Листовий метал є одним із найбільш універсальних матеріалів у сучасному виробництві. Від панелей кузова автомобілів і фюзеляжів літаків до електронних корпусів і облицювання будівель, деталі з листового металу всюди.
Однак, рідко буває достатньо лише листового металу — його потрібно з’єднати, щоб створити вузли, структур, і готової продукції.
Метод, який використовується для з’єднання деталей з листового металу, має вирішальне значення для міцності, міцність, зовнішність, і вартість кінцевого продукту.
Вибір правильного з’єднання листового металу – справа непроста. Вибір залежить від низки факторів: вид і товщина матеріалу, необхідну міцність, естетичні вимоги, обсяг виробництва, та умови обслуговування.
Невдало підібране з’єднання може призвести до передчасного виходу з ладу, дорога переробка, або навіть загрози безпеці.
Ця стаття містить вичерпний посібник із поширених типів з’єднань листового металу, їх класифікація, і практична основа відбору.
1. Що таке з’єднання листового металу?
A з'єднання листового металу це з'єднання між двома або більше компонентами листового металу, призначене для збереження їхнього відносного положення та передачі механічних або функціональних навантажень.
Листи можна з'єднувати уздовж їх поверхонь, краю, кути, або сформовані особливості.
З’єднання може бути постійним, знімний, або механічно заблоковані, в залежності від способу виготовлення.
У інженерному плані, з'єднання слід вважати областю передачі навантаження, а не просто точкою з'єднання. Сили, що діють на один лист, повинні передаватися через з’єднання на сусідній лист.
Геометрія цього шляху навантаження сильно впливає на концентрацію напруги, деформація, втома життя, і поведінка невдачі.
Наприклад, два плоских листа можна з'єднати встик встик, внахлест внапуск, або розташовані перпендикулярно один до одного для створення Т-подібного з’єднання.
Потім ці різні геометрії можна з’єднати за допомогою зварювання, заклепка, гвинти, клінч, клеї, або утворилися шви.
2. Як класифікуються з’єднання листового металу?
З’єднання листового металу можна класифікувати з кількох інженерних точок зору. Найпрактичніший підхід - розглянути, як зібрано з'єднання, як він виготовлений, і як він переносить навантаження.
За типом підключення
Залежно від того, чи можна розділити зібрані компоненти, З'єднання листового металу прийнято поділяти на постійний, тимчасовий, і напівпостійні з'єднання.
| Категорія | Опис | Типові приклади |
| Нероз’ємні з’єднання | Розроблений таким чином, щоб залишатися в зібраному стані протягом усього терміну служби і, як правило, потребує пошкодження або руйнівних операцій для зняття. | Зварні з'єднання, паяні з'єднання, паяні з'єднання, конструкційні клейові з'єднання, заклепкові з'єднання |
| Тимчасові суглоби | Призначений для багаторазового складання та розбирання без звичайного пошкодження компонентів листового металу. | Болтові з'єднання, різьбові з'єднання, знімні механічні застібки |
| Напівроз’ємні з’єднання | Можна розділити, але для видалення зазвичай потрібні інструменти, деформація, або заміна частини суглоба. | Защемлені суглоби, деякі самопроколюючі кріплення, замкові шви |
Класифікація не є абсолютною. Наприклад, заклепкове з'єднання зазвичай вважається постійним у виробництві, але технічно заклепку можна видалити шляхом свердління або різання.
Отже, практична відмінність заснована на призначений спосіб обслуговування та розбирання, не лише те, чи можливе фізичне видалення.
За способом виготовлення
Друга класифікація, більш орієнтована на виробництво, базується на процесі створення з’єднання.
| Категорія | Опис | Типові приклади |
| Зварні з'єднання | Листи з’єднуються в основному за рахунок локального тепла, з або без тиску та присадного металу, в залежності від процесу зварювання. | MIG зварювання, Зварювання TIG, опорне точкове зварювання, лазерне зварювання, зварні шви |
| Механічні з'єднання | З'єднання проводиться за допомогою кріплень, механічне блокування, або локалізована пластична деформація листа. | Клепаний, болтами, прикручений, стиснуті суглоби |
Клейові з'єднання |
Поверхні склеюються за допомогою відповідної клейової системи, а не за допомогою традиційного механічного кріплення або процесу зварювання. | Епоксидна смола, акрил, поліуретанові клейові з'єднання |
| Цілісно утворені суглоби | Сам лист зігнутий, складені, пробитий, або сформований для створення зв’язку, мінімізація або усунення окремих сполучних компонентів. | Підшити з'єднання, замкові шви, підвернути суглоби, утворені блокування |
За геометрією суглоба та передачею навантаження
З’єднання листового металу також можна класифікувати відповідно до фізичного розташування листів і кінцевого шляху навантаження.
Це особливо важливо для структурного проектування, оскільки геометрія визначає, як сили передаються через з’єднання.
| Категорія | Опис | Типові приклади |
| Суглоби внапуск | Один аркуш накладається на інший, створення області з’єднання, що перекривається. | Точкове зварювання внапуск, заклепкове з’єднання внапуск, клейове з’єднання внапуск |
| Стикові з'єднання | Два аркуші стикаються приблизно край до краю, загалом в одній площині. | Зварювання встик, лазерне зварювання встик |
| Крайові з'єднання | Сусідні краї аркуша з'єднуються по їх межах, часто через складання, зварювання, або формування. | Підшивний суглоб, складений край, крайовий зварний шов |
Т-подібні з'єднання |
Один аркуш зустрічається з іншим приблизно перпендикулярно йому, створення Т-подібної конфігурації. | Т-подібне з'єднання з кутовим зварюванням, механічно закріплений Т-подібний шарнір |
| Кутові з'єднання | Два аркуші зустрічаються під кутом, зазвичай близько 90°, для формування зовнішнього або внутрішнього кута. | Зварне кутове з'єднання, утворений кутовий з’єднання |
3. Зварні з'єднання листового металу
Зварювання є одним із найпоширеніших методів створення нероз’ємних з’єднань листового металу. Він використовує тепло, тиск, або поєднання обох для встановлення металургійного зв'язку між компонентами.
Найбільш відповідний процес зварювання залежить від матеріалу листа, товщина, геометрія суглоба, необхідна якість зварювання, обсяг виробництва, підведення тепла, і допуск на розміри.
Зварювання MIG (Інертний газ металу)
MIG зварювання, офіційно класифіковані в межах Газове дугове зварювання металу (GMAW), використовує витратний дротяний електрод безперервної подачі для створення електричної дуги та розплавлення основного матеріалу.
Захисний газ захищає розплавлену зварювальну ванну від атмосферного забруднення.
Залежно від програми, захисні гази можуть включати суміші на основі аргону, вуглекислий газ, або інші газові суміші; тому, Опис усіх захисних газів MIG як чисто інертних є технічно неточним.
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Дротяний електрод з безперервною подачею плавиться під електричною дугою, утворюючи зварювальну ванну. Захисний газ захищає розплавлений метал від атмосферного забруднення. |
| Найкраще | М'яка сталь, нержавіюча сталь, і алюмінієвий лист і плита. |
| Переваги | Висока швидкість зварювання; безперервна подача дроту; висока швидкість осадження; відносно легко автоматизувати; підходить для широкого діапазону конфігурацій з'єднань. |
| Обмеження | Може створювати бризки та теплові деформації; зазвичай потрібен захисний газ; Контроль процесу стає більш вимогливим до дуже тонкого листа. |
Типові застосування |
Автомобільні компоненти, рами машин, корпуси, загальне виготовлення, дужки, конструкційні вузли листового металу. |
| Типи суглобів | Стикові з'єднання, нахлесткові суглоби, філе швів, Т-подібні з'єднання, і кутові з'єднання. |
| Товщина матеріалу | Зазвичай використовується для аркушів приблизно 0,8–6 мм, хоча практичний діапазон залежить від матеріалу, обладнання, спільне оформлення, і параметри зварювання. |
| Швидкість зварювання | Приблизно 20–60 см/хв для багатьох застосувань з листового металу, сильно залежить від товщини матеріалу та параметрів процесу. |
| Вартість | Помірний. |
Зварювання MIG особливо привабливе, коли продуктивність і гнучкість є важливішими, ніж досягнення мінімально можливого підведення тепла.
Він широко використовується як у ручному, так і в роботизованому виробництві, оскільки безперервна подача дроту підтримує відносно високі показники виробництва.
Зварювання TIG (Вольфрамовий інертний газ)
Зварювання TIG, або Газова вольфрамова дугова зварка (GTAW), використовує невитратний вольфрамовий електрод для встановлення дуги. Присадний метал, коли потрібно, додається окремо.
Інертний захисний газ, зазвичай аргон або відповідна суміш на основі аргону, захищає зону зварювання від атмосферного забруднення.
TIG цінується за його точний контроль тепла, відмінний зовнішній вигляд зварного шва, і здатність виконувати високоякісні зварні шви на тонких матеріалах.
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Між неплавким вольфрамовим електродом і деталлю виникає електрична дуга. Присадковий метал можна додавати окремо, тоді як захисний газ захищає зону зварювання. |
| Найкраще | Нержавіюча сталь, алюміній, нікелеві сплави, мідні сплави, і тонкий лист, що вимагає точного контролю нагрівання. |
| Переваги | Відмінна якість зварювання; точний контроль надходження тепла; низький рівень розбризкування; чистий зовнішній вигляд зварного шва; підходить для критичних і видимих швів. |
| Обмеження | Повільніше, ніж зварювання MIG; нижча швидкість осадження; вимагає більшої кваліфікації оператора; загалом менш продуктивні для виготовлення великих обсягів. |
Типові застосування |
Корпуси з нержавіючої сталі, харчове обладнання, точне виготовлення, аерокосмічні компоненти, декоративні вузли, і тонкостінні труби. |
| Типи суглобів | прикладом, на колінах, куточок, філе, і Т-подібні з'єднання. |
| Товщина матеріалу | Особливо ефективний для тонкого листа, зазвичай приблизно від 0,5–6 мм залежно від матеріалу та конфігурації з’єднання. |
| Швидкість зварювання | Приблизно 5–30 см/хв для багатьох застосувань з листового металу вручну. |
| Вартість | Помірний до високого. |
TIG часто вибирають, коли зовнішній вигляд зварного шва, контроль розмірів, і металургійна якість є критичними.
Його нижча швидкість виробництва робить його менш привабливим для застосування у великих обсягах, де контактне або автоматичне лазерне зварювання може забезпечити значно вищу продуктивність.
Точкове контактне зварювання
Точкове контактне зварювання з’єднує листи, що перекриваються, шляхом пропускання контрольованого електричного струму через зону контакту, застосовуючи тиск електродами.
Електричний опір створює локальне тепло, виробництво a зварний кусок між листами без присадки.
Це особливо важливо у великосерійному виробництві, оскільки процес можна швидко автоматизувати.
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Два або більше листів, що перекриваються, затискаються між електродами. Електричний струм проходить через інтерфейс, генерування локалізованого тепла опору, який утворює зварювальний кусок під тиском. |
| Найкраще | Низьковуглецева сталь, нержавіюча сталь, оцинкована сталь, і певні вузли алюмінієвого листа. |
| Переваги | Надзвичайно швидко; дуже підходить для автоматизації; відсутність присадного металу; відносно низька загальна тепловіддача; повторюваність виробничого процесу. |
| Обмеження | Потрібен відповідний доступ до електродів; в основному призначений для перекриття листів; необхідно ретельно контролювати геометрію швів і укладання матеріалу. |
Типові застосування |
Конструкції кузова автомобіля, побутова техніка, електрошафи, металеві меблі, і великі обсяги листів. |
| Типи суглобів | В основному з’єднання внахлест і внахлест. |
| Товщина матеріалу | Зазвичай використовується для відносно тонкого листа, з можливістю залежно від матеріалу та обладнання. |
| Швидкість зварювання | Кожен зварювальний шов зазвичай виконується за частки секунди, роблячи процес високопродуктивним. |
| Вартість | Низька на з'єднання при великих обсягах виробництва, але витрати на обладнання та інструменти можуть бути значними. |
Лазерне зварювання
Лазерне зварювання використовує концентрований лазерний промінь для створення високолокалізованого плавлення на з’єднанні.
Його винятково сфокусоване джерело енергії забезпечує високу швидкість зварювання та відносно невелику зону впливу тепла порівняно з багатьма звичайними процесами дугового зварювання.
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Сфокусований лазерний промінь доставляє концентровану енергію до суглоба, локальне плавлення матеріалу та формування металургійного зв’язку, коли розплавлена область застигає. |
| Найкраще | Нержавіюча сталь, вуглецева сталь, алюміній, та інші сумісні листові метали, що вимагають точної обробки, високошвидкісне зварювання. |
| Переваги | Висока швидкість зварювання; вузькі зварні шви; відносно низькі спотворення; відмінна повторюваність; добре підходить для автоматизації та роботизованого виробництва. |
| Обмеження | Висока вартість обладнання; вимагає точної підгонки швів і контролю процесу; відбиваючі матеріали та складні геометричні форми можуть потребувати спеціальних систем. |
Типові застосування |
Деталі кузова автомобіля, акумуляторні корпуси, електроніка, точні корпуси, Теплообмінники, і високоякісне точне виготовлення. |
| Типи суглобів | прикладом, на колінах, краю, і вибрані конфігурації філе. |
| Товщина матеріалу | Особливо ефективний для тонкого та середнього калібру листа, практична дальність визначається потужністю лазера та матеріалом. |
| Швидкість зварювання | Може коливатися від сотень до тисяч мм/хв залежно від матеріалу, товщина, потужність лазера, та спільне проектування. |
| Вартість | Високі початкові інвестиції; потенційно економічний для великого виробництва. |
Зварювання швів
Шовне зварювання створює серію опорних швів, що перекриваються, зазвичай використовують електроди, що обертаються, для створення суцільного або стійкого до протікання з’єднання.
Це особливо корисно, коли збірка листового металу потребує не лише механічного з’єднання, але й ущільнення від рідин або газів.
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Листи, що перекриваються, проходять між електродами, що обертаються, тоді як електричний струм і тиск створюють безперервну серію зварювальних вузлів, що перекриваються. |
| Найкраще | Тонка сталь і лист з нержавіючої сталі потребують безперервних або стійких до протікання з’єднань. |
| Переваги | Безперервне приєднання; хороша герметична здатність; висока продуктивність; відсутність присадного металу; підходить для автоматизованого виробництва. |
| Обмеження | В першу чергу підходить для конфігурацій листів, що перекриваються; інструменти та доступ до електродів можуть обмежити геометрію з’єднання. |
Типові застосування |
Паливні баки, контейнери, протоки, барабани, радіатори, і герметичні збірки листового металу. |
| Типи суглобів | В основному з’єднання внахлест і внахлест. |
| Товщина матеріалу | Зазвичай підходить для тонкого листа, з точним діапазоном залежно від матеріалу та обладнання. |
| Швидкість зварювання | Зазвичай від кількох сотень мм/хв і вище, в залежності від матеріалу, товщина, і необхідної якості зварювання. |
| Вартість | Помірний до високого, з хорошою продуктивністю в багаторазовому виробництві. |
4. Клепані з’єднання листового металу
Заклепкове з’єднання листового металу використовує механічне кріплення, яке називається заклепкою, для з’єднання двох або більше листів.
Під час встановлення, з заклепка поміщається через вирівняні отвори та механічно деформується або розширюється, щоб утворити головку, яка стискає листи разом.
На відміну від зварювання, клепка не вимагає плавлення основного металу. Це робить його особливо корисним, коли важлива мінімізація теплових спотворень або з’єднання матеріалів, які важко зварювати.
Поширені типи заклепок
| Тип заклепки | Характеристики | Типові програми |
| Суцільна заклепка | Міцний і надійний; потрібен доступ для формування протилежної головки. | Аерокосмічний, конструктивні вузли |
| Глуха заклепка | Встановлюється з одного боку; корисний там, де доступ ззаду обмежений. | Корпуси, технічне обслуговування, загальне виготовлення |
| Самопроколююча заклепка | Проколює та механічно з’єднує листи без попереднього просвердлення у відповідних матеріалах. | Автомобільні легкі конструкції |
| Трубчаста заклепка | Порожнистий або частково порожнистий хвостовик; вимагає меншої сили формування, ніж суцільні заклепки. | Побутова техніка, електроніка, легкі збірки |
| Напівтрубчаста заклепка | Частково порожнистий кінець спрощує установку. | Споживчі товари, механічні вузли |
Характеристики клепаних з’єднань
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Листи вирівнюють і механічно скріплюють установкою і деформацією заклепки, або за допомогою спеціалізованого механізму самопроколювання або глухої заклепки. |
| Найкраще | Алюміній, сталь, нержавіюча сталь, і листові збірки змішаних матеріалів, де перевага надається механічному з’єднанню. |
| Переваги | Без тепла; низькі спотворення; підходить для різнорідних матеріалів; хороша повторюваність; деякі типи вимагають доступу лише з одного боку. |
| Обмеження | Для багатьох типів заклепок потрібні отвори або спеціальна можливість проколювання; додає вагу кріплення; створює локальні концентрації напруги; видалення постійних заклепок може бути складним. |
Типові застосування |
Аерокосмічні конструкції, автомобільні вузли, HVAC обладнання, корпуси, причепи, металеві меблі, та ремонтні роботи. |
| Типи суглобів | В основному з’єднання внахлест і встик з використанням накладок. |
| Товщина матеріалу | Залежить від типу заклепки, діаметр, матеріал, і спільна конфігурація; підходить для збірок тонких і середніх листів. |
| Швидкість виробництва | Високий, якщо використовуються автоматизовані системи клепки. |
| Вартість | Від низького до помірного на суглоб, хоча інструменти та автоматизоване обладнання можуть збільшити початкові інвестиції. |
5. Гвинтові та болтові з’єднання листового металу
Гвинтові і болтові з'єднання бувають рознімні механічні з'єднання які використовують різьбові кріплення для скріплення двох або більше компонентів з листового металу.
На відміну від зварних або клейових з’єднань, зазвичай їх можна розібрати для перевірки, технічне обслуговування, заміна, або ремонт.
Гвинти особливо поширені в вузлах тонких листів, оскільки самонарізні та різьбоутворювальні конструкції можуть створювати різьби безпосередньо в аркуші або в попередньо сформованому отворі, тоді як болти та гайки більше підходять, коли потрібні більші зусилля затиску або повторне розбирання.
Характеристики різьбових і болтових з’єднань
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Вирівняні листи з'єднуються за допомогою шурупів, болти, горіхи, шайби, різьбові вставки, або інші механічні кріплення. Застібка створює силу затиску, яка утримує компоненти разом. |
| Типи | Болти + горіхи, саморізи, машинні гвинти, заклепкові гайки, приварити гайки. |
| Найкраще | Сталь, нержавіюча сталь, алюміній, оцинкований лист, і вузлів, що вимагають знімних з'єднань. |
| Переваги | Знімний; легко перевіряти та ремонтувати; немає підведення тепла; підходить для багатьох комбінацій матеріалів; простий інструмент; добре підходить для низького- і середньосерійне виробництво. |
| Обмеження | Отвори для кріплення зменшують чистий переріз листа; вібрація може спричинити ослаблення; тонкий лист може мати обмежене зачеплення різьби або опір висмикуванню; кріпильні елементи додають ваги та локальної концентрації напруги. |
Типові застосування |
Електричні корпуси, машинні охоронці, HVAC обладнання, шафи, Автомобільні компоненти, побутова техніка, та обладнання, що потребує регулярного обслуговування. |
| Типи суглобів | коліна, приклад з кришкою, фланця, куточок, і з’єднання кронштейнів. |
| Товщина матеріалу | Особливо часто для тонких і середніх вузлів листового металу; практична товщина залежить від типу кріплення та конструкції з’єднання. |
| Швидкість виробництва | Високий для автоматизованих систем загвинчування та кріплення; помірний для ручного складання. |
| Вартість | Від низького до помірного, залежно від типу кріплення та рівня автоматизації. |
6. Затискачі та механічні з’єднання листового металу
Клінч - це a холодний механічний процес з'єднання у якому листи, що перекриваються, локально формуються пуансоном і матрицею для створення постійного механічного блокування.
На відміну від звичайної клепки, не потрібно окремого кріплення, і на відміну від зварювання, процес, по суті, не вводить тепла плавлення в з’єднання.
Клінч особливо привабливий для збірок тонких листів, оскільки він може бути швидким, чистий, повторювані, і дуже сумісні з автоматизованим виробництвом.
Клінч Характеристики суглобів
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Пуансон і матриця пластично деформують листи, що перекриваються, щоб створити механічне з’єднання. Матеріал стікає в спроектовану область підрізу або блокування, не розплавляючи листи. |
| Найкраще | Ковкі сталі, нержавіюча сталь, алюміній, лист з покриттям, і вибрані збірки змішаних матеріалів. |
| Переваги | Без присадки або окремого кріплення; дуже низькі теплові спотворення; швидкий час циклу; підходить для автоматизації; може з'єднувати матеріали з покриттям; відносно чистий процес. |
| Обмеження | Вимагає достатньої пластичності листа; міцність з'єднання сильно залежить від матеріалу та інструменту; залишається видиме поглиблення; не підходить для кожної геометрії або комбінації матеріалів. |
Типові застосування |
Деталі кузова автомобіля, вузли ОВК, побутова техніка, електричні корпуси, меблі, і багатосерійні вироби з листового металу. |
| Типи суглобів | В основному з’єднання внахлест, включаючи вибрані конфігурації фланців і кутів. |
| Товщина матеріалу | Особливо підходить для тонких листів, з практичною товщиною, яка визначається набором матеріалу та інструментами. |
| Швидкість виробництва | Дуже високий; окремі з'єднання, як правило, можуть бути виготовлені швидко в автоматизованих системах. |
| Вартість | Низька на з'єднання при великих обсягах виробництва після встановлення інструменту. |
7. Клейові з’єднання листового металу
Адгезивне склеювання з’єднує компоненти листового металу за допомогою полімерного клейового шару, а не за допомогою звичайного механічного кріплення або зварного шва..
Конструкційні клеї можуть безперервно передавати навантаження на відносно велику склеювану площу, що робить їх особливо корисними, коли інженери хочуть зменшити локалізовану концентрацію напруги.
Клейове склеювання широко використовується в автомобілебудуванні, транспортування, електроніка, побутова техніка, і легкі конструкції, особливо там, де низькі спотворення, гладкі зовнішні поверхні, Вібраційне демпфірування, або з'єднання різнорідних матеріалів є важливим.
Характеристики клейового з’єднання
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Клей наноситься між підготовленими поверхнями і висихає протягом заданого часу, температура, тиск, або умови навколишнього середовища для формування з'єднання. |
| Типи | Епоксидна смола, акрил, поліуретан, ціаноакрилат. |
| Найкраще | Сталь, нержавіюча сталь, алюміній, метали з покриттям, і сумісні різнорідні матеріали. |
| Переваги | Розподіляє напругу на велику площу; немає тепла синтезу; низькі спотворення; відмінний зовнішній вигляд поверхні; можна герметизувати стик; корисний для різнорідних матеріалів; забезпечує деяке гасіння вібрації. |
| Обмеження | Вимагає належної підготовки поверхні; час затвердіння може вплинути на продуктивність; продуктивність може залежати від температури, волога, хімічні речовини, і старіння; перевірка може бути складнішою, ніж з видимими механічними кріпленнями. |
Типові застосування |
Панелі кузова автомобіля, акумуляторні корпуси, вузли ОВК, електроніка, побутова техніка, композитно-металеві конструкції, і легкі транспортні компоненти. |
| Типи суглобів | Суглоби внапуск, косинні суглоби, фланцеві з'єднання, і вибрані конфігурації торця або кута. |
| Товщина матеріалу | Підходить для широкого діапазону товщини листів, за умови правильного проектування клею та геометрії з’єднання. |
| Швидкість виробництва | Від середнього до високого залежно від хімічного складу клею та способу затвердіння. |
| Вартість | Помірний; може стати дуже економічним, коли він усуває кріпильні елементи або операції вторинного ущільнення. |
8. Інтегральні фасонні з’єднання листового металу
Нероз’ємні сформовані з’єднання листового металу створюються шляхом різання, згинання, складаний, або механічне з’єднання самого листа, усунення необхідності в окремих кріпленнях або зварюванні плавленням.
Вони особливо ефективні у великому виробництві листового металу, оскільки з’єднання можна вставити безпосередньо в плоский малюнок і виготовити за допомогою штампування, пробивання, лазерне різання, прес гальмування, або формування рулонів.
Ці з’єднання зазвичай використовуються в повітроводах, електричні корпуси, автомобільні панелі, побутова техніка, покрівля, облицювання, і легкі готові конструкції.
Підшивні суглоби / Складені шви
Підгин виробляється загинання краю одного аркуша назад на себе або навколо краю іншого аркуша, створюючи посилений і замкнутий край.
Крім того, забезпечує механічне з'єднання, підгин може усунути гострі відкриті краї, підвищення локальної жорсткості, і покращити зовнішній вигляд готового компонента.
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Край одного аркуша загинається на себе або навколо краю іншого аркуша, щоб утворити механічно утриманий край. |
| Типи | Відкритий поділ, закритий поділ, плоский поділ, одинарний рубчик, подвійний рубчик, краплеподібний поділ. |
| Найкраще | Сталь, алюміній, нержавіюча сталь, та інші пластичні листові матеріали, особливо тонкий лист. |
| Переваги | Без окремих кріплень; чистий зовнішній вигляд; усуває гострі краї; покращує місцеву жорсткість; сумісний з автоматичним формуванням і складанням. |
Обмеження |
В першу чергу підходить для легких або помірних навантажень; вимагає належної згинання та точного формування; закриті щілини можуть вимагати заходів для захисту від корозії. |
| Типові застосування | Автомобільні двері та капоти, приладові панелі, електрошафи, повітропроводи, покрівля, та кришки з листового металу. |
| Типи суглобів | В першу чергу з’єднання кромок і внапуск. |
| Товщина матеріалу | Зазвичай використовується для аркушів приблизно 0,3–2,0 мм, в залежності від матеріалу, інструментарія, і геометрія руба. |
Замкові шви
Замкові шви - це безперервні утворені з'єднання, в яких знаходяться краї двох або більше листів складені та механічно заблоковані.
Оскільки з’єднання проходить уздовж з’єднання, а не в ізольованих точках, замкові шви особливо корисні для довгих вузлів листового металу та застосувань, де важлива продуктивність ущільнення.
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Краї двох аркушів спеціально сформовані та складені таким чином, щоб вони механічно зчеплювались уздовж з’єднання. |
| Типи | Піттсбурзький замковий шов, шов застібки, стоячий шов, рифлений шов, та інші конфігурації складеного шва. |
| Найкраще | Оцинкована сталь, вуглецева сталь, алюміній, і лист з нержавіючої сталі. |
| Переваги | Без окремих кріплень; безперервне з'єднання; висока ефективність виробництва; чистий зовнішній вигляд; може забезпечити ефективну повітряну або атмосферну герметизацію при належному формуванні та герметизації. |
| Обмеження | Міцність, як правило, нижча, ніж міцність правильно розробленого конструкційного зварного шва; вимагає точного формування та спеціального інструменту; складчасті щілини можуть вимагати уваги до корозії та дренажу. |
| Типові застосування | ОВКВ, покрівля, архітектурне облицювання, димарі, резервуари, контейнери, і системи вентиляції. |
| Типи суглобів | В першу чергу з’єднання кромок і внапуск. |
| Товщина матеріалу | Зазвичай використовується для аркушів приблизно 0,3–2,0 мм, залежно від конструкції шва та формувального обладнання. |
Заправити суглоби
Витяжний з’єднання – це механічно сформоване з’єднання, в якому вкладка, фланця, або подовжену секцію аркуша вставляють у гніздо або приймальну функцію, а потім згинають або заправляють на місце.
З’єднання створюється за допомогою геометричного блокування, а не зварюванням або окремими кріпленнями.
Закріплені з’єднання особливо корисні для виробів, розроблених навколо кройно-фальцеве виробництво, де виступи та прорізи можуть бути вбудовані безпосередньо в плоский шаблон листового металу.
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Сформований виступ або фланець на одному аркуші вставляється в паз або отвір в іншому аркуші та складається, заправлений, або зафіксовано на місці. |
| Найкраще | М'яка сталь, нержавіюча сталь, алюміній, та інші формувані листові матеріали. |
| Переваги | Без окремих кріплень; чистий зовнішній вигляд; швидка збірка; здатність до самовизначення; підходить для автоматизованого виробництва або виробництва з використанням інструментів. |
| Обмеження | Міцність з’єднання значною мірою залежить від геометрії лапки та щілини; вимагає акуратного різання та формування; як правило, більше підходить для легких і помірних структурних навантажень. |
| Типові застосування | Електричні корпуси, Компоненти HVAC, шафи, меблі, ящики, і легкі готові вузли. |
| Типи суглобів | Зазвичай використовується на колінах, куточок, і конфігурації Т-типу. |
| Товщина матеріалу | Зазвичай приблизно 0,3–1,5 мм, залежно від пластичності матеріалу та конструкції з’єднання. |
З’єднання «ластівчин хвіст» з листового металу
Використовується з’єднання «ластівчин хвіст» з листового металу додаткові конічні вкладки та прорізи для створення механічного блокування.
Під час складання, конічний язичок ковзає або замикається у відповідний слот, обмеження руху в напрямку основного відриву.
На відміну від звичайних методів кріплення, з’єднання «ластівчин хвіст» можна створити безпосередньо під час різання та формування, що робить його особливо привабливим для збірок листового металу без кріпильних елементів, що проектуються для виробництва.
| Аспект | Деталі |
| Обробка | Додаткові виступи та прорізи у формі ластівчиного хвоста вирізаються або формуються в аркуші та збираються для створення конічного механічного блокування. |
| Найкраще | Сталь, алюміній, нержавіюча сталь, та інші відповідні листові матеріали, що використовуються в легких виготовлених вузлах. |
| Переваги | Без окремих кріплень; саморозташування; чистий зовнішній вигляд; швидка збірка; може покращити повторюваність; добре підходить для різання з ЧПУ та автоматизованого виготовлення. |
| Обмеження | Вимагає точних розмірів і допусків; Вантажопідйомність сильно залежить від геометрії вкладки та товщини листа; може знадобитися додаткове блокування для високонавантажених або чутливих до вібрації додатків. |
| Типові застосування | Електричні корпуси, корпуси машин, дужки, меблі, декоративні металоконструкції, прототипи, і модульні збірки листового металу. |
| Типи суглобів | коліна, Т, куточок, і конфігурації фланців. |
| Товщина матеріалу | Зазвичай використовується для аркушів товщиною приблизно 0,3–1,5 мм, залежно від геометрії та виробничих можливостей. |
9. Висновок
З’єднання листового металу – це не просто механічне з’єднання двох частин металу.
Це ретельно розроблені інтерфейси, які визначають спосіб завантаження, деформація, спека, вібрація, корозія, і допуски на розміри передаються через збірку.
Найпоширеніші геометрії з’єднань включають стикові з’єднання, нахлесткові суглоби, кутові з'єднання, крайові з’єднання, і Т-подібні з'єднання.
Ці геометрії можна з’єднати через широкий спектр процесів, включаючи зварювання MIG, Зварювання TIG, контактне точкове зварювання, лазерне зварювання, шовне зварювання, заклепка, гвинти та болти, клінч, клейове склеювання, підшивання, замкові шви, підвернути суглоби, і блокування типу «ластівчин хвіст»..
Ключовий інженерний урок полягає в тому, що не існує універсально найміцнішого або найкращого з’єднання листового металу.
Вдале з’єднання – це таке, яке задовольняє повний набір вимог до його застосування:
Відповідна міцність + втома + виробництво + Корозійна стійкість + стабільність розмірів + справність + економічна ефективність
У професійному дизайні листового металу, Тому вибір об’єднання слід починати з шляху навантаження та середовища обслуговування, не просто завдяки найпростішому процесу виробництва.
Поширені запитання
Який найміцніший тип з’єднання листового металу?
Зварні з'єднання повного провару (Я, Тиг, або лазер) забезпечують найвищу міцність на одиницю довжини, з міцністю, що наближається до міцності самого основного листового металу.
Для дискретних кріплень, суцільні заклепки мають найвищу міцність на зріз, у той час як болти та гайки мають найвищу міцність на розрив.
Який тип з’єднання найкращий для тонкого листового металу?
Загальний вибір включає контактне точкове зварювання, лазерне зварювання, клінч, заклепка, кріплення саморізи, клейове склеювання, і сформовані суглоби.
Оптимальний варіант залежить від матеріалу, товщина, обсяг виробництва, необхідна міцність, і доступність.
Яке з’єднання найкраще підходить для з’єднання різнорідних металів?
Клейове склеювання, болтове кріплення, і клепка придатні для з'єднання різнорідних металів. Уникайте зварювання, оскільки це може спричинити гальванічну корозію.
Який найміцніший тип з’єднання листового металу?
Універсально найміцнішого суглоба не існує. Міцність з'єднання залежить від матеріалу, товщина, геометрія, стан завантаження, процес приєднання, і майстерність.
Правильно спроектований зварений, клепаний, або механічно з’єднане з’єднання може бути дуже ефективним для різних застосувань.
У чому різниця між з’єднанням внахлест і встик?
A нахлестковий суглоб використовує листи, що перекриваються, Поки стикове з'єднання з’єднує аркуші приблизно від краю до краю.
З’єднання внахлест, як правило, легше зібрати, тоді як стикові з’єднання можуть забезпечити більш чисту та компактнішу геометрію.
