Виды солнечных батарей

Типы солнечных батарей — советы экспертов

Не так давно в нашу жизнь вошли альтернативные источники питания. Наиболее распространенными и экологически чистыми считаются солнечные батареи. Их легко можно поставить на крышу и черпать электроэнергию света. Сейчас рассмотрим все особенности и нюансы подобных энергетических установок.

Кремниевые солнечные батареи

Такой тип солнечных панелей отличается в первую очередь своим материалом, который, как можно догадаться из названия, представлен кремнием. Сегодня это самые популярные батареи на рынке. Это связано с тем, что кремний сравнительно легкодоступный материал, он недорогой и при этом обладает хорошими показателями производительности, по сравнению с конкурентными видами солнечных модулей. Производят их не только из кремния, но и в том числе из моно, поликристаллов в также аморфного кремния. В чём разница?

Принцип работы солнечной батареи

Совсем недавно считалось что частный дом обеспечить автономным электричеством невозможно. Но к счастью появились ветряные и дизельные генераторы, а также люди научились добывать солнечную энергию.

Принцип действия солнечной батареи заключается в том, что в 2-х пластинах, выполненных из кремния и покрытых бором и фосфором под воздействием солнечных лучей, появляется электричество. В пластинке окрашенной фосфором происходит зарождение свободных электронов. Нулевые частицы появляются в тех солнечных элементах где есть бром. Под воздействием освещения электроны передвигаются. Так генерируется солнечное электричество. Медные слои, которые прилегают к фотоэлектрической пластине отводят ток и доставляют его потребителю.

То есть происходит генерация электронно-дырочных пар. Электроны, именуемые дырками, частично переходят через p-n переход от одного полупроводника к другому. В результате подобных хождений образуется напряжение. На выводе p слоя образуется плюсовой контакт, а на n создается отрицательный.

Один такой элемент небольших размеров может зажечь 1 лампочку. Но чтобы полностью обеспечить частный дом нужно поставить около 20 -40 крупных модулей.

В итоге всего выше сказанного становится понятно, как работают солнечные батареи. Просто ток вырабатывается за счет действия ультрафиолетового излучения на специальную кремниевую пластину.

Если кто-то не знает, как заряжается солнечная батарея, то по факту никак. Заряжается аккумулятор, подсоединенный к солнечному модулю. Он способен накапливать заряд и отдавать в тот момент, когда солнце будет закрыто тучами или настанет ночь.

Таким образом зная принцип работы можно легко запитать дом солнечными батареями. Причем они могут работать даже в пасмурную погоду. Особенно эффективны в таких условиях аморфные модули. Жаль, что ночью они не способны работать. Хотя если около вашего дома горят уличные фонари, то с них они будут черпать немного тока.

Основные виды и классификация солнечных батарей

Все солнечные батареи, известные в настоящее время, можно классифицировать следующим образом:

Устройства малой мощности, предназначенные для питания и зарядки небольших приборов – смартфонов, планшетов и т.д. Их можно применять вне стационарных сетей.
Универсальные батареи. Обеспечивают питание электронных устройств при отсутствии стационарной сети.
Солнечная батарея (панель). Состоят из набора фотоэлементов, закрепленных на подложке. Получили наиболее широкое распространение и в свою очередь разделяются на отдельные категории.

Классификация и типы солнечных батарей (модулей):

Фотоэлектрические преобразователи. Конструктивно являются полупроводниковыми устройствами для преобразования солнечной энергии напрямую в электрическую. Несколько элементов, соединенных между собой, становятся солнечной батареей, которая выглядит как панель. Принцип действия заключается в фотоэлектрическом эффекте, когда в неоднородных полупроводниковых структурах под действием солнечного света появляется электрический ток. Электрофизические характеристики полупроводников могут отличаться, что влияет и на эффективность самого преобразователя.
Гелиоэлектростанции. Представляют собой солнечные установки, работающие от концентрированной энергии солнца, приводящей в движение паровые, газотурбинные и другие агрегаты. Принцип работы основан на использовании обычных линз или вогнутых зеркал, собирающих и концентрирующих солнечные лучи. В фокусе размещается нагревательный элемент, температура которого постепенно увеличивается. Зеркала считаются более эффективными, поскольку дают возможность получить более мощное излучение.
Солнечные коллекторы. Относятся к низкотемпературным нагревательным установкам, обеспечивающим горячее водоснабжение в автономном режиме. Широко применяются и в других сферах. Мощность каждого устройства полностью зависит от его полезной площади. Они способны нагревать жидкости до температур в диапазоне 100-2000С.

Дополнительная классификация

Существует еще целый ряд признаков, позволяющих классифицировать солнечные батареи. Среди них большое значение имеет расположение атомов кремния в кристаллическом элементе.

В связи с этим, можно выделить следующие типы солнечных батарей:

Монокристаллические. Для их изготовления применяется кремний высокой чистоты, получаемый промышленным способом. КПД таких батарей составляет 14-17%.
Поликристаллические. Этот вид солнечных батарей изготавливается из кремниевого расплава, медленно охлаждаемого до нужного состояния. Данный способ значительно дешевле, а полученный кремний приобретает ярко синий цвет. КПД таких элементов ниже, в пределах 10-12%.
Панели на основе аморфного кремния. Они относятся к категории тонкопленочных, поскольку кремний наносится на основу как очень тонкая пленка и покрывается защитным материалом. Данный метод изготовления считается наиболее дешевым и простым, но эффективность таких изделий ниже, чем в любом кристаллическом варианте. Компоненты панелей постепенно теряют свои качества. КПД находится на уровне 5-6%.

Основные виды солнечных панелей следует рассмотреть более подробно. Зная их параметры и технические характеристики, гораздо легче сделать правильный выбор.

Эффективность солнечных батарей определяется во многом стадией очистки кремния, который используется в производстве, и ориентацией кристаллов в нем. Эти характеристики и стремятся улучшать разработчики. Ежегодно значение КПД удается увеличивать (в разных видах на неодинаковую величину), благодаря миллиардным инвестициям, вкладываемым в исследования фотогальванических элементов. Тем не менее, эффективность остается недостаточной для массового применения солнечных батарей.

Состав солнечной батареи

То, что в нее входит, можно разделить на две составляющие части:

Основа для генерации электрического тока.
Дополнительное оборудование, позволяющее получить 220 вольт и подключить нагрузку.

Что входит в солнечную панель?

Разберемся с первым пунктом, который включает в себя следующее:

Фотоэлектрические пластины.
Удерживающую рамку.
Провода.
Первичные крепежи.

Чтобы получать ток нужны фото пластины. Они выполняются чаще всего из кремния с примесями фосфора и брома. Эти материалы имеют разную проводимость и между собой их достаточно плотно совмещают. Нужно добиться чтобы в одной пластинке был недостаток электронов, а в другой избыток. Тогда произойдет перемещение и генерация тока. Между двумя пластинами находится еще тонкий слой вещества. Он препятствует движению электронных частиц. Но когда на батареи подается солнечный свет барьер преодолевается.

Рамка или каркас выполняется из профильного алюминия. На краях данные рейки скручиваются болтами. Эта конструкция позволяет надежно зафиксировать фотоэлементы. Внутри рамок они находится на специальной панели. Сверху располагается защитное стекло или прозрачная пластмасса. Ее приклеивают и весь этот пакет герметизируют.

Провода нужны для передачи тока на контроллер. Так же они способны объединять последовательно множество элементов панели.

К рейкам из алюминия могут быть присоединении первичные крепежи. Благодаря им легко выполнять монтаж батарей на крыше.

Так же используют инкапсулянт для солнечных батарей с той целью, чтобы их плотнее зафиксировать. Это клейкое вещество, позволяющее выполнить надежную герметизацию.

Оборудование для солнечных батарей

Мало приобрести скажем 20 штук модулей на крышу, придется еще и прикупить дополнительный инвентарь. В противном случае особого толку от панелей не будет. Чтобы сэкономить можно заказать все из Китая, но есть риск что будет плохое качество.

Инвертор для солнечных батарей – служит для преобразования постоянного напряжения в переменное.
Аккумулятор – позволяет накапливать электричество для дальнейшего использования.
Стабилизатор напряжения – способен держать вольтаж на нужном уровне.
Контроллер заряда – обеспечивает стабильно накопление энергии в АКБ.
Крепления и крепежи для солнечных батарей – обеспечивают их фиксацию на крыше.
Стойка и трекер для солнечных батарей – регулируют направление.
Коннекторы для СБ – это специальные замки на конце провода. Служат для лучшей стыковки.

Таким образом, чтобы построить экологически чистый и автономный дом придется раскошелится и приобрести все это дополнительное оборудование.

Как выбрать солнечную панель: виды батарей и основные нюансы выбора

Думая об установке солнечных панелей, большинство людей в первую очередь рассматривают такие факторы, как стоимость, эстетика и энергоэффективность. Хотя это важные аспекты, гораздо важнее выбрать подходящий вам тип солнечных батарей. От этого во многом будет зависеть стоимость оборудования и работ по установке, а также то, как панели будут выглядеть на вашей крыше.

Существует три типа солнечных батарей, и у каждого есть свои плюсы и минусы. Правильный выбор будет зависеть от конкретной ситуации и того, что именно вы хотите получить.

Основные типы солнечных панелей

Существуют монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные солнечные панели. Особенности технологии производства и конструктивного исполнения обуславливают визуальные отличия и характеристики каждого типа устройств.

Монокристаллические

Монокристаллические солнечные панели — самый старый и наиболее распространённый тип подобных устройств. Такие батареи состоят из примерно 40 монокристаллических солнечных элементов. Фотоэлектрические компоненты изготавливаются из чистого кремния.

В процессе производства (чаще всего используется метод Чохральского) кристаллический кремний помещается в чан с расплавленным кремнием. Затем кристалл очень медленно вынимается из чана, позволяя расплавленному веществу образовывать твёрдую кристаллическую оболочку, называемую слитком. Далее слиток тонко нарезают на кремниевые пластины.

Пластины превращаются в отдельные элементы, а затем элементы собираются и формируются в солнечную панель.
Монокристаллические солнечные батареи кажутся чёрными из-за того, как солнечный свет взаимодействует с чистым кремнием. Хотя ячейки имеют чёрный цвет, задние листы и рамы могут быть выполнены в различных цветах и отличаться по дизайну. Фотоэлектрические ячейки таких панелей имеют форму квадрата со скруглёнными углами, поэтому между ними есть небольшие зазоры.

Поликристаллические

Поликристаллические солнечные панели — новая разработка, но их популярность и эффективность быстро растут. Как и монокристаллические ячейки, они изготавливаются из кремния. Но в поликристаллическом варианте фотоэлектрические элементы состоят из расплавленных вместе фрагментов кристалла кремния.

В процессе производства кристалл кремния помещается в ёмкость с расплавленным кремнием. Затем, вместо того, чтобы вытаскивать его медленно, кристаллу дают возможность фрагментироваться, а затем остыть. Как только новый кристалл охладится в своей форме, фрагментированный кремний тонко разрезается на поликристаллические солнечные пластины.

Поликристаллические ячейки имеют синий цвет из-за специфической структуры. Солнечный свет отражается от кремниевых фрагментов иначе, чем от цельного кремниевого элемента. Обычно задние рамки и оправы изготавливаются из серебра с поликристаллическим покрытием, но возможны вариации. Форма ячейки — квадрат, между углами ячеек отсутствуют зазоры.

Тонкоплёночные

Тонкоплёночные солнечные панели — это инновационная технология, появившаяся всего несколько лет назад. Главной особенностью является то, что такие батареи не всегда сделаны из кремния. Они могут быть изготовлены из различных материалов, включая теллурид кадмия (CdTe), аморфный кремний (a-Si) и селенид меди, индия, галлия (CIGS).

Эти солнечные батареи создаются путём помещения основного материала между тонкими листами проводящего материала, покрытого слоем стекла для защиты. В панелях a-Si используется кремний, но они используют некристаллическую форму вещества и также покрываются стеклом.

Тонкоплёночные панели легко идентифицировать по их внешнему виду. Эти солнечные батареи примерно в 350 раз тоньше тех, в которых используются кремниевые пластины. Но иногда тонкоплёночные ячейки могут быть большими, и это может сделать внешний вид всей солнечной системы сравнимым с монокристаллической или поликристаллической системой. Тонкоплёночные элементы могут быть чёрными или синими, в зависимости от материала, из которого они сделаны.

Сравнение солнечных панелей разных типов

Помимо отличий в технологии производства и дизайне, есть некоторые различия и в том, как работают разные типы солнечных элементов. Ключевые аспекты — эффективность и цена.

Эффективность

Эффективность определяет то, сколько электричества солнечная панель может произвести за счёт количества получаемого ею солнечного света.

Самыми эффективными считаются монокристаллические панели. Их КПД может достигать 20% и более. С другой стороны, у поликристаллических аналогов этот показатель колеблется в диапазоне от 15 до 17%. Этот разрыв между двумя панелями может сократиться в будущем по мере совершенствования технологий, позволяющих сделать поликристаллические панели более эффективными.

Наименее эффективный тип солнечных панелей — тонкоплёночные. Они обычно имеют более низкий КПД и производят меньше электроэнергии, чем любой из кристаллических вариантов, с КПД всего около 11%. Мощность таких панелей может варьироваться, потому что у них нет стандартного размера.

Стоимость

Цена может существенно повлиять на принятие решения о выборе солнечных панелей. Наиболее доступными являются тонкоплёночные панели, потому что они могут быть изготовлены с наименьшими затратами. CdTe — самые дешёвые солнечные батареи на рынке, CIGS немного дороже.

Рамы тонкоплёночных батарей обычно легче, поэтому можно сэкономить и на монтажных расходах. С другой стороны, монокристаллические солнечные панели сейчас являются самым дорогим вариантом. Производство чистого кремния может быть дорогостоящим, а панели и рамы отличаются большим весом, что приводит к более высоким затратам на установку.

Поликристаллические панели были разработаны для снижения стоимости солнечных панелей, и они обычно более доступны, чем монокристаллические.

Какой тип солнечных батарей лучше?

Лучший тип солнечных панелей зависит от назначения панелей и места их установки. Для жилых домов с большой площадью кровли или недвижимости оптимальным выбором могут быть поликристаллические панели. Эти устройства являются наиболее доступными для больших помещений и обеспечивают достаточную эффективность и мощность.

Для жилых домов с меньшими площадями монокристаллический материал может быть лучшим выбором. Такие панели хорошо подходят для тех, кто хочет максимизировать использование чистой энергии в небольшом пространстве.

В настоящее время большое внимание уделяется технологическим разработкам в области альтернативных источников электроэнергии. Среди них все более популярными становятся системы, использующие энергию солнца для генерации электрического тока. Они включают в себя набор компонентов, в том числе и различные виды солнечных батарей, отличающихся физическими свойствами и техническими характеристиками.

Основные виды и классификация солнечных батарей
Дополнительная классификация
Солнечные панели на основе кремния
Тонкопленочные технологии для солнечных панелей
Конструкция тонкопленочных панелей

Основные виды и классификация солнечных батарей

Все солнечные батареи, известные в настоящее время, можно классифицировать следующим образом:

Устройства малой мощности, предназначенные для питания и зарядки небольших приборов – смартфонов, планшетов и т.д. Их можно применять вне стационарных сетей.
Универсальные батареи. Обеспечивают питание электронных устройств при отсутствии стационарной сети.
Солнечная батарея (панель). Состоят из набора фотоэлементов, закрепленных на подложке. Получили наиболее широкое распространение и в свою очередь разделяются на отдельные категории.

Классификация и типы солнечных батарей (модулей):

Фотоэлектрические преобразователи. Конструктивно являются полупроводниковыми устройствами для преобразования солнечной энергии напрямую в электрическую. Несколько элементов, соединенных между собой, становятся солнечной батареей, которая выглядит как панель. Принцип действия заключается в фотоэлектрическом эффекте, когда в неоднородных полупроводниковых структурах под действием солнечного света появляется электрический ток. Электрофизические характеристики полупроводников могут отличаться, что влияет и на эффективность самого преобразователя.
Гелиоэлектростанции. Представляют собой солнечные установки, работающие от концентрированной энергии солнца, приводящей в движение паровые, газотурбинные и другие агрегаты. Принцип работы основан на использовании обычных линз или вогнутых зеркал, собирающих и концентрирующих солнечные лучи. В фокусе размещается нагревательный элемент, температура которого постепенно увеличивается. Зеркала считаются более эффективными, поскольку дают возможность получить более мощное излучение.
Солнечные коллекторы. Относятся к низкотемпературным нагревательным установкам, обеспечивающим горячее водоснабжение в автономном режиме. Широко применяются и в других сферах. Мощность каждого устройства полностью зависит от его полезной площади. Они способны нагревать жидкости до температур в диапазоне 100-200 С.

Дополнительная классификация

В связи с этим, можно выделить следующие типы солнечных батарей:

Монокристаллические. Для их изготовления применяется кремний высокой чистоты, получаемый промышленным способом. КПД таких батарей составляет 14-17%.
Поликристаллические. Этот вид солнечных батарей изготавливается из кремниевого расплава, медленно охлаждаемого до нужного состояния. Данный способ значительно дешевле, а полученный кремний приобретает ярко синий цвет. КПД таких элементов ниже, в пределах 10-12%.
Панели на основе аморфного кремния. Они относятся к категории тонкопленочных, поскольку кремний наносится на основу как очень тонкая пленка и покрывается защитным материалом. Данный метод изготовления считается наиболее дешевым и простым, но эффективность таких изделий ниже, чем в любом кристаллическом варианте. Компоненты панелей постепенно теряют свои качества. КПД находится на уровне 5-6%.

Солнечные панели на основе кремния

Наибольшей популярностью пользуются элементы, основой которых является моно-кристаллический кремний. Производство осуществляется методом литья, а новые технологии дают возможность получать совершенно чистые кристаллы кремния. Твердение расплава происходит во взаимодействии с кристаллической затравкой.

В процессе охлаждения и застывания образуются цилиндрические монокристаллы, диаметр которых составляет от 13 до 20 см, а длина – 2 м. Стержни разрезаются на отдельные части. Толщина каждого кружка выдерживается в пределах 0,2-0,4 мм. Из этих кружочков образуются ячейки. Для одной панели их оптимальное количество составляет 36 единиц.

Наиболее качественные кристаллы позволяют увеличить КПД до 19%. В таких монокристаллах атомы сориентированы таким образом, что подвижность электронов заметно возрастает. Весь кремний пронизан металлической сеткой, выполняющей функцию электродов. Для установки панели предусмотрена алюминиевая рамка, после чего модуль закрывается противоударным защитным стеклом. Полученная поверхность бывает черного или темно синего цвета.

Читайте также:

Уход за мягкой мебелью

Монокристаллические кремниевые солнечные батареи отличаются надежностью и долговечностью. Расчетный срок эксплуатации составляет 50 лет. Отсутствие движущихся деталей существенно упрощает монтаж. Они используются в районах с большим количеством солнечных дней, где обычное энергоснабжение работает с перебоями. Высокая эффективность панелей определяется их высокой стоимостью. В большинстве случаев их использование экономически выгодно и целесообразно.

В более дешевых батареях используется мультикристаллический кремний, в состав которого входят различные монокристаллические решетки, собранные в случайном порядке. Срок эксплуатации таких устройств планируется не более 25 лет, а их КПД и стоимость гораздо ниже, чем у классических панелей.

Существует еще один вариант солнечных батарей, в которых использовались элементы поликристаллического кремния. Он также отличается низкой стоимостью, а его кристаллы находятся в агрегатном состоянии, обладают различной формой и ориентацией. В отличие от монокристаллов, они окрашены в собственный ярко синий цвет. Производство таких компонентов постоянно совершенствуется и в настоящее время их параметры лишь незначительно отличаются от лидирующих конструкций.

Производство поликристаллов осуществляется путем медленного охлаждения кремниевой субстанции. Процесс изготовления быстрый и дешевый, однако КПД таких панелей получается достаточно низким. Причина заключается в образовании внутренних поликристаллов, снижающих эффективность батарей.

Тонкопленочные технологии для солнечных панелей

Изобретение технологии с использованием тонкой пленки дало возможность постепенно вытеснить кристаллические солнечные панели, приближаясь к ним по своим техническим характеристикам. Основные преимущества таких изделий заключаются в их невысокой себестоимости, которая становится определяющим фактором в конкурентной борьбе. Модули нового типа отличаются гибкостью, легкостью и эластичностью, что дает возможность устанавливать их практически на любые поверхности.

Основными компонентами пленочных систем являются алюминий, аморфный кремний, теллурид кадмия и другие виды полупроводников, из которых состоит вся конструкция. Все элементы закрепляются на полимерной пленке и составляют единое целое. Количество вырабатываемой электроэнергии напрямую зависит от площади изделия.

В самом начале в тонкопленочных элементах применялся аморфный кремний, наносимый на подложку. Такая конструкция, где используются эти компоненты служила совсем недолго, а КПД составлял всего лишь 4-5%. С улучшением технологии эти показатели возросли, в том числе и КПД, который достиг 8%. Тонкопленочные солнечные батареи третьего поколения увеличили этот показатель до 12% и стали вполне конкурентоспособными по отношению к кремниевым панелям. Таких показателей удалось достичь за счет селенида меди-индия и теллурида кадмия, нашедших свое применение еще в первых портативных зарядных устройствах.

Теллурид кадмия считается более перспективным для дальнейшего использования в солнечных батареях с тонкой пленкой. Некоторое время шли споры о его токсичности, но исследования показали, что вредные выбросы минимальны и не представляют опасности для окружающих. При этом, его КПД достиг 11%, а цена за 1 Вт на 30% ниже, по сравнению с кремниевыми аналогами.

Селенид меди-индия считается еще более эффективным. В настоящее время индий в большинстве случаев заменяется галлием, поскольку он практически весь используется в других производствах. Однако, даже в этом случае пленочные солнечные батареи нового поколения выдают КПД, равный 20%.

Конструкция тонкопленочных панелей

Характерной особенностью таких конструкций является их высокая производительность даже при воздействии рассеянного света. В течение года суммарная мощность этих устройств на 15% превышает кремниевые аналоги. В этом заключаются их явные преимущества.

На определенном этапе, в зависимости от площади, тонкопленочные солнечные батареи начинают преобладать над другими типами модулей. При пасмурной погоде они будут работать значительно эффективнее, так же как и при высокой температуре в жаркую погоду, как и планировал изобретатель. Благодаря физическим свойствам эти изделия часто применяются в декоративной отделке фасадов зданий и в других дизайнерских решениях. Специалисты прогнозируют, что это солнечные батареи будущего.

Важным конструктивным решением является нанесение тонкой пленки на цилиндрические поверхности. В качестве такого цилиндра используется стеклянная трубка, которая после нанесения фотоэлемента помещается внутрь другой трубки. Вторая трубка имеет больший диаметр и к ней подведены электрические контакты.

Благодаря цилиндрическому исполнению, пленочные солнечные батареи поглощают большее количество света, а 40 деталей свободно размещаются на площади 2 м 2 . Они устойчивы к сильным порывам ветра и могут свободно устанавливаться на крышах.

В настоящее время плёночные конструкции оснащаются различными типами каскадных элементов, обладающих многослойной структурой. Вместо одного, в них имеется несколько р-п переходов, что в значительной степени увеличивает эффективность таких модулей. В результате, электрическая энергия, генерируемая панелями, снижает свою себестоимость в два раза относительно кремниевых элементов. На всей площади плёнки с тремя переходами КПД составляет 31%, а при пяти переходах это значение может достичь 43%.

Благодаря постоянному развитию технологий, тонкопленочные солнечные батареи в ближайшее время станут доступными для большинства населения. Они будут не только дешевыми, но и эффективными.

Использование заклепок для клепания металла и других материалов

Сварка — это, конечно, хорошо, но применять ее можно не везде. В таком случае применяется клепка — это механическое соединение деталей при помощи специального крепежа. Крепеж этот называют заклепки, изготавливаются они из разных материалов, бывают разных видов.

Что такое клёпка

Механическое соединение деталей при помощи ряда заклепок называется клепкой, а само соединение — заклепочным швом. Используется там, где сваривать детали неудобно или соединяются несвариваемые материалы. Клепают не только металлы, таким образом соединяют детали в одежде, аксессуарах и т.д. Но там это больше отделка, нежели нагруженное соединение. Так что дальше пойдет речь о клепке в строительстве или обустройстве дома. В принципе, вместо клепки можно использовать винтовое соединение, но болты с гайками стоят дороже, да и их установка занимает больше времени.

Вот так выглядит заклепочное соединение

Если говорить об установке заборов из профлиста, заклепки более надежны, так как снять их можно только рассверлив крепеж. При установке винтов или саморезов, их можно выкрутить и унести и металл, и метизы. В некоторых случаях клепка более удобна при монтаже кровли из профнастила или металлочерепицы. На крыше установка винтовых соединений проблематична, требует много времени. А заклепками, да при хорошем инструменте, можно справиться за час или даже меньше.

Наиболее частое применение в личном хозяйстве

Как происходит соединение деталей при помощи заклепок? Заклепка устанавливается в подготовленное сквозное отверстие. Она имеет головку, которая упирается в материал и стержень. В процессе клепки конец стержня расплющивается, меняя форму под воздействием силы. Поэтому для этих метизов применяют пластичные металлы.

Виды заклепочных швов

Если говорить о способе соединения листов, то заклепочные швы бывают внахлест (один лист накладывается на другой) и встык. Стыковочные швы могут быть с одной или двумя накладками. С накладками более надежные, применяются в ответственных и нагруженных местах.

Виды заклепочных швов: внахлестку и в стык с накладками

По расположению заклепок:

однорядные;
двухрядные;
многорядные.

Располагаться они могут друг напротив друга или в шахматном порядке. Швы могут быть прочными, плотными (герметичными) или прочно-плотными. Плотные выполняют с помощью эластичных прокладок, закладываемых между соединяемыми деталями. Прочно-плотные применяются, в основном, в котлах. Сейчас их чаще заменят сваркой.

Виды заклепок

Что такое заклепка? Это цилиндрический стержень из пластичного металла (может быть полым или нет) с головкой определенной формы на одном конце. Эта головка называется закладной. В процессе установки, за счет сплющивания металла стержня со второй стороны, образуется вторая головка. Она называется замыкающей (закрывающей).

Типы заклепок

Могут быть составные заклепки (например, популярные вытяжные или винтовые), которые состоят из корпуса и стержня. Но суть от этого не меняется: закладная головка упирается в материал, а на другом конце, за счет пластичности металла, формируется вторая головка. Просто она формируется за счет того, что стержень вытягивается и расширенной частью сминает вторую часть.

Типы стержней и закладных головок

Заклепки отличаются формой головки и стержнем. По типу стержня они бывают:

со сплошным стержнем (высокая нагрузочная способность, но тяжело устанавливаются);
полупустотелые (часть стержня возле закладной головки сплошная, часть — пустотелая);
пустотелые (головка и стержень имеют цилиндрическое сплошное отверстие, легко расклепываются, но высокие нагрузки не переносят).

Виды заклепок по типу стержня и закладной головки

Заклепки имеют следующие виды головок (на фото выше):

Полукруглая (высокая и низкая). Иногда называется еще сферической. Наиболее надежные, создают прочный шов.
Цилиндрической и конической (плоской). Применяются, если соединение находится в агрессивной среде.
Потайная и полупотайная. Устанавливаются, когда крепеж не должен выступать над поверхностью. Наиболее ненадежное соединение, используется только при необходимости.

Рядом могут быть установлены разные заклепки

Каждый из видов закладных головок встречается с каждым типом стержня. Подбирают их в зависимости от планируемой нагрузки. На максимальные нагрузки нужны метизы со сплошным стержнем и полукруглой головкой. На не слишком нагруженные швы можно применять и пустотелые, но они не обеспечивают герметичности. Если важна такая характеристика, то ставят полупустотелые.

Типы заклепок

Несмотря на то что сварка стала доступной даже непрофессионалу, клепка не теряет популярности. Ведь не все металлы можно варить, да и сварной шов подвержен коррозии. Поэтому постоянно появляются новые разновидности заклепок, так что полного перечня точно нет. Рассмотрим основные и более популярные.

Классические или обычные. Универсальные, применяются для всех типов швов. Отличить можно внешне — напоминают грибки.
Полутрубчатые (стержень наполовину полый). Требуют меньше усилий при установке, но и прочность имеют невысокую. Используются в соединениях с небольшой механической нагрузкой.

Классическая и резьбовая заклепки

Закладные, вытяжные, отрывные или тяговые. Составные (из двух частей) метизы. Хороши тем, что при установке их не надо придерживать со второй стороны шва. Для установки заборов или монтажа кровельных материалов используют именно их.

Пистонные. Применяются для соединений с малой нагрузкой, делают, в основном, из мягких металлов (алюминий и сплавы, медь).

Гаечные и пистонные заклепки

Резьбовые (гаечные). Для соединения деталей с тонкими стенками (до 0,3 мм). Отличаются тем, что внутренняя часть имеет нарезанную резьбу, наружная — вертикальную насечку, предотвращающую поворот вокруг своей оси. Внутрь закручивается винт, притягивая свободную часть корпуса к месту соединения. Именно так получается — за счет сминания — закрывающая головка.

Это основные виды заклепок, которые применяются в строительстве, машиностроении и в других областях. В каждом из видов есть свои подвиды, отличающиеся в нюансах.

Вытяжные заклепки

Несколько слов скажем отдельно о вытяжных (закладных) заклепках. Они применяются при крепеже профлиста и металлочерепицы. Именно с ними чаще всего приходится сталкиваться при обустройстве участка. Состоит вытяжная заклепка из трубчатого корпуса и цельного стержня, вставленного внутрь. Они называются составными, так как имеют две независимые части. Также этот крепеж является усиленным — после установки, часть стержня остается внутри, что повышает прочность соединения.

Как работает вытяжная заклепка

Длина корпуса вытяжной заклепки должна быть больше толщины соединяемых деталей. Она вставляется в проделанное заранее отверстие, после чего заклепочник захватывает стержень, вытягивает его через полый корпус. На дальнем конце стержня имеется шарик, который формирует замыкающую головку из развальцованного края корпуса. Лишний стержень удаляется инструментом, но некоторая его часть остается внутри, что делает такое соединение достаточно прочным.

Как понятно из описания, важно правильно подобрать размер заклепки. Слишком короткая не даст сформировать нормальный буртик, что ослабит соединение. Слишком длинный корпус, даст большой люфт, что тоже нехорошо. Так что при подборе этого типа крепежа внимательно смотрите рекомендуемую толщину. Идеально, если ваше соединение приходится на середину диапазона.

Заклепки для соединения рыхлых и мягких материалов

Для соединения мягких и пластичных материалов — пластика, ДСП — перечисленные выше метизы не подходят. Для них есть другой вид аналогичного крепежа. Он отличается не такими большими размерами и меньшей прочностью. Но, при установке, создается меньшее усилие, чтобы не разрушить материалы.

Существуют следующие виды заклепок для соединения пластичных или мягких материалов:

Такие заклепки можно ставить на пластик, ДВП и другие «неметаллы»

Распорная. Это подвид вытяжной, но с надрезами по корпусу. При установке они складываются, образуя тоже своего рода лепестки, но двойные. При этом головка метиза остается на поверхности детали, не углубляясь в материал.

Есть также пластиковые заклепки. Их делают обычно для мебели, иногда для фиксации декоративных панелей. Такие заклепки больше похожи на винтовые. Нижняя часть разрезана на несколько лепестков, внутри имеется резьба, по которой вкручивается стержень. По мере закручивания, стержень раздвигает корпус, который держится за счет силы трения.

Клепание металла

Процесс клепки металлов состоит из двух этапов: подготовительного и собственно установки метизов. Подготовка — сверление отверстий, при необходимости раззенковка под потайные головки. Обратите внимание, что потайные головки могут быть с одной (любой) стороны или с двух.

Сам процесс клепки такой:

вставить заклепку;
стянуть соединяемые детали;
сформировать при помощи инструмента замыкающую головку;
проверить и зачистить соединение.

Так устанавливаются вытяжные заклепки

При хорошем инструменте работа идет быстро. Для частного применения и разовых работ обычно применяют ручные заклепочники. И даже с ними сам процесс (без сверления отверстий) занимает считанные секунды. Если говорить об установке профлиста или металлочерепицы, каждое сделанное отверстие рекомендуется промазать краской — для предотвращения коррозии. Именно эти процессы — сверление и покраска, занимают много времени.

Вообще, есть два способа установки заклепок: холодный и горячий. При горячем место соединения предварительно разогревается до определенной температуры (определяется металлом и толщиной деталей). На практике применяется при монтаже заклепок большого диаметра — 12 мм и более.

Заклепки ставят рядами. Минимальное расстояние между соседними — 4 диаметра, от края листа до центра метиза — не менее чем 1,5 диаметра заклепки. При креплении профлиста, ставят в выемку, не в волну.

Подбор размеров заклепок

Заклепки подбирается исходя из толщины соединяемых металлов. Важны при этом: параметры закладной головки, диаметр стержня. По диаметру стержня определяется диаметр сверла, которое используется для подготовки отверстия в соединяемых деталях. Примерно определить диаметр заклепки можно удвоив толщину соединяемых деталей. Длина стержня — не менее 2 диаметров заклепки, причем выступающая часть должна быть не менее 1,25-1,5 от диаметра.

Диаметр заклепки	2,0 мм	2,3 мм	2,6 мм	3,0 мм	3,5 мм	4,0 мм	5,0 мм	6,0 мм	7,0 мм	8,0 мм
Диаметр отверстия при точной сборке	2,1 мм	2,4 мм	2,7 мм	3,1 мм	3,6 мм	4,1 мм	5,2 мм	6,2 мм	7,2 мм	8,2 мм
Диаметр отверстия при грубой сборке	2,3 мм	2,6 мм	3,1 мм	3,5 мм	4,0 мм	4,5 мм	5,7 мм	6,7 мм	7,7 мм	8,7 мм

Вообще, диаметр стержня заклепки может быть от 1 мм до 36 мм, длинна его может быть от 2 мм до 180 мм. Причем больший диаметр не равнозначен большей прочности соединения. Тут играет роль как материал, из которого он изготовлен, так и его тип (полый или цельный). Как же выбрать? По характеристикам заклепок. Вы ведь выбираете их под соединение определенных материалов определенной толщины. Примерно знаете и нагрузку, которая будет прилагаться на соединение. Поэтому при подборе обращайте внимание на то, что рекомендует производитель.

Как подобрать заклепку по толщине скрепляемого материала? По указаниям производителя, но в общем, диаметр стержня должен быть не менее двойной толщины материалов

Рекомендуемый диаметр под соединение. Вам остается только подобрать сверло и сделать ровное отверстие без заусенцев.
Минимальная и максимальная толщина соединяемого пакета. Важно чтобы ваше соединение находилось в указанном диапазоне.
Усилие на срез. Это та нагрузка, приложенная к соединению перпендикулярно, которую заклепка выдерживает без разрушения.
Усилие на разрыв. При какой нагрузке вдоль заклепки она разрушится.

Именно усилие на разрыв и срез определяют прочность будущего шва. Чем больше эти значения, тем большие нагрузки выдержит.

Из какого материала должна быть заклепка

Заклепки обычно берут из того же материала, что и соединяемые детали — это позволяет избежать электрохимической коррозии. Обращают внимание и на прочностные характеристики. Но, как правило, при соединении алюминиевых деталей, прочности алюминиевых метизов достаточно.

Вообще, заклепки делают из таких металлов:

сталь:
- обычная — марок Ст2, Ст3, Ст10;
- коррозионностойкая Х18Н9Т;
- оцинкованная;
Можно растеряться))
легированная (нержавеющая) — 9Г2, 304, 316.

медь МТ и М3;

алюминиевые сплавы (чаще АД1, Д18);

алюминиево-магниевые (AlMg2,5; AlMg5; AlMg3),

латунь (Л63).

При соединении медных деталей допустима установка латуни и меди. Алюминий соединяют алюминиевыми сплавами. Стальные листы — соответствующими марками стальных заклепок. Есть также смешанные метизы — из двух разных металлов (химически не конфликтующих). Чаще всего встречаются алюминиево-стальные.

Для установки фасадных элементов, откосов, отливов, металлочерепицы и профлиста, используются обычно вытяжные заклепки из оцинкованной окрашенной стали. Окраска — в тон с деталями.

Какие бывают вытяжные заклепки и их монтаж

На сегодняшний день для скрепления двух и более склепываемых материалов широко применяется вытяжная заклепка. Довольно быстро заклепки вытяжные заменили клепанные – благодаря простоте монтажа при наличии специального заклепочного инструмента (пневмозаклепочника). Они нашли широкое применение в строительстве, судостроении и судоремонте, машиностроении, при создании средств безопасности и жизнеобеспечения, в авиастроении, в текстильной промышленности и т. д. Они обеспечивают достаточно прочное соединение, однако, для креплений, требующих сверх прочное соединение, применяют заклепки резьбовые. О том, как классифицировать виды таких креплений, как подобрать материал и как пользоваться, рассказано ниже.

1 Материалы для изготовления

Заклепки вытяжные изготавливаются из широкого спектра материалов. Это позволяет применять такой крепеж практически на всех видах работ. Кроме того, сама вытяжная заклепка может быть окрашена в тот или иной цвет. Цветные метизы широко применяются в легкой промышленности (текстильной), где требуется подбор по цвету.

Выбор материала заклепок зависит от материала скрепляемых деталей и окружающей среды, в которой будет находиться крепление. Материалы изготовления заклепок могут быть следующие:

Алюминий. Возможен чистый металл и его варианты: анодированный, лакированный.
Оцинкованная сталь.
Нержавеющие стали. А2 – устойчива к ржавлению, А4 – устойчива к коррозии и кислотной среде (нашла широкое применение в химической промышленности). Или импортные аналоги, например, DIN 7337. Нержавейка является одним из самых распространенных и прочных материалов.
Медь.
Медно-никелевый сплав (монель). Содержит 70 % никеля, 30 % меди.
Поламид. Относительно непрочный материал, он нашел применение при производстве одежды и различной текстильной продукции.

Все материалы, из которых изготавливают крепежные элементы, регламентируются ГОСТ.

При подборе материала крайне необходимо осуществлять тщательный подбор материалов метизов со скрепляемыми материалами – из-за того, что крепление может быть разрушено. Разрушение креплений происходит из-за образования гальванической пары метиз – деталь. При влажной окружающей среде или намокании по гальванической паре начинает протекать ток, который и разрушает крепление.

Например, при контакте алюминия и стали происходит очень быстрое окисление алюминия и, как следствие, разрушения. Поэтому для крепления стальных деталей лучше применять заклепки нержавеющие А2, А4 или DIN 7337. Заклепки стальные рекомендуются к использованию наиболее часто, поскольку имеют очень высокую прочность. А вот заклепка стальоцинкованная встречается реже. Причина – цинковое покрытие довольно быстро истирается, особенно, если один из закрепленных элементов – подвижный. Заклепка медная и из сплавов меди – наиболее универсальный метиз. Медь конфликтует только с алюминием, а крепежи с другими металлами безопасно делать. Главными недостатками меди является высокая цена и некрасивый цвет после окисления (через некоторое время после осуществления крепежа может появиться налет зеленого цвета – окислившаяся медь), хотя это не влияет на прочность соединения. Поламид – самый универсальный материал. Такая заклепка позволит соединить все, что угодно, но особой прочностью это соединение похвастаться не может.

При заказе заклепок очень важно в спецификациях указывать материал, и делать это подробно, если имеется несколько типов сплава (например, когда заказывают алюминиевую заклепку, указывают сплав AlMg2,5, или AlMg3,5).

2 Устройство и конструктивные особенности

Вытяжные метизы состоят из тела и стержня. Телом обычно называют корпус, гильзу, втулку или цилиндр. Именно тело является крепежным элементом, который выполняет несущую функцию. Тело состоит из головки (бортика) и плоского пустотелого цилиндра. У герметичных метизов конец цилиндра запаян наглухо. По типу головки (бортика) метизы разделяются на метизы с высоким бортиком, с широким бортиком и потайным бортиком. Широкий бортик, как и высокий, обеспечивают осуществление прочного клепанного крепления. Такие крепления видны со стороны и образуют «выпуклости» на поверхности детали. Потайной бортик обеспечивает почти гладкую поверхность в месте крепления, однако, он менее надежен. Потайной бортик имеет ровную плоскую поверхность и толщину около 1 мм, в этом случае основная массивная часть головки вставляется в крепежное отверстие.

Цилиндр заклепки может быть разной длины и толщины. Именно по наружному диаметру цилиндра указывается диаметр метизов в наименовании при заказе. Размеры цилиндра являются наиболее важными среди всех прочих размеров метизов. Именно размеры цилиндра являются решающими при выборе заклепок. Суть крепления сводится к тому, что крепежный элемент должен обеспечивать подвижное/неподвижное соединение нескольких деталей или элементов. Длина цилиндра рассчитывается по формуле: толщина склепываемого материала1+ толщина склепываемого материала2 + толщина расклепки (указывается изготовителем) + 0,5-1 мм (для подвижного соединения). Диаметр цилиндра берут равным требуемому диаметру отверстий под крепеж (обычно отверстие больше на 0,1-0,2 мм – для свободной установки в него метиза).

Размеры цилиндра указываются двумя числами, разделенными знаком «х», где первая – наружный диаметр, вторая – длина.

Например, заклепка алюминиевая AlMg2.5 4х10. Это означает, что здесь указан тип сплава, цифра 4 – это указатель наружного диаметра в мм, 10 – длины в мм.

Стержень. Осуществляет функцию расклепки. Обычно изготовлен из стали, которая значительно прочнее тела. На конце стержня имеется головка, которая осуществляет расклепку вставляемого конца. При монтаже стержень вытягивается специальным инструментом (пневмозаклепочник) или, если креплений немного (1-3), можно использовать и обычные пассатижи. Однако, в последнем случае придется приложить приличную физическую силу.

Главным достоинством конструкции вытяжных заклепок является то, что они допускают односторонний монтаж (требуется доступ к креплению только с одной стороны), действуя наподобие анкеров.

Более прочная заклепка – резьбовая – отличается от вытяжной наличием внутри цилиндра резьбы. Цилиндр крепежного элемента с резьбой имеет вкрученный стержень, который не вытаскивается с силой, а выкручивается. Для усиления соединения внутрь вкручивается винт или болт. Таким образом, получается условно «закрытая» крепежная деталь. Иногда ее называют заклепка вытяжная глухая.

После того, когда определены размеры и материал для заклепок, а также тип бортика, следует определиться с их видом.

3 Какие бывают вытяжные заклепки

В зависимости от того, какими характеристиками должны обладать крепления, подбирается тип крепежа. На данный момент промышленностью выпускаются следующие виды метизов:

Комбинированные. Используются для обеспечения неразъемных соединений деталей из твердых и особо твердых материалов, а также для тонколистовых материалов. Комбинированная заклепка является одной из наиболее распространенных при монтажных работах. Она обеспечивает прочное крепление, которое способно выдержать большие нагрузки.
Герметичная вытяжная заклепка. Герметичные метизы – узкоспециализированный крепеж, который наиболее часто используют в судостроении. Конструктивной особенностью такого крепежа является запаянный конец со стержнем. Наиболее часто такие метизы делают из меди, однако, для ряда гражданских судов и лодок могут применяться и алюминиевые, а для креплений на промпроизводствах – и из нержавейки.
Многозажимные. В отличие от остальных типов, они имеют несколько (от 2 до 5) расклепочных участков. Такие метизы применяются для крепления 3 и более элементов конструкции для подвижного соединения. Между каждыми 2 элементами будет находиться расклепанный участок. Их можно монтировать, используя специальный инструмент (например, пистолет для вытяжных заклепок).
Стоит также выделить усиленные вытяжные метизы. Это та же вытяжная, только ее цилиндр имеет более толстые стенки. Наиболее часто встречается алюминиевая усиленная заклепка.

Существует еще множество видов крепежа, которые отличаются по длине и форме стержня, однако, заострять внимания на них не будем, потому что их можно отнести к одной из перечисленных категорий.

4 Монтаж вытяжных заклепок

Обычно при виде вытяжных заклепок вопрос, как использовать такие крепежные элементы, не стоит – конструкция крепежа проста и понятна.

При монтаже важно иметь специальный заклепочный инструмент, который существенно упрощает и ускоряет процесс крепления. Сегодня такие инструменты выпускаются в достаточно больших количествах и моделях: пневмозаклепочники, механические заклепочники. Или можно приобрести электрический заклепочник. На худой конец, при отсутствии инструмента, можно использовать пассатижи.

Процесс монтажа происходит следующим образом. Дрелью просверливается отверстие в точке крепления, диаметр которого равен (на 0,1 мм меньше) диаметру крепежного элемента. Глубина отверстия должна быть равна длине цилиндра минус длина расклепочного участка. В отверстие стержнем к себе вставляется крепежный элемент, а затем заклепочным инструментом вытягивается стержень. После чего элементы скреплены.

Как видно, крепить детали такими метизами быстро и просто!

Какие бывают заклепки: обзор вытяжных и резьбовых заклепок

Заклепки – современный крепежный элемент, который позволяет соединить несколько деталей между собой, даже если доступ имеется лишь с одной стороны. Проведенные исследования демонстрируют устойчивость к вибрациям. Помимо этого, заклепка почти не выступает над поверхностью, а крупная головка болта, наоборот, слишком заметна. Еще одна особенность – невозможность демонтажа без сверления.

Сфера применения заклепок

Вытяжные и резьбовые заклепки относятся к крепежам – метизам. Широкое распространение получили в домашнем и промышленном использовании. Быстрота сборки позволяет ускорить производственный процесс.

Заклепка применяется при:

строительстве домов;
машиностроении;
авиастроении;
кораблестроении;
создании детских дворовых площадок;
скрепления разноструктурных материалов.

Основные типы заклепочных метизов

Все заклепки на два типа – резьбовые и вытяжные, оба типа заклепок устанавливается за счет деформации, которая возникает от тягового усилия специального инструмента – заклепочника.

Вытяжные заклепки

Вытяжные заклепки состоят из тела заклепки с бортиком (фланцем) и вытяжного стержня, который при его вытягивании деформирует хвостовую часть тела заклепки, формируя обратную головку, стягивающую соединяемые элементы. После достижения предельного тягового усилия, стержень обламывается в специальной зоне отрыва, формируя надежное неразборное соединение.

Резьбовые заклепки

Резьбовые заклепки являются однокомпонентными, и используются для создания прочного разборного соединения, при этом резьбовые заклепки ставятся только на один лист (поверхность), а второй лист или материал притягивается к первому за счет вкручивания в резьбу болта, винта и т.п.

Резьбовые заклепки гораздо чаще используются для скрепления нескольких деталей, позволяя создать резьбу на тонком материале, в котором ее невозможно нарезать. При этом они не имеют особых ограничений в применении и обеспечиваю надежную фиксацию всех элементов конструкции, с помощью разборного резьбового соединения деталей.

Гаечные образцы резьбовой заклепки имеют резьбу с внутренней стороны, а болтовые – с внешней (выступающей) части.

Виды заклепок

Перед тем, как разобраться какие виды заклепок бывают, определимся, что заклепка – это специальные крепежи, созданные для снижения затрат производства и облегчения работы. Особые различия метизов позволяют подбирать оптимальный вариант для конкретных креплений.

Вытяжные заклёпки открытые

Базовая (стандартная) заклепка, представляет собой крепление со сквозным отверстием. Ее часто путают с пустотелой заклепкой, но главное отличие в том, что пустотелую заклепку ставят с доступом с двух сторон, а вытяжную можно поставить с одной стороны, гораздо проще и быстрее. Говоря о сферах применения, можно привести в качестве примера использование стандартных вытяжных заклёпок при монтаже вент фасадов или сборе конструкций домов из металло-каркаса. Все зависит от материала и диаметра заклепки, но в любом случае соединение достаточно прочное и надежное. Особенности монтажа допускают незначительные расхождения в диаметре заклепки и отверстий. Вытяжной вид заклепок открытого типа является самым дешевым в ассортименте.

Вытяжные заклёпки закрытые

Главное отличие вытяжной закрытой заклепки в отсутствии сквозного отверстия, с помощью них можно создать герметичную конструкцию. Тело крепежа дает возможность «запечатать» оборотную сторону, создавая специальную головку. Благодаря плотному прилеганию появляется возможность монтажа креплений, препятствующих попадание внутрь конструкции пыли, грязи и влаги. Применение дополнительных прокладок позволяет добиться герметичного соединения.

Закрытые заклепки подойдут для авиационной и машиностроительной отросли.

Заклёпки усиленные

Усиленные заклепки также называют моноболтами. Необходимы для создания сверхпрочного соединения. Стандартные изделия значительно уступают по коэффициенту прочности, растяжения и усилий на срез. Еще одно название – структурная, поскольку созданное соединение не подвержено вибрации и имеет широкий диапазон использования. Усиленные модели используются в промышленном строительстве и машиностроении.

Заклепки лепестковые

По названию можно легко распознать принцип действия этой заклепки. Во время монтажа обратная сторона раскрывается на «лепестки», которые сгибаясь снижают нагрузку в месте крепления, а в случае совсем мягкого материала могут в него погрузиться, усиливая фиксацию, при этом почти не деформируя его, а как бы немного прокалывая. Отметим, что головка не погружается в материал и остается видимой. Лепестковые заклепки нужны для монтажа рыхлых, деликатных или мягких материалов. Головка не проваливается в мягкий материал за счет достаточно широкого бортика и небольшого усилия, требуемого для установки, что снижает риск появления трещин и деформации. В качестве примера можно привести соединения гладкой поверхности с волокнистой, например, древесина, пластик или сотовый поликарбонат.

Заклёпки распорные

Распорная заклепка из-за своих особых свойств используется для изготовления мебели и декора, позволяет соединять деревянные и металлические детали. Также подойдет для хрупких, рыхлых и мягких тканей. Принцип работы заключается в формировании обратной головки таким образом, чтобы нагрузка распределилась на лепестки (частично разделяется на 3 части). Главное отличие от лепесткового типа – заклёпка деформируется, а не раскрывается полностью.

Заклёпки гаечные

Гаечные заклепки представляют из себя метиз, у которого сначала идет бортик, потом деформируемая часть и дальше резьба, по принципу работы схожи с вытяжными, однако, вместо стержня предусмотрена внутренняя резьба на не сминаемой части.

Для установки гаечной заклепки необходимо высверлить отверстие в скрепляемой детали, накрутить заклепку на резьбовую часть дорна, который вставлен в заклёпочник и фактически выполняет роль стержня у вытяжной заклепки, вставить в подготовленное отверстие и втянуть втулку. Задняя часть деформируется, образуя надежное соединение с внутренней поверхностью, с внешней стороны заклепка удерживается бортиком.

Заклёпки многозажимные

Также виды заклепки вытяжного типа с открытым корпусом со специальной конструкцией, которая, в отличие от обычных вытяжных заклепок, обеспечивает многократное сжатие. Такой способ расклинивания корпуса обеспечивает высокие рабочие нагрузки на вырыв.

Заклёпки клеммные

Используются для проведения контактных соединений, в том числе, для создания электрической цепи. Как работает заклепка? Ответ кроется в материале: их изготавливают из металлов, проводящих электрический ток (корпус заклепки выполнен из латуни, а стержень – из омедненной стали). Встречаются одно- или двухклеммные варианты. Клеммные заклепки необходимы для создания заземления.

Заклёпки пластиковые

Материал заклепок может отличаться. Вытяжные пластиковые изготовлены из полиамида, а значит, обеспечивают крепкое соединение. Помимо исходного сырья, они отличаются рядом преимуществ:

не проводят электрический ток;
не подвержены коррозийному эффекту;
низкая стоимость.

Конечно, пластиковые полиамидные заклепки не подходят для скрепления двух металлических пластин. Используются для пластиковых, стекловолоконных, картонных конструкциях, сопряженных с металлическими или другими материалами.

Заклёпки кассетные

Самый новый вид заклепок – кассетный. Сегодня он считается перспективным, поскольку оператору не приходится каждый раз вставлять единичный крепеж. Кассетные представлены в виде ленты или стержня на целый магазин. Отличительная особенность в установки – стержень не обламывается, а протягивается, что значительно ускоряет процесс монтажа. В одной кассете содержится до 40 штук. Специальный инструмент не прерывается, а в автоматическом режиме подготовит следующую партию. Бонусом станет возможность освобождения второй руки, которой можно наиболее надежно фиксировать узел.

Таким образом, нельзя выделить конкретную сферу использования заклепок в целом. Каждый из видов подойдет для своих целей, будь то создание детской игровой площадки или крупнейшего бизнес-центра. Единственное, что не подвергается сомнению, заклепки – это уникальный крепеж, который позволяет сократить время и стоимость монтажа.

Заклепки: назначение и материалы изготовления

После того, как мы подробно рассмотрели все виды представленных на рынке вариантов, можно с уверенностью выделить несколько аспектов назначения метизов:

те места, где невозможно проведение сварочных работ;
нежелателен перегрев и деформация структуры материала;
повышение свойств виброустойчивости;
необходимость создания соединения повышенной прочности.

Материалы, используемые для изготовления:

алюминиево-магниевые сплавы * ;
бронза;
медь;
монель (сплав меди и никеля);
нержавеющая сталь A2 или A4;
оцинкованная сталь;
полиамид.

* различие только в содержание магния, чем больше процентное содержание магния тем прочнее, наименее прочный и дешевый Al(Mg1%) и самый прочный который используется в вытяжных заклепках и то как правило для стержней Al(Mg5%);

В некоторых случаях используют комбинации этих материалов, например, стержень может быть из одного сплава, а заклепка из другого. Часто сочетают оцинкованную сталь и алюминий. В этом случае уместно определение «комбинированная» заклепка.

Принцип подбора заклепок заключается в совместимости, а лучше повторении, того материала по механическим и физическим свойствам, из которого изготовлены соединяемые элементы.

Еще одним важным критерием отбора является подверженность гальванической коррозии, Она проявляется в месте соединения разнородных металлов при повышенной влажности, например, при дожде. Если нет уверенности, как выбрать заклепки для заклепочника, то можно воспользоваться специально таблицей электрохимического потенциала. Влияние влаги будет проходить на более электроотрицательный материал.

При выборе материала необходимо учитывать следующие особенности:

в идеале выбрать электроположительный материал самой заклепки, чтобы коррозия приходилась на элемент, подлежащий легкой замене;
проверить совместимость по таблице электрохимического потенциала;
использовать диэлектрический барьер, например, прокладку.

При покупке заклепок, так же стоит учесть температуру эксплуатации готового изделия. Материал крепежа и изделия должны соответствовать друг другу для обеспечения одинакового температурного расширения при повышении и понижении температуры. Игнорирование правила подбора может привести к преждевременному возникновению ржавчины или другим повреждениям.

Помимо базовых элементов существуют заклепки с покрытием. Для этого используется порошковая краска, а оттенок соответствует таблице цветов RAL.

Преимущества и недостатки

Сегодня заклепки считаются универсальным крепежом, который обеспечивает надежное крепление листовых материалов. Помимо этого, метизы обладают рядом других достоинств.

Преимущества заклепок по металлу:

соединение устойчиво к сильным механическим нагрузкам, вибрации и ударам;
возможность прочного крепления в тех местах, где невозможно использовать резьбовые варианты или сварочное оборудование;
вытяжные и резьбовые заклепки просты в установке;
широкий выбор материалов позволяет снизить риск коррозии.

Недостатки заклепок:

необходимость покупки специального оборудования для монтажа – заклепочника;
при несоблюдении соответствия диаметра отверстия и заклепки прочность соединения ослабляется;
невозможность соединения «встык» без использования дополнительных накладок;
шумность монтажа вариантов с замыкающей головкой.

В тоже время, минусы заклепок по металлу не всегда являются противоречащим фактором. С шумом можно смириться, а монтаж внахлест – один из множества вариантов сборки конструкции.

Материал заклёпок

В зависимости от материала, из которого изготовлены заклепки, будет отличаться прочность и надежность соединения. Самые распространенные варианты:

алюминий. Такой крепеж позволяет снизить стоимость монтажа и к том же этот материал пожаробезопасный (поэтому, алюминиевые заклепки используют в воздуховодах, при ударе по алюминию посторонними предметами или мусором – искра не возникает);
нержавеющая сталь. Помимо снижения риска возникновения коррозии обладают высокой прочностью;
оцинкованные метизы. Подходят для крепления листовых материалов к другим конструкциям, например, во время монтажа водостоков или металлических заборов.

Диаметр и длина

Конечно, если речь идет о самостоятельном применении заклепок в домашних условиях, то обращение к ГОСТам будет излишним. Другое дело, если данный крепеж применяется на производстве. Регулирование размера вытяжных заклепок для создания неразрывных соединений обозначено в нормативах:

ГОСТ Р ИСО 15974-2005 и ГОСТ Р ИСО 15973-2005 – госты на глухие заклепки;
ГОСТ Р ИСО 15979-2017 – вытяжная заклепка стандартный бортик сталь/сталь;
ГОСТ Р ИСО 15977-2017 – вытяжная заклепка стандартный бортик алюминий/сталь;
ГОСТ Р ИСО 15980-2017 – вытяжная заклепка потайной бортик сталь/сталь;
ГОСТ Р ИСО 15981-2017 – вытяжная заклепка стандартный бортик алюминий/ алюминий;
ГОСТ Р ИСО 15978-2017 – вытяжная заклепка потайной бортик алюминий /сталь;
ГОСТ Р ИСО 14488-2005 – описание стандарта для «слепых» заклепок.

Какой инструмент использовать для надежной установки заклепок?

Качественные заклепочные соединения невозможны без специального оборудования – заклепочника.

Благодаря широкому ассортименту заклепочников, появилась возможность выбрать подходящую модель для оптимального технического решения. Использование специального инструмента дает возможность:

автоматизировать процесс;
снизить трудозатраты;
создать эстетически приятный вид и пр.

Как установить резьбовую заклепку без заклепочника? В сети можно найти ответ на этот вопрос, но мы категорически не рекомендуем использовать подручные инструменты, поскольку добиться надежности неразъемного соединения можно только с помощью профессионального заклепочного оборудования.

Основные виды:

ручной – самый доступный из всех имеющихся вариантов. Работает от физических усилий человека, например заклепочник Emhart/POP PS25, подходит для небольшого объема работ;
аккумуляторный – работает от электрического привода, позволяет ускорить процесс монтажа, например Gesipa ACCUBIRD;
пневмогидравлический заклепочник для заклепок гаек – подключается к компрессору, управление происходит за счет сжатого воздуха, а усилие создается за счет масла в гидравлической системе, например Gesipa FireFox 2.
пневмогидравлический клепочник используется на промышленных предприятиях и при большом строительстве, в качестве примера посмотрите модель Gesipa TAURUS 4.

При этом независимо от вида заклепочника технология установки не изменяется. Механизм действия сохраняется: вся энергия передается крепежу, отчего последний трансформируется в зависимости от типа.

Компания ООО «Вилмас» на протяжении более 8 лет занимается поставками вытяжных и резьбовых заклепок, заклепочников и других компонентов, участвующих в процессе монтажа неразъемных соединений. Особое внимание уделяется продукции фирму Бёльхофф – ведущего мирового производителя крепежных элементов и монтажных систем.

Размеры вытяжных заклёпок: таблица и правила расчёта толщины

Оглавление:

Конструкция
Таблица размеров
Расчёт толщины
Маркировка
Монтаж

Работа с металлом – дело непростое. Допустим, нужно собрать из гнутого листа нержавейки водосточную трубу. Использовать сварку? Высокая температура деформирует заготовку. Взять болты с гайками? А как быть с внутренней стороной, туда особо не подлезешь.

Для случаев, когда есть доступ только с одной стороны, подойдёт заклепка вытяжная: размеры метиза начинаются от 2,4×6 мм, где 2,4 – диаметр, а 6 – длина полой трубки.

Конструкция

Крепежное изделие состоит из двух частей:

Стержень. На конце утолщение – фиксатор для расширения втулки.

Тело. Состоит из головки – буртика и прямой втулки.

В зависимости от назначения, головка бывает потайной. Идеальный вариант, когда метиз должен быть невидим на поверхности материала. Широкий и высокий буртики усиливают надёжность соединения, но хорошо видны невооружённым глазом. Не очень эстетично, зато прочно.

Таблица размеров

Технические характеристики заклёпок регламентируют международные нормативы. Это ГОСТ Р ИСО 15973-2005 и DIN 7337. Приведём таблицу с типовыми размерами:

Маркировка	L (длина тела), мм	d (диаметр отверстия), мм	D (диаметр тела), мм
2,4×6	6,00	2,50	2,40
2,4×8	8,00	2,50	2,40
2,4×10	10,00	2,50	2,40
2,4×12	12,00	2,50	2,40
3,2×6	5,80-6,60	3,30	3,20
3,2×8	7,80-8,60	3,30	3,20
3,2×10	9,80-10,60	3,30	3,20
3,2×12	11,80-12,60	3,30	3,20
3,2×14	13,80-14,60	3,30	3,20
3,2×15	15,00	3,30	3,20
3,2×16	15,80-16,60	3,30	3,20
3,2×18	17,80-18,60	3,30	3,20
3,2×21	21,00	3,30	3,20
3,2×25	25,00	3,30	3,20
4,0×6	5,80-6,60	4,10	4,00
4,0×8	7,80-8,60	4,10	4,00
4,0×10	9,80-10,60	4,10	4,00
4,0×12	11,80-12,60	4,10	4,00
4,0×14	13,80-14,60	4,10	4,00
4,0×16	15,80-16,60	4,10	4,00
4,0×18	17,80-18,20	4,10	4,00
4,0×21	21,00	4,10	4,00
4,0×25	25,00	4,10	4,00
4,8×6	5,80-6,60	4,90	4,80
4,8×8	7,80-8,60	4,90	4,80
4,8×10	9,80-10,60	4,90	4,80
4,8×12	11,80-12,60	4,90	4,80
4,8×14	13,80-14,60	4,90	4,80
4,8×16	15,80-16,20	4,90	4,80
4,8×18	17,80-18,20	4,90	4,80
4,8×20	20,00	4,90	4,80
4,8×21/22	20,80-21,20	4,90	4,80
4,8×24/25	24,80-25,70	4,90	4,80
4,8×27	27,00	4,90	4,80
4,8×30	30,00	4,90	4,80
4,8×32	32,00	4,90	4,80
4,8×35	35,00	4,90	4,80
6,4×10	10,00	6,50-6,70	6,40
6,4×12	12,00	6,50-6,70	6,40
6,4×14	14,00	6,50-6,70	6,40
6,4×16	16,00	6,50-6,70	6,40
6,4×18	18,00	6,50-6,70	6,40
6,4×21	21,00	6,50-6,70	6,40
6,4×24/25	25,00	6,50-6,70	6,40
6,4×28	28,00	6,50-6,70	6,40

Отверстие сверлят на 0,1-0,2 мм шире диаметра заклёпки. Так проще вставить втулку, плюс она расширяется в момент движения фиксирующего стержня.

Расчёт толщины

У нас в таблице есть длина тела. Но так ли просто подобрать метиз для соединения материалов? Если ориентироваться только на значения в колонке «L», мы допустим ошибку. Ведь нужно учитывать, что втулка при протяжке стержня сильно расширяется на конце. Этот процесс отнимает заветные миллиметры. Поэтому есть формула:

Здесь L₁ – фактическая «полезная» длина, S – сумма толщины материалов для соединения, D – диаметр тела.

Допустим, нам нужно приклепать к железу толщиной 6 мм табличку с аналогичным показателем, равным 3 мм. Итого 9 мм. По логике вещей, подойдёт метиз 2,4×10 (третья строчка сверху в таблице). Но посчитаем по формуле:

Получается, что нужна заклёпка, как минимум заклёпка 3,2×12 с длиной тела 11,80-12,60 мм.

Для удобства дадим таблицу подбора с готовыми расчётами:

Диаметр гильзы, мм	Длина гильзы, мм	Толщина материалов, мм
2,4	4	0,5 – 2,0
	6	2,0 – 4,0
	8	4,0 – 6,0
	10	6,0 – 8,0
	12	8,0 – 10,0
3	4	0,5 – 1,5
	5	0,5 – 2,5
	6	1,5 – 3,5
	7	1,5 – 4,5
	8	3,5 – 5,5
	10	5,5 – 7,0
	12	7,0 – 9,0
	14	9,0 – 11,0
	16	11,0 – 13,0
	18	13,0 – 15,0
3,2	4	0,5 – 1,5
	5	0,5 – 2,5
	6	1,5 – 3,5
	8	3,5 – 5,5
	10	5,5 – 7,0
	12	7,0 – 9,0
	15	9,0 – 12,0
	18	12,0 – 15,0
	20	15,0 – 17,0
4	5	0,5 – 2,5
	6	1,5 – 3,0
	7	3,0 – 4,5
	8	3,0 – 5,0
	10	5,0 – 6,5
	12	6,5 – 8,5
	14	8,5 – 10,5
	16	10,5 – 12,5
	18	12,5 – 14,5
	20	14,5 – 16,5
	25	16,5 – 21,5
	30	21,5 – 26,0
4,8	6	0,5 – 3,0
	8	3,0 – 4,5
	10	4,5 – 6,0
	12	6,0 – 8,0
	14	8,0 – 10,0
	16	10,0 – 12,0
	18	12,0 – 14,0
	21	14,0 – 17,0
	24	17,0 – 20,0
	27	20,0 – 23,0
	30	23,0 – 25,0
	32	25,0 – 27,0
	35	27,0 – 30,0
	40	30,0 – 35,0
	45	35,0 – 40,0
	50	40,0 – 45,0
5	6	0,5 – 3,0
	8	3,0 – 4,5
	10	4,5 – 6,0
	12	6,0 – 8,0
	14	8,0 – 10,0
	16	10,0 – 12,0
	18	12,0 – 14,0
	20	14,0 – 16,0
	25	16,0 – 21,0
	30	21,0 – 25,0
	35	25,0 – 30,0
	40	30,0 – 35,0
	45	35,0 – 40,0
	50	40,0 – 45,0
6	8	2,0 – 4,0
	10	4,0 – 6,0
	12	6,0 – 8,0
	14	8,0 – 10,0
	16	10,0 – 11,0
	18	11,0 – 13,0
	20	13,0 – 15,0
	25	15,0 – 20,0
	30	20,0 – 24,0
	35	24,0 – 29,0
6,4	12	2,0 – 6,0
	15	6,0 – 9,0
	18	9,0 – 12,0
	22	12,0 – 16,0
	26	16,0 – 20,0
	30	20,0 – 24,0
	35	24,0 – 29,0
	50	29,0 – 42,0

Маркировка

Если смотреть на принцип работы заклёпок с протяжкой, становится понятно, что стержень должен быть прочнее гильзы, иначе он не сможет расширить край. Поэтому на маркировке кроме размеров указывают состав металлов, из которого состоит метиз. Первое значение – тело, второе – сердечник:

Al/St – алюминий и оцинкованная сталь.

Al/Al – алюминий и магний-алюминий.

Al/A2 – алюминий и нержавейка.

A2/A2 – нержавейка и более прочная нержавейка.

Cu/St – медь и оцинкованная сталь.

Cu/Br – медь и бронза.

Cu/A2 – медь и нержавеющая сталь.

St/St – оцинкованная сталь разной прочности.

Для окрашенных изделий рядом с обозначением состава указывают 4-значный цифровой код цвета. Это будет выглядеть, как Cu/St 0000.

Возьмём для примера изделие отечественного производителя с маркировкой (картинка в подзаголовке):

HARPOON A2/A2 3,0×10 D_k6,5 K0,8 F3,1-3,2 D3 L10 G5-6,5

Расшифровка будет такой:

HARPOON – бренд.

A2/A2 – изготовлен из нержавеющей стали.

3,0×10 — диаметр втулки 3 мм, длина 10 мм.

Dk6,5 — диаметр бортиков 6,5 мм.

K0,8 — толщина бортиков 0,8 мм.

F3,1-3,2 — диаметр отверстия от 3,1 до 3,2 мм.

D3 — диаметр тела 3 мм.

L10 — длина тела 10 мм.

G5-6,5 — толщина скрепляемых материалов от 5 до 6,5 мм.

Монтаж

В процессе монтажа нет ничего сложного, но есть подводные камни. Установку тяговой заклёпки выполняют по шагам:

Выбирают метиз подходящей длины.

Высверливают отверстие на 0,1-0,2 мм шире.

Плотно прижимают заклёпочник.

Порой сердечник не полностью выходит наружу. Тут две причины. Возможно, метиз некачественный и риска в месте облома пропилена плохо. Второй вариант – не до конца выполнен протяг.

Если часть стержня осталась во втулке, значит соединение недостаточно прочное. Некоторые люди просто откусывают конец сердечника пассатижами. Но так лучше не делать.

Предлагаем посмотреть видео с правилами выбора и установки метизов: