Болты, сварка и клепка — сравнение способов соединения металлоконструкций

Надежность и долговечность металлоконструкций зависят не только от качества металлопроката, но и от способа соединения элементов. Выбранное крепление определяет механические характеристики, допустимую нагрузку, скорость монтажа и итоговую цену проекта.

В современном строительстве, как правило, используют болтовые крепления, сварку или заклепку. В сегодняшней статье сравним их по прочности, удобству монтажа и устойчивости к нагрузкам. Тщательный анализ поможет найти лучшее решение для каждого случая. Разберем каждый тип соединения подробнее.

Болтовые

Детали соединяются болтами, гайками и шайбами, которые подбираются в зависимости от поставленных задач.

Преимущества и недостатки:

• Простой монтаж и быстрый демонтаж. Вы в любое время сможете доработать изделие или заменить сломанные фрагменты.

• Не требуется дорогостоящего оборудования. Для сборки металлоконструкции вам понадобится только гаечный ключ.

• Удобны в полевых условиях. Для работы не требуется тяжелый сварочный аппарат.

• Необходимость высокой точности при сверлении отверстий. Мельчайшие отклонения приводят к перекосу изделия и снижению несущей способности.

• Утрата прочности с течением времени. При вибрациях, температурных колебаниях или неравномерных нагрузках болты постепенно раскручиваются. Не забывайте использовать стопорные шайбы или фиксирующие составы.

• Опасность коррозии. Под агрессивным влиянием окружающей среды возникает ржавчина. Она разрушает металл, из-за чего возрастает риск обрушения постройки.

Болтовые соединения применяют в крупноблочном строительстве, машиностроении, производстве промышленного оборудования.

Сварные

Сварка — метод соединения металлических изделий за счет их локального расплавления и последующего затвердевания. Для этого используются как дополнительные присадочные материалы, так и плавятся кромок самих деталей.

Наиболее распространены ручная дуговая (РДС), полуавтоматическая (MIG или MAG) и аргонодуговая сварка (TIG). В промышленности также применяют лазерную, плазменную, электрошлаковую и другие современные высокотехнологичные виды.

Достоинства и слабые стороны:

• Высокая прочность. Характеристики сварного шва часто превышают прочность основного материала.

• Отсутствие крепежных элементов. Соединение выполняется непосредственно между деталями, благодаря чему остается компактным и легким.

• Герметичность. Важная особенность для производства резервуаров, трубопроводов и других систем, где требуется исключить утечки жидкости или газа.

• Устойчивость к нагрузкам. Вибрации и механические воздействия не нанесут серьезного урона качественному шву.

• Эстетическая привлекательность. Качественно выполненные сварные швы выглядят аккуратно и эстетично.

• Невозможность демонтажа. Если потребуется замена сломанного элемента, придется прибегать к резке металла.

• Сложность работы. Ошибки в параметрах сварки приведут к образованию дефектов, трещин и снижению несущей способности. Также понадобится дорогостоящее профессиональное оборудование, которое найдется не у всех.

• Риск деформации изделия. Во время работы поверхность нагревается до высоких температур, из-за чего возрастает риск появления изгибов и перенапряжения конструкции.

• Погодные и климатические ограничения. Выполнение работ при дожде, сильном ветре или низкой температуре требует особых мер и средств защиты.

Сварка широко применяется в мостостроении, судостроении, машиностроении, при производстве металлоконструкций для зданий и сооружений.

Заклепочные 

Процесс заклепки выглядит следующим образом: металлический стержень вставляется в подготовленное отверстие, после чего с одной или обеих сторон его конец деформируется, в результате получается надежное неразрывное соединение.

Различают горячую клепку (с нагревом до деформации) и холодную (механический способ без нагрева, применяется чаще для тонкого металла или алюминия).

Плюсы и минусы:

• Устойчивость к нагрузкам. Соединение не разрушается при вибрации и температурных колебаниях.

• Долговечность и износостойкость. Заклепки демонстрируют стабильные характеристики на протяжении десятилетий эксплуатации.

• Не понадобится тяжелый габаритный инструмент. Поэтому к клепке прибегают в условиях ограниченного доступа или в полевых работах.

• Трудоемкость. Потребуются физические усилия или специальный инструмент, расплавляющий металл.

• Сложность демонтажа. Снять заклепки невозможно — их придется или высверливать, или полностью ломать точку крепежа.

В современном производстве клепка встречается редко, однако остается актуальной в производстве авиастроительных, железнодорожных и реставрационных конструкций.