В металлообработке , клинч или прессовое соединение представляет собой процесс объемной формовки листового металла , направленный на соединение тонких металлических листов без дополнительных компонентов, с использованием специальных инструментов для пластического образования замкового соединения между двумя или более листами. Процесс обычно выполняется при комнатной температуре , но в некоторых особых случаях листы могут быть предварительно нагреты для улучшения пластичности материала и, таким образом, предотвращения образования трещин в процессе. Клинкование характеризуется рядом преимуществ по сравнению с конкурирующими технологиями: [1]
Поскольку процесс требует относительно небольших усилий (от 5 до 50 кН в зависимости от соединяемого материала, типа инструментов и толщины листа), для заклепывания обычно используются машины уменьшенного размера (часто переносные). Инструменты обычно состоят из пуансона и матрицы. На сегодняшний день разработаны различные инструменты, которые можно разделить на круглые и прямоугольные. Круглые инструменты для заклепывания включают: фиксированные канавочные матрицы, разъемные матрицы (с 2–4 подвижными секторами) и плоские матрицы. Такие инструменты производят круглые соединения, которые демонстрируют почти одинаковое механическое поведение во всех направлениях плоскости. При использовании круглых инструментов необходимо гарантировать целостность листа в соединении, чтобы сохранить хорошее механическое поведение соединений.
С другой стороны, прямоугольные клиновые соединения демонстрируют поведение, которое зависит от направления нагрузки, и оба листа намеренно срезаются вдоль "длинного направления" для создания замка. Выбор инструментов во многом зависит от:
Кроме того, выбор инструмента для заклепывания сильно влияет на прочность соединения и поглощаемую энергию заклепочного соединения, отличную от силы соединения. Прямоугольные инструменты, например, требуют меньших сил соединения, чем круглые инструменты, поскольку происходит сдвиг материала, в то время как среди круглых инструментов для заклепывания разъемные матрицы требуют минимальной силы соединения и наибольшего зацепления. [1]
Одним из преимуществ клинчинга является возможность соединения предварительно окрашенного листового металла, обычно используемого в бытовой технике, без повреждения окрашенной поверхности. Клининг является важным средством крепления алюминиевых панелей, таких как капоты и крышки багажника, в автомобильной промышленности из-за сложности точечной сварки алюминия. [1]
Клинчинг используется в основном в автомобильной , бытовой и электронной промышленности, где он часто заменяет точечную сварку . Клинчинг не требует электричества или охлаждения электродов, обычно связанных с точечной сваркой. Будучи механическим процессом соединения, клинчинг может использоваться для соединения материалов, не показывающих электропроводности, таких как полимеры [2] [3] или пластиково-металлические композиты. [1] Кроме того, он не требует подготовки подложки, такой как предварительная очистка поверхностей, которая требуется для процессов сварки. Этот факт способствует снижению затрат на соединение и воздействия на окружающую среду (поскольку химическая очистка не требуется). Клинчинг не создает искр или паров. Прочность клинч-соединения можно проверить неразрушающим методом с помощью простого измерительного прибора для измерения остаточной толщины в нижней части соединения, диаметра изготовленной кнопки в зависимости от типа используемых инструментов. Ожидаемый срок службы клинч-инструментов составляет сотни тысяч циклов, что делает его экономичным процессом. Клинч-соединения, выполненные на алюминиевых листах, имеют более высокую усталостную долговечность по сравнению с точечной сваркой. [1] [4]
Клинчинг не требует предварительной очистки поверхностей, которая необходима перед нанесением клея. Клинчинг — это практически мгновенный процесс соединения (требуемое время соединения менее секунды), в то время как клеевое соединение часто требует гораздо больше времени, в основном из-за отверждения соединения (до многих часов). Клинчинговые соединения меньше подвержены воздействию факторов окружающей среды и эффекта старения.
Поскольку он основан на пластической деформации листов, клинч ограничивается формуемостью листового материала (пластичностью). Пластичность металла увеличивается с температурой, поэтому были разработаны процессы клинчирования с использованием тепла, расширяющие «соединяемость» клинча. Повышение температуры соединения снижает предел текучести материала, поэтому требуется меньшее усилие соединения. Для нагрева листов перед клинчем используются различные системы нагрева:
Длительный нагрев может привести к увеличению размера зерна или вызвать металлургические изменения в сплавах, что может изменить механическое поведение материала в месте соединения. [5]
Клинчинг широко применяется для соединения пластичных металлов, в том числе:
Недавно это распространилось и на другие металлы, такие как:
Он также распространился на неметаллические материалы, такие как:
