskie stiprinājumi |
| Daļēji pastāvīgie savienojumi | Var atdalīt, bet noņemšanai parasti ir nepieciešami instrumenti, deformācija, vai locītavas daļas nomaiņa. | Saspiestas locītavas, daži pašurbjoši stiprinājumi, slēdzenes šuves |
Klasifikācija nav absolūta. Piemēram, kniedētu savienojumu parasti uzskata par pastāvīgu ražošanā, bet kniedes tehniski var noņemt urbjot vai griežot.
Tāpēc, praktiskā atšķirība ir balstīta uz paredzētā apkope un demontāžas metode, ne tikai to, vai ir iespējama fiziska izņemšana.
Pēc ražošanas metodes
Otra un vairāk uz ražošanu orientēta klasifikācija ir balstīta uz savienojuma izveides procesu.
| Kategorija | Apraksts | Tipiski piemēri |
| Metinātie savienojumi | Loksnes tiek savienotas galvenokārt ar lokālu siltumu, ar vai bez spiediena un pildvielas metāla, atkarībā no metināšanas procesa. | MIG šuves, TIG šuves, pretestības punktmetinātās šuves, lāzera šuves, šuves šuves |
| Mehāniskie savienojumi | Savienojums tiek ražots caur stiprinājumiem, mehāniskā bloķēšana, vai lokāla loksnes plastiskā deformācija. | Kniedēts, pieskrūvēts, pieskrūvēts, saspiestas locītavas |
Līmes savienojumi |
Virsmas tiek savienotas, izmantojot piemērotu līmes sistēmu, nevis parasto mehānisko stiprinājumu vai saplūšanas procesu. | Epoksīds, akrils, poliuretāna līmes savienojumi |
| Integrāli izveidoti savienojumi | Pati lapa ir saliekta, salocīts, štancēts, vai izveidots, lai izveidotu savienojumu, atsevišķu savienojošo komponentu samazināšana vai likvidēšana. | Apmales locītavas, slēdzenes šuves, salikt locītavas, izveidoti bloķējumi |
Pēc savienojuma ģeometrijas un slodzes pārneses
Lokšņu metāla savienojumus var klasificēt arī pēc lokšņu fiziskā izvietojuma un no tā izrietošā slodzes ceļa.
Tas ir īpaši svarīgi konstrukcijas projektēšanai, jo ģeometrija nosaka, kā spēki tiek pārnesti caur savienojumu.
| Kategorija | Apraksts | Tipiski piemēri |
| Klēpja locītavas | Viena lapa pārklāj otru, izveidojot pārklājošu savienojuma reģionu. | Punktmetināts klēpja savienojums, kniedēts klēpja savienojums, adhezīvs klēpja savienojums |
| Muguras locītavas | Divas loksnes saskaras aptuveni no vienas malas līdz malai, parasti tajā pašā plaknē. | Sadurmetināšana, lāzermetināts sadursavienojums |
| Malu savienojumi | Blakus esošās loksnes malas ir savienotas gar to robežām, bieži vien caur locīšanu, metināšana, vai veidošanās. | Apmales locītava, salocīta mala, malu metināšana |
T veida locītavas |
Viena loksne saskaras ar otru aptuveni perpendikulāri tai, radot T veida konfigurāciju. | Ar fileju metināts T veida savienojums, mehāniski nostiprināts T veida savienojums |
| Stūra savienojumi | Divas loksnes satiekas leņķī, parasti ap 90°, lai izveidotu ārējo vai iekšējo stūri. | Metināts stūra savienojums, izveidots stūra savienojums |
3. Metinātie lokšņu metāla savienojumi
Metināšana ir viena no visplašāk izmantotajām metodēm pastāvīgu lokšņu metāla savienojumu izveidošanai. Tas izmanto siltumu, spiediens, vai abu kombinācija, lai izveidotu metalurģisku savienojumu starp komponentiem.
Vispiemērotākais metināšanas process ir atkarīgs no loksnes materiāla, biezums, locītavas ģeometrija, nepieciešamā metināšanas kvalitāte, ražošanas apjoms, siltuma padeve, un izmēru pielaide.
Es metināšanu (Metāla inerta gāze)
MIG metināšana, formāli klasificēts Gāzes metāla loka metināšana (GMAW), izmanto nepārtraukti barotu patērējamo stieples elektrodu, lai radītu elektrisko loku un izkausētu pamatmateriālu.
Aizsarggāze pasargā izkausēto metināšanas baseinu no atmosfēras piesārņojuma.
Atkarībā no pielietojuma, aizsarggāzēs var būt maisījumi uz argona bāzes, oglekļa dioksīds, vai citi gāzu maisījumi; tāpēc, tehniski neprecīzi aprakstīt visas MIG aizsarggāzes kā tīri inertas.
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Nepārtraukti padots stieples elektrods kūst zem elektriskā loka, veidojot metināšanas baseinu. Aizsarggāze aizsargā izkausēto metālu no atmosfēras piesārņojuma. |
| Vislabākais priekš | Maigs tērauds, nerūsējošais tērauds, un alumīnija loksne un plāksne. |
| Priekšrocības | Augsts metināšanas ātrums; nepārtraukta stieples padeve; augsts nogulsnēšanās ātrums; salīdzinoši viegli automatizēt; piemērots plašam savienojumu konfigurāciju klāstam. |
| Ierobežojumi | Var radīt šļakatas un siltuma kropļojumus; parasti ir nepieciešama aizsarggāze; procesa kontrole kļūst prasīgāka uz ļoti plānas loksnes. |
Tipiski pielietojumi |
Automobiļu komponenti, mašīnu rāmji, iežogojumi, vispārēja izgatavošana, iekavas, strukturālie lokšņu metāla mezgli. |
| Locītavu veidi | Muguras locītavas, klēpja locītavas, filejas savienojumi, T veida locītavas, un stūru savienojumi. |
| Materiāla biezums | Parasti izmanto aptuveni 0,8–6 mm loksnēm, lai gan praktiskais diapazons ir atkarīgs no materiāla, iekārtas, savienojuma dizains, un metināšanas parametri. |
| Metināšanas ātrums | Aptuveni 20–60 cm/min daudziem lokšņu metāla lietojumiem, lielā mērā atkarīgs no materiāla biezuma un procesa iestatījumiem. |
| Maksāt | Mērens. |
MIG metināšana ir īpaši pievilcīga, ja produktivitāte un elastība ir svarīgāki par minimālās iespējamās siltuma padeves sasniegšanu.
To plaši izmanto gan manuālā, gan robotizētā ražošanā, jo nepārtraukti piegādātais vads atbalsta salīdzinoši augstu ražošanas ātrumu.
TIG metināšana (Volframa inerta gāze)
TIG metināšana, vai Gāzes volframa loka metināšana (GTAW), izmanto nelietojamu volframa elektrodu, lai izveidotu loku. Pildījuma metāls, kad nepieciešams, tiek pievienots atsevišķi.
Inerta aizsarggāze, parasti argons vai piemērots maisījums uz argona bāzes, aizsargā metināšanas zonu no atmosfēras piesārņojuma.
TIG tiek novērtēts tā dēļ precīza siltuma kontrole, lielisks metinājuma izskats, un spēja ražot augstas kvalitātes metināšanas šuves uz plāniem materiāliem.
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Starp nelietojamu volframa elektrodu un apstrādājamo priekšmetu tiek ģenerēts elektriskais loks. Pildmetālu var pievienot atsevišķi, kamēr aizsarggāze aizsargā metināšanas zonu. |
| Vislabākais priekš | Nerūsējošais tērauds, alumīnijs, niķeļa sakausējumi, vara sakausējumi, un plānas loksnes, kam nepieciešama precīza siltuma kontrole. |
| Priekšrocības | Lieliska metināšanas kvalitāte; precīza siltuma padeves kontrole; zemas šļakatas; tīrs metinājuma izskats; piemērots kritiskām un redzamām locītavām. |
| Ierobežojumi | Lēnāk nekā MIG metināšana; zemāks nogulsnēšanās ātrums; nepieciešama lielāka operatora prasme; parasti ir mazāk produktīvs liela apjoma ražošanai. |
Tipiski pielietojumi |
Nerūsējošā tērauda korpusi, pārtikas pārstrādes iekārtas, precīza izgatavošana, kosmosa sastāvdaļas, dekoratīvie mezgli, un plānsienu caurules. |
| Locītavu veidi | Muca, klēpī, stūrī, fileja, un T veida locītavas. |
| Materiāla biezums | Īpaši efektīva plānām loksnēm, parasti no aptuveni 0,5–6 mm atkarībā no materiāla un savienojuma konfigurācijas. |
| Metināšanas ātrums | Aptuveni 5–30 cm/min daudziem manuāliem lokšņu metāla lietojumiem. |
| Maksāt | Mēreni vai augstu. |
TIG bieži tiek izvēlēts, kad metinājuma izskats, izmēru kontrole, un metalurģiskā kvalitāte ir kritiski.
Tā lēnāks ražošanas ātrums padara to mazāk pievilcīgu liela apjoma lietojumiem, kur pretestības metināšana vai automatizētā lāzermetināšana var nodrošināt ievērojami lielāku caurlaidspēju.
Pretestības punktmetināšana
Pretestības punktmetināšana savieno pārklājošās loksnes, izlaižot kontrolētu elektrisko strāvu caur kontakta laukumu, vienlaikus izdarot spiedienu ar elektrodiem.
Elektriskā pretestība rada lokālu siltumu, ražo a metināšanas tīrradnis starp loksnēm, neprasot pildvielu.
Tas ir īpaši svarīgi liela apjoma ražošanā, jo procesu var ātri automatizēt.
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Starp elektrodiem ir iespīlētas divas vai vairākas pārklājošās loksnes. Elektriskā strāva iet caur saskarni, radot lokālu pretestības siltumu, kas zem spiediena veido metināšanas tīrradni. |
| Vislabākais priekš | Tērauds ar zemu oglekļa saturu, nerūsējošais tērauds, cinkots tērauds, un daži alumīnija loksnes mezgli. |
| Priekšrocības | Ārkārtīgi ātri; ļoti piemērots automatizācijai; nav pildvielas metāla; salīdzinoši zema kopējā siltuma padeve; atkārtojams ražošanas process. |
| Ierobežojumi | Nepieciešama piemērota piekļuve elektrodiem; galvenokārt paredzēts loksnēm, kas pārklājas; rūpīgi jākontrolē savienojuma ģeometrija un materiāla sakraušana. |
Tipiski pielietojumi |
Automobiļu virsbūves struktūras, ierīces, elektriskie skapji, metāla mēbeles, un liela apjoma lokšņu komplekti. |
| Locītavu veidi | Galvenokārt klēpja un pārklāšanās locītavas. |
| Materiāla biezums | Parasti izmanto salīdzinoši plānām loksnēm, ar iespējām atkarībā no materiāla un aprīkojuma. |
| Metināšanas ātrums | Katru metināšanu parasti var pabeigt sekundes daļā, padarot procesu ļoti produktīvu. |
| Maksāt | Zems uz savienojumu pie lieliem ražošanas apjomiem, bet aprīkojuma un instrumentu izmaksas var būt ievērojamas. |
Lāzera metināšana
Lāzera metināšana izmanto koncentrētu lāzera staru, lai radītu ļoti lokalizētu kušanu savienojuma vietā.
Tā īpaši fokusētais enerģijas avots nodrošina lielu metināšanas ātrumu un salīdzinoši nelielu siltuma skarto zonu, salīdzinot ar daudziem parastajiem loka metināšanas procesiem..
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Fokusēts lāzera stars nodrošina koncentrētu enerģiju uz locītavu, lokāli izkausējot materiālu un veidojot metalurģisko saiti, kad izkausētais apgabals sacietē. |
| Vislabākais priekš | Nerūsējošais tērauds, oglekļa tērauds, alumīnijs, un citi saderīgi lokšņu metāli, kuriem nepieciešama precizitāte, ātrgaitas metināšana. |
| Priekšrocības | Augsts metināšanas ātrums; šaurās šuves; salīdzinoši zems kropļojums; lieliska atkārtojamība; labi piemērots automatizācijai un robotizētai ražošanai. |
| Ierobežojumi | Augstas aprīkojuma izmaksas; nepieciešama precīza savienojuma montāža un procesa kontrole; atstarojošiem materiāliem un sarežģītām ģeometrijām var būt nepieciešamas specializētas sistēmas. |
Tipiski pielietojumi |
Automobiļu virsbūves sastāvdaļas, akumulatoru korpusi, elektronika, precizitātes korpusi, siltummaiņi, un liela apjoma precizitātes ražošana. |
| Locītavu veidi | Muca, klēpī, mala, un izvēlētās filejas konfigurācijas. |
| Materiāla biezums | Īpaši efektīva plānām un vidēja izmēra loksnēm, ar praktisko diapazonu, ko nosaka lāzera jauda un materiāls. |
| Metināšanas ātrums | Atkarībā no materiāla var svārstīties no simtiem līdz tūkstošiem mm/min, biezums, lāzera jauda, un savienojuma dizains. |
| Maksāt | Augsts sākotnējais ieguldījums; potenciāli ekonomisks liela apjoma ražošanai. |
Šuvju metināšana
Šuvju metināšana rada virkni pretestības metinājumu, kas pārklājas, parasti izmanto rotējošus riteņu elektrodus, lai izveidotu nepārtrauktu vai necaurlaidīgu savienojumu.
Tas ir īpaši noderīgi, ja lokšņu metāla montāžai ir nepieciešams ne tikai mehānisks savienojums, bet arī blīvējums pret šķidrumiem vai gāzēm.
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Pārklājošas loksnes iet starp rotējošiem elektrodiem, savukārt elektriskā strāva un spiediens rada nepārtrauktu pārklājošu metināšanas tīrradņu sēriju.. |
| Vislabākais priekš | Plānas tērauda un nerūsējošā tērauda loksnes, kurām nepieciešami nepārtraukti vai necaurlaidīgi savienojumi. |
| Priekšrocības | Nepārtraukta pievienošanās; laba blīvēšanas spēja; augsts ražošanas līmenis; nav pildvielas metāla; piemērots automatizētai ražošanai. |
| Ierobežojumi | Galvenokārt piemērots lokšņu konfigurācijām, kas pārklājas; instrumenti un elektrodu piekļuve var ierobežot savienojuma ģeometriju. |
Tipiski pielietojumi |
Degvielas tvertnes, konteineri, kanāliem, bungas, radiatori, un noslēgti lokšņu metāla mezgli. |
| Locītavu veidi | Galvenokārt klēpja un pārklāšanās locītavas. |
| Materiāla biezums | Parasti piemērots plānām loksnēm, ar precīzu diapazonu atkarībā no materiāla un aprīkojuma. |
| Metināšanas ātrums | Parasti no vairākiem simtiem mm/min uz augšu, atkarībā no materiāla, biezums, un nepieciešamo metināšanas kvalitāti. |
| Maksāt | Mēreni vai augstu, ar labu produktivitāti atkārtotā ražošanā. |
4. Kniedēti lokšņu metāla savienojumi
Kniedēta lokšņu metāla savienojums izmanto mehānisku stiprinājumu, ko sauc par kniedes, lai savienotu divas vai vairākas loksnes.
Uzstādīšanas laikā, līdz kniedes tiek ievietots caur izlīdzinātiem caurumiem un mehāniski deformēts vai paplašināts, lai izveidotu galviņu, kas saspiež loksnes kopā.
Atšķirībā no metināšanas, kniedēšanai nav nepieciešama parastā metāla kausēšana. Tas padara to īpaši noderīgu, ja ir svarīgi samazināt termiskos kropļojumus vai savienojot materiālus, kurus ir grūti metināt.
Parastie kniežu veidi
| Kniedes veids | Raksturlielumi | Tipiskas lietojumprogrammas |
| Cieta kniede | Spēcīgs un uzticams; nepieciešama piekļuve pretējās galvas veidošanai. | Avi kosmosa, konstrukciju mezgli |
| Aklā kniede | Uzstādīts no vienas puses; noderīga, ja piekļuve aizmugurē ir ierobežota. | Iežogojums, uzturēšana, vispārēja izgatavošana |
| Pašcaurduroša kniede | Caurdur un mehāniski savieno loksni bez iepriekš izurbta cauruma piemērotos materiālos. | Automobiļu vieglās konstrukcijas |
| Cauruļveida kniede | Dobs vai daļēji dobs kāts; prasa mazāku formēšanas spēku nekā cietām kniedēm. | Ierīces, elektronika, gaismas mezgli |
| Puscauruļveida kniede | Daļēji dobais gals vienkāršo uzstādīšanu. | Patēriņa preces, mehāniskie mezgli |
Kniedētas locītavas īpašības
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Loksnes tiek izlīdzinātas un mehāniski nostiprinātas, uzstādot un deformējot kniedes, vai izmantojot specializētu pašurbšanas vai aklo kniedes mehānismu. |
| Vislabākais priekš | Alumīnijs, tērauds, nerūsējošais tērauds, un jauktu materiālu lokšņu komplekti, kur priekšroka tiek dota mehāniskai savienošanai. |
| Priekšrocības | Nav siltuma; zems kropļojums; piemērots dažādiem materiāliem; laba atkārtojamība; dažiem veidiem nepieciešama piekļuve tikai no vienas puses. |
| Ierobežojumi | Nepieciešami caurumi vai specializēta caurduršanas iespēja daudziem kniežu veidiem; palielina stiprinājuma svaru; rada lokālas stresa koncentrācijas; pastāvīgām kniedēm noņemšana var būt sarežģīta. |
Tipiski pielietojumi |
Aviācijas un kosmosa struktūras, automobiļu mezgli, HVAC iekārtas, iežogojumi, piekabes, metāla mēbeles, un remontdarbi. |
| Locītavu veidi | Galvenokārt klēpja savienojumi un sadursavienojumi, izmantojot pārklājuma plāksnes. |
| Materiāla biezums | Atkarīgs no kniedes veida, diametrs, materiāls, un savienojuma konfigurācija; piemērots plānu un vidēju lokšņu komplektiem. |
| Ražošanas ātrums | Augsts, ja tiek izmantotas automatizētas kniedēšanas sistēmas. |
| Maksāt | Zema līdz vidēji vienai locītavai, lai gan instrumenti un automatizētas iekārtas var palielināt sākotnējos ieguldījumus. |
5. Skrūvējami un pieskrūvēti lokšņu metāla savienojumi
Skrūvju un skrūvju savienojumi ir noņemami mehāniskie savienojumi kas izmanto vītņotus stiprinājumus, lai savienotu divas vai vairākas lokšņu metāla detaļas.
Atšķirībā no metinātiem vai ar līmi savienotiem savienojumiem, tos parasti var izjaukt pārbaudei, uzturēšana, nomaiņa, vai remonts.
Skrūves ir īpaši izplatītas plānu lokšņu komplektos, jo pašvītņojošas un vītnes veidojošas konstrukcijas var izveidot vītnes tieši loksnē vai iepriekš izveidotā caurumā., savukārt bultskrūves un uzgriežņi ir piemērotāki, ja ir nepieciešami lielāki savilkšanas spēki vai atkārtota demontāža.
Skrūvējamo un pieskrūvēto savienojumu raksturojums
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Izlīdzinātās loksnes ir savienotas, izmantojot skrūves, skrūves, rieksti, paplāksnes, vītņoti ieliktņi, vai citi mehāniski stiprinājumi. Stiprinājums rada saspiešanas spēku, kas satur sastāvdaļas kopā. |
| Veidi | Skrūves + rieksti, pašvītņojošās skrūves, mašīnu skrūves, kniedes uzgriežņi, metināšanas uzgriežņi. |
| Vislabākais priekš | Tērauds, nerūsējošais tērauds, alumīnijs, cinkota loksne, un mezgli, kuriem nepieciešami noņemami savienojumi. |
| Priekšrocības | Noņemams; viegli pārbaudīt un salabot; nav siltuma padeves; piemērots daudzām materiālu kombinācijām; vienkāršs instruments; labi piemērots zemam- un vidēja apjoma ražošana. |
| Ierobežojumi | Stiprinājuma caurumi samazina loksnes neto daļu; vibrācija var izraisīt atslābumu; plānai loksnei var būt ierobežota vītnes saķeršanās vai izvilkšanas pretestība; stiprinājumi palielina svaru un vietējās spriedzes koncentrāciju. |
Tipiski pielietojumi |
Elektriskie korpusi, mašīnu aizsargi, HVAC iekārtas, skapji, automobiļu komponenti, ierīces, un iekārtas, kurām nepieciešama regulāra apkope. |
| Locītavu veidi | Aplis, muca ar vāka plāksni, atloku, stūrī, un kronšteinu savienojumi. |
| Materiāla biezums | Īpaši bieži tie ir plāni un vidēji lokšņu metāla mezgli; praktiskais biezums ir atkarīgs no stiprinājuma veida un savienojuma konstrukcijas. |
| Ražošanas ātrums | Augsta automatizētām skrūvēšanas un stiprināšanas sistēmām; mērens manuālai montāžai. |
| Maksāt | Zems līdz mērens, atkarībā no stiprinājuma veida un automatizācijas līmeņa. |
6. Saspiesti un mehāniski lokšņu metāla savienojumi
Klinčošana ir a aukstā mehāniskā savienošanas process kurā pārklājošās loksnes lokāli veido ar perforatoru un veidni, lai izveidotu pastāvīgu mehānisku bloķēšanu.
Atšķirībā no parastās kniedēšanas, nav nepieciešams atsevišķs stiprinājums, un atšķirībā no metināšanas, process būtībā neievada savienojuma siltumu.
Saspiešana ir īpaši pievilcīga plānu lokšņu montāžai, jo tā var būt ātra, tīrs, atkārtojams, un ļoti saderīgs ar automatizēto ražošanu.
Clinching locītavu īpašības
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Perforators un matrica plastiski deformē pārklājošās loksnes, lai izveidotu mehānisku bloķēšanu. Materiāls ieplūst projektētajā apakšizgriezuma vai bloķēšanas apgabalā, neizkausējot loksnes. |
| Vislabākais priekš | Kaļamie tēraudi, nerūsējošais tērauds, alumīnijs, pārklāta loksne, un atlasīti jauktu materiālu komplekti. |
| Priekšrocības | Bez pildvielas metāla vai atsevišķa stiprinājuma; ļoti zems termiskais kropļojums; ātrs cikla laiks; piemērots automatizācijai; var savienot pārklātus materiālus; salīdzinoši tīrs process. |
| Ierobežojumi | Nepieciešama pietiekama loksnes elastība; savienojuma stiprums ir ļoti atkarīgs no materiāla un instrumentiem; paliek redzams ievilkums; nav piemērots katrai ģeometrijai vai materiālu kombinācijai. |
Tipiski pielietojumi |
Automobiļu virsbūves sastāvdaļas, HVAC mezgli, ierīces, elektriskie korpusi, iekārtas, un liela apjoma lokšņu metāla izstrādājumi. |
| Locītavu veidi | Galvenokārt pārklājas klēpja locītavas, ieskaitot izvēlētās atloku un stūru konfigurācijas. |
| Materiāla biezums | Īpaši piemērots plānām loksnēm, ar praktisko biezumu, ko nosaka materiāla salikšana un instrumenti. |
| Ražošanas ātrums | Ļoti augsts; atsevišķus savienojumus parasti var ātri izgatavot automatizētās sistēmās. |
| Maksāt | Zems uz savienojumu pie lieliem ražošanas apjomiem pēc instrumentu uzstādīšanas. |
7. Lokšņu metāla savienojumi ar līmi
Līmējošā savienošana savieno lokšņu metāla sastāvdaļas, izmantojot polimēru līmes slāni, nevis ar parasto mehānisko stiprinājumu vai sakausējuma šuvi.
Strukturālās līmes var nepārtraukti pārnest slodzi uz salīdzinoši lielu savienojuma laukumu, padarot tos īpaši noderīgus gadījumos, kad inženieri vēlas samazināt lokalizētu stresa koncentrāciju.
Līmes līmēšana tiek plaši izmantota automobiļu rūpniecībā, transportēšana, elektronika, ierīces, un vieglas konstrukcijas, īpaši zemu kropļojumu gadījumā, gludas ārējās virsmas, vibrācijas slāpēšana, vai atšķirīgu materiālu savienošana ir svarīga.
Līmējošā savienojuma īpašības
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Līme tiek uzklāta starp sagatavotajām virsmām un noteiktā laikā sacietē, temperatūra, spiediens, vai vides apstākļi, lai izveidotu savienojumu. |
| Veidi | Epoksīds, akrils, poliuretāns, ciānakrilāts. |
| Vislabākais priekš | Tērauds, nerūsējošais tērauds, alumīnijs, pārklāti metāli, un saderīgiem atšķirīgiem materiāliem. |
| Priekšrocības | Izkliedē stresu lielā teritorijā; nav saplūšanas siltuma; zems kropļojums; lielisks virsmas izskats; var noslēgt savienojumu; noderīga dažādiem materiāliem; nodrošina zināmu vibrāciju slāpēšanu. |
| Ierobežojumi | Nepieciešama pareiza virsmas sagatavošana; sacietēšanas laiks var ietekmēt produktivitāti; veiktspēja var būt atkarīga no temperatūras, mitrums, ķīmiskās vielas, un novecošanās; pārbaude var būt grūtāka nekā ar redzamiem mehāniskiem stiprinājumiem. |
Tipiski pielietojumi |
Automobiļu virsbūves paneļi, akumulatoru korpusi, HVAC mezgli, elektronika, ierīces, kompozītmetāla konstrukcijas, un vieglas transporta sastāvdaļas. |
| Locītavu veidi | Klēpja locītavas, šalles locītavas, atloku savienojumi, un atlasītās sadursmju vai stūru konfigurācijas. |
| Materiāla biezums | Piemērots plašam lokšņu biezuma diapazonam, ar nosacījumu, ka līme un savienojuma ģeometrija ir pareizi izstrādāta. |
| Ražošanas ātrums | Vidēja līdz augsta atkarībā no līmes ķīmiskās sastāva un cietēšanas metodes. |
| Maksāt | Mērens; var kļūt ļoti ekonomisks, ja tiek likvidēti stiprinājumi vai sekundārās blīvēšanas darbības. |
8. Integrāli veidoti lokšņu metāla savienojumi
Integrēti veidoti lokšņu metāla savienojumi tiek izveidoti griežot, saliekšana, locīšana, vai mehāniski bloķējot pašu loksni, novēršot nepieciešamību pēc atsevišķiem stiprinājumiem vai kausēšanas metināšanas.
Tie ir īpaši efektīvi liela apjoma lokšņu metāla ražošanā, jo savienojumu var tieši iestrādāt plakanajā rakstā un izgatavot ar štancēšanas palīdzību., štancēšana, lāzera griešana, nospiediet bremzēšanu, vai ruļļu formēšana.
Šos savienojumus parasti izmanto cauruļvadu sistēmās, elektriskie korpusi, automobiļu paneļi, ierīces, jumta segums, apšuvums, un vieglas izgatavotas konstrukcijas.
Apmales locītavas / Salocītas šuves
Apmales savienojumu ražo salokot vienas lapas malu atpakaļ uz sevi vai ap citas lapas malu, veidojot pastiprinātu un noslēgtu malu.
Papildus mehāniskā savienojuma nodrošināšanai, apmales var novērst asas atklātās malas, palielināt vietējo stīvumu, un uzlabot gatavās sastāvdaļas izskatu.
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Vienas loksnes mala ir pārlocīta pār sevi vai ap citas loksnes malu, veidojot mehāniski noturētu apakšmalu. |
| Veidi | Atvērta apakšmala, slēgta apakšmala, plakana apakšmala, viena apakšmala, dubultā apakšmala, asaru apakšmala. |
| Vislabākais priekš | Tērauds, alumīnijs, nerūsējošais tērauds, un citi kaļami lokšņu materiāli, īpaši plānas loksnes. |
| Priekšrocības | Nav atsevišķu stiprinājumu; tīrs izskats; novērš asas malas; uzlabo vietējo stīvumu; savietojams ar automatizētu formēšanu un montāžu. |
Ierobežojumi |
Galvenokārt piemērots vieglām vai mērenām slodzēm; nepieciešama atbilstoša saliekamība un precīza formēšana; slēgtām spraugām var būt nepieciešami korozijas kontroles pasākumi. |
| Tipiski pielietojumi | Automobiļu durvis un pārsegi, ierīču paneļi, elektriskie skapji, cauruļvadi, jumta segums, un lokšņu metāla pārsegi. |
| Locītavu veidi | Galvenokārt malu un klēpju savienojumi. |
| Materiāla biezums | Parasti izmanto aptuveni 0,3–2,0 mm loksnēm, atkarībā no materiāla, instrumenti, un apmales ģeometrija. |
Slēdzeņu šuves
Slēdzenes šuves ir nepārtraukti veidoti savienojumi, kuros atrodas divu vai vairāku lokšņu malas salocīts un mehāniski bloķēts.
Tā kā savienojums iet gar savienojumu, nevis notiek izolētos punktos, bloķēšanas šuves ir īpaši noderīgas gariem lokšņu metāla mezgliem un lietojumiem, kur ir svarīga blīvējuma veiktspēja.
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Divu lokšņu malas ir īpaši veidotas un salocītas tā, lai tās mehāniski sasaistītos gar savienojumu. |
| Veidi | Pitsburgas slēdzenes šuve, snap-lock šuve, stāvoša šuve, rievota šuve, un citas salocītu šuvju konfigurācijas. |
| Vislabākais priekš | Cinkots tērauds, oglekļa tērauds, alumīnijs, un nerūsējošā tērauda loksne. |
| Priekšrocības | Nav atsevišķu stiprinājumu; nepārtraukts savienojums; augsta ražošanas efektivitāte; tīrs izskats; var nodrošināt efektīvu gaisa vai laika apstākļu blīvējumu, ja tas ir pareizi izveidots un noslēgts. |
| Ierobežojumi | Izturība parasti ir zemāka nekā pareizi izstrādātai konstrukcijas metināšanai; nepieciešama precīza formēšana un īpaši instrumenti; salocītām plaisām var būt jāpievērš uzmanība korozijai un drenāžai. |
| Tipiski pielietojumi | HVAC kanāli, jumta segums, arhitektūras apšuvums, skursteņi, tvertnes, konteineri, un ventilācijas sistēmas. |
| Locītavu veidi | Galvenokārt malu un klēpju savienojumi. |
| Materiāla biezums | Parasti izmanto aptuveni 0,3–2,0 mm loksnēm, atkarībā no šuvju konstrukcijas un formēšanas aprīkojuma. |
Salikt locītavas
Tuck savienojums ir mehāniski izveidots savienojums, kurā ir cilne, atloku, vai pagarinātā loksnes daļa tiek ievietota spraugā vai uztveršanas elementā un pēc tam salocīta vai ievietota vietā.
Savienojums tiek izveidots, izmantojot ģeometrisku bloķēšanu, nevis metināšanu vai atsevišķus stiprinājumus.
Saliekamie savienojumi ir īpaši noderīgi izstrādājumiem, kas izstrādāti apkārt griešana un salocīšana, kur izciļņus un spraugas var iestrādāt tieši lokšņu metāla plakanajā rakstā.
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Izveidota cilne vai atloka uz vienas loksnes tiek ievietota spraugā vai atverē citā loksnē un salocīta, ievilkts, vai nofiksēts vietā. |
| Vislabākais priekš | Maigs tērauds, nerūsējošais tērauds, alumīnijs, un citi formējami lokšņu materiāli. |
| Priekšrocības | Nav atsevišķu stiprinājumu; tīrs izskats; ātra montāža; pašnoteikšanās spēja; piemērots automatizētai vai ar instrumentiem saistītai ražošanai. |
| Ierobežojumi | Savienojuma stiprums ir ļoti atkarīgs no izciļņa un spraugas ģeometrijas; nepieciešama precīza griešana un formēšana; parasti vairāk piemērots vieglām vai mērenām konstrukcijas slodzēm. |
| Tipiski pielietojumi | Elektriskie korpusi, HVAC sastāvdaļas, skapji, iekārtas, kastes, un viegli izgatavoti mezgli. |
| Locītavu veidi | Parasti izmanto klēpī, stūrī, un T veida konfigurācijas. |
| Materiāla biezums | Parasti aptuveni 0,3–1,5 mm, atkarībā no materiāla elastības un savienojuma konstrukcijas. |
Metāla lokšņu astes savienojumi
Tiek izmantots lokšņu-metāla savienojuma savienojums papildu konusveida izciļņi un sloti lai izveidotu mehānisku bloķēšanu.
Montāžas laikā, konusveida cilne ieslīd vai nofiksējas atbilstošajā slotā, ierobežojot kustību primārajā atdalīšanas virzienā.
Atšķirībā no parastajām stiprinājuma metodēm, zāģa astes savienojumu var izveidot tieši griešanas un formēšanas laikā, padarot to īpaši pievilcīgu ražošanas vajadzībām izstrādātiem un bez stiprinājumiem lokšņu metāla mezgliem.
| Aspekts | Detaļa |
| Apstrādāt | Papildu izciļņi un spraugas tiek izgrieztas vai veidotas loksnē un saliktas, lai izveidotu konusveida mehānisku bloķēšanu.. |
| Vislabākais priekš | Tērauds, alumīnijs, nerūsējošais tērauds, un citi piemēroti lokšņu materiāli, ko izmanto vieglos gatavos mezglos. |
| Priekšrocības | Nav atsevišķu stiprinājumu; pašnoteikšanās; tīrs izskats; ātra montāža; var uzlabot atkārtojamību; labi piemērots CNC griešanai un automatizētai ražošanai. |
| Ierobežojumi | Nepieciešami precīzi elementu izmēri un pielaides; kravnesība ir ļoti atkarīga no cilnes ģeometrijas un loksnes biezuma; var būt nepieciešama sekundāra bloķēšana ļoti noslogotām vai pret vibrācijām jutīgām ierīcēm. |
| Tipiski pielietojumi | Elektriskie korpusi, mašīnu korpusi, iekavas, iekārtas, dekoratīvie metāla darbi, prototipus, un moduļu lokšņu metāla mezgli. |
| Locītavu veidi | Aplis, T, stūrī, un atloku konfigurācijas. |
| Materiāla biezums | Parasti izmanto aptuveni 0,3–1,5 mm loksnēm, atkarībā no ģeometrijas un ražošanas iespējām. |
9. Secinājums
Lokšņu metāla savienojumi nav vienkārši mehāniski savienojumi starp diviem metāla gabaliem.
Tās ir rūpīgi izstrādātas saskarnes, kas nosaka slodzes veidu, deformācija, sildīt, vibrācija, korozija, un izmēru pielaides tiek pārnestas caur mezglu.
Visizplatītākās savienojumu ģeometrijas ietver sadursavienojumus, klēpja locītavas, stūru savienojumi, malu savienojumi, un T veida locītavas.
Šīs ģeometrijas var savienot, izmantojot plašu procesu klāstu, ieskaitot MIG metināšanu, TIG metināšana, pretestības punktmetināšana, lāzera metināšana, šuvju metināšana, kniedēšana, skrūves un skrūves, klinčošana, līmējošā līmēšana, apmales, slēdzenes šuves, salikt locītavas, un baložu astes bloķētāji.
Galvenā inženierzinātņu mācība ir tāda, ka nav universāli spēcīgākā vai labākā lokšņu metāla savienojuma.
Veiksmīgs savienojums ir tāds, kas atbilst visam tā piemērošanas prasību kopumam:
Pietiekams spēks + Noguruma pretestība + ražošana + izturība pret koroziju + Izmēra stabilitāte + izmantojamība + izmaksu efektivitāte
Profesionālā lokšņu dizainā, Tāpēc kopīgā atlase jāsāk ar slodzes ceļu un pakalpojumu vidi, ne tikai ar vienkāršāko ražošanas procesu.
FAQ
Kāds ir stiprākais lokšņu metāla savienojuma veids?
Pilnas iespiešanās metinātie savienojumi (Es, Tigs, vai lāzers) nodrošina visaugstāko izturību uz garuma vienību, ar stiprību, kas tuvojas pašas parastās lokšņu metāla stiprībai.
Diskrētiem stiprinājumiem, cietajām kniedēm ir visaugstākā bīdes izturība, savukārt skrūvju un uzgriežņu komplektiem ir vislielākā stiepes stiprība.
Kāda veida savienojums ir vislabākais plānām lokšņu metālam?
Kopējā izvēle ietver pretestības punktmetināšanu, lāzera metināšana, klinčošana, kniedēšana, pašvītņojošie stiprinājumi, līmējošā līmēšana, un izveidojušās locītavas.
Labākais variants ir atkarīgs no materiāla, biezums, ražošanas apjoms, nepieciešamo spēku, un pieejamība.
Kāds ir labākais savienojums dažādu metālu savienošanai?
Līmējoša līmēšana, skrūvēšana, un kniedēšana ir piemērota dažādu metālu savienošanai. Izvairieties no metināšanas, jo tā var izraisīt galvanisko koroziju.
Kāds ir stiprākais lokšņu metāla savienojuma veids?
Nav vispārēji spēcīgākās locītavas. Savienojuma stiprums ir atkarīgs no materiāla, biezums, ģeometrija, iekraušanas stāvoklis, pievienošanās process, un meistarība.
Pareizi izstrādāts metinājums, kniedētas, vai mehāniski bloķēts savienojums var būt ļoti efektīvs dažādiem lietojumiem.
Kāda ir atšķirība starp klēpja locītavu un sēžamvietu?
Izšķirt klēpja locītava izmanto loksnes, kas pārklājas, kamēr a dibena locītava savieno loksnes aptuveni no malas līdz malai.
Klēpju savienojumus parasti ir vieglāk montēt, savukārt sadursavienojumi var nodrošināt tīrāku un kompaktāku ģeometriju.
