Клепаное соединение — одно из самых древних, что человек придумал для соединения металла. Наверняка это соединение изобреталось множество раз в разных местах, поэтому попаданец вряд ли сможет удивить местных клепкой.
Однако, сам попаданец может удивится, потому что в наше время вряд ли среднестатистический офисный работник имел дело с клепкой. Чтобы удивление его было меньше, попробую осветить кое-какие вопросы клепания…
Каждый представляет, что такое заклепка. В простейшем виде — с одной стороны удерживается, а с другой стороны разбивается шляпка. Однако, мы в современном мире имеем дело только с алюминиевыми заклепками, которые ставятся в холодном виде. Но появились они только после Первой Мировой, а до этого тысячи лет заклепки были либо медными, либо железными, а их нужно ставить разогретыми до определенной температуры.
Например, вспомним работу клепальщика на постройке небоскребов в Америке 30-х годов.
Небоскребы стали возможными только после того, как технология позволила строить здания из железа. Но элементы конструкции собирали на заклепках — 10 сантиметров в длину и 3 сантиметра диаметром.
Их клепали бригадами по четыре человека. Один в бригаде — «повар», он разогревал заклепки на угольной печи, раздувая мехи. Нагреть их нужно до определенной температуры — если недогреть, то заклепку не расклепать, а если перегреть, то она «провернется» в отверстии и ее придется высверливать. Нагревать заклепки нужно непосредственно на месте установки, а строят ведь небоскреб, и крыши на каком-нибудь 70-м этаже над строительной площадкой нет. Куда именно ставить заклепки — укажет мастер, это место бывает метрах в 30-ти от нагревательной печи, на этаж-другой выше или ниже. Передать нужно быстро, поэтому раскаленные, светящиеся красным заклепки брали щипцами и бросали — второму члену бригады, «вратарю». Тот, стоя на открытой балке неясно на какой высоте, должен был консервной банкой поймать эту 600-граммовую заклепку и вставить ее в отверстие. Остальные два члена бригады — «упор» и «стрелок», пневматическим молотом ее расклепывали. Средняя бригада делала это 250 раз за смену, а у хорошей бригады доходило до 500 заклепок. Надо ли удивляться, что зарплаты клепальщикам превышали зарплаты все остальным, даже самые высококвалифицированным рабочим?
Клепка — очень ответственный процесс. А если у нас клепается теплонагруженный котел паровой машины? Требования к качеству еще подскакивают!
Клепка вообще интересная штука. Например, после нескольких лет эксплуатации клепаные соединения из-за диффузии только упрочняются (в отличие от той же сварки). И трещина, если и возникает в клепаном соединении, то она идет только до первого отверстия, где нагрузки распределяются и трещина останавливается. К тому же — если нужно соединить, к примеру, медь с железом — то сварка не поможет, зато клепка — самое оно. До сих пор используются клепаные соединения в мостах — потому, что при изменении температуры воздуха клепаное соединение лучше компенсирует нагрузки и выдерживает холодные зимы без разрушения. Да и вообще — сварной шов всегда имеет напряжения по длине, а клепка напряжения нивелирует. Кроме того — сварка из-за высокой температуры изменяет в этих местах свойства металла, а заклепки — нет (после сварки даже видно невооруженным взглядом цветные разводы, и даже при точечной сварке).
Поэтому в век сварки и супер-клеев не надо смотреть на клепку свысока — это очень качественное соединение.
Но есть и недостатки. Например — под клепку нужно сверлить отверстия. И самое неприятное — отверстия должны быть высверлены точно. Если есть неточности при установки двух рядом стоящих заклепок, то возникают очень неприятные деформации, которые либо передаются листам, либо со временем срезают одну из заклепок. Поэтому отверстия высверливают на месте — то есть собирают конструкцию на паре болтов и сверлят дырки для заклепок насквозь через оба листа. Особенно интересно это выглядит при сборке паровых котлов, листы которых не плоские, а могут быть вообще отливками. Представьте себе, во что превращается такая работа для попаданца, когда паровую машину построить нужно, а для высверливания нет ни электродрели, ни качественных сверл. По сравнению со сваркой — трудоемкость космическая!
Также клепка сама по себе не герметична, и нужно использовать специальные методы и герметики. И поэтому до сих пор в самолетах используют клепаные соединения — там на трудоемкость не смотрят, а герметизировать не надо.
Еще у классических заклепок есть недостаток — с обратной стороны кто-то должен удерживать саму заклепку во время установки. В свое время на авиационные заводы брали худых, чтобы пролазили в узкие лазы. Сейчас это решено специальными заклепками, для которых не надо доступа с обратной стороны. Но представьте себе, что вы попаданец и у вас задача — паровой котел, который со всех сторон круглый и больших отверстий в нем не предполагается…
Итак, ставим заклепки.
Сначала нужно их рассчитать, ведь вся нагрузка ложится на заклепку как на достаточно тонкий металлический стержень. И поэтому заклепки часто ставят даже не рядами, а парами — либо просто в два ряда, либо в шахматном порядке. Водонепроницаемые швы всегда клепаются в два ряда. Толщину заклепки выбирают как удвоенную толщину материала. Расстояние до края листа — минимум два диаметра заклепки.
В общем — без заклепки попаданцу точно не обойтись. А уж конкретные детали придется определять на месте — что аборигены подскажут, а что придется выяснять опытным путем.
Кстати, современная клепалка — зашибись. Это которая автоматом загояет заклепку и тягой ее расклепывает. Не для чего-то серьезного, но для рукоблудия самое то. И выглядит «продукт» более солидно, чем на винтах.
Как это «не для чего-то серьезного»? Вся авиация сейчас на таких заклепках (ну, кроме вещей типа Су-25, у которого бронированный кокон).
Может все таки кокпит, а не кокон? =)
Нет, именно кокон, защитная капсула. Какой там внутри кокпит это уже без разницы.
Су-24, Су-25 , поверьте, клёпанные машины (сам клепал), много швов промазывается герметиком и соединяется клёпкой, как сам планер, так и воздухозаборники… Как Вы пишите «кокон»… Он тоже клепается, … SY. WBR.
«Также клепка сама по себе не герметична, и нужно использовать специальные методы и герметики. И поэтому до сих пор в самолетах используют клепаные соединения — там на трудоемкость не смотрят, а герметизировать не надо.»
Нет ли тут взаимоисключения? Разве в самолётах не требуется герметичность? Они ведь летают на большой высоте в разряженном воздухе!
Я когда писал про герметичность имел в виду именно водонепроницаемость. А герметизировать самолет куда легче, чем паровой котел.
Мало того, что не каждый самолет герметизируется, но даже в любом пассажирском багажный отсек негерметичный. Это означает, что герметизируется не внешняя клепанная обшивка, а внутренний замкнутый объем.
вобщето это не совсем так. герметизировать кабину самолета летающего на большой высоте нужно более тщательно чем котел.
и большинство современных пассажирских самолетов имеют герметичные багажные отсеки. иначе всякие там жидкости и крема летающие в багаже по прилету были бы гм.. да и сами чемоданы изнутри. кроме того в багажных отделениях регулярно перевозят животных.
Салон или кабину герметизировать может и надо. Но разве мало в самолёте стыков, за которыми людей нет? А есть и такие самолёты, где и салон в герметичности не нуждается.
Что за чудный сайт! Набираешь в поисковике сверло, тебя выбрасывает на микроскоп. Вот здесь о заклепках, о том, что дырки сверлить надо. Где же можно про сверла прочитать, ау!
Исключительно сверла нигде не обсуждались (
Как не обсуждались? А что же попаданец без сверл сделать сможет? Как сделать сверло по дереву, металлу, бетону? Как сделать сверло с алмазной крошкой?
Как не обсуждались? А что же попаданец без сверл сделать сможет? Как сделать сверло по дереву, металлу, бетону? Как сделать сверло с алмазной крошкой?
А это простите вопрос не по сверлам, а «как мне тут двинуть ВЕСЬ прогресс на пять-шесть веков, срочненько». Будет хорошая сталь, будут и более-менее приемлемые сверла, т.е. все равно все упрется в металлургию.
Сверла существовали с античных времен, причем разные и хитрожопые. Разве что в самой дикой древности сверло не так просто было купить.
Тут много чего нет… Пишите…
А абразивные свёрла вроде где-то обсуждались.
«. Но представьте себе, что вы попаданец и у вас задача — паровой котел, который со всех сторон круглый и больших отверстий в нем не предполагается…» а почему котел нужно делать круглым а не например цилиндрическим?
А ну да, круглый — это только дискообразный. Тогда разочарую, но котёл нифига не круглый.
Не глотайте слова, не на диктанте. «Попаданец может» и сразу о том, что кто то чему то ли завтра, то ли веке так в тридцатом удивится. Нифига же не понятно.
Насчет швов. Если не ошибаюсь, клепаные швы делят на прочные, плотные и прочно плотные. Название говорит само за себя. Отличались количеством заклепок на единицу длины и рядов.
И практически всегда шов уплотняется прокладкой. В бытность парусина на густотертой краске для судов к примеру.
Для истинных заклепочников — взрывающиеся заклепки. Начали применять в 30-х годах на авиазаводе Хенкель для установки в труднодоступных местах и для ремонта. В стержне заклепки сверлилось отверстие, в которое помещался небольшой заряд взрывчатого вещества (пзид свинца с тетразеном). При нагреве головки заряд взрывался, расширяя заклепку.
Достаточно широко применяли во время ВМВ, но с появлением более надежных и безопасных вытяжных заклепок взрывные заклепки вышли из употребления, хотя в качестве временных монтажных иногда используют и сейчас.
//Чеканка. Так как поверхность прокатанных листов шероховата и края их при клепании чуть вспучиваются и выгибаются вверх, склепка не может обеспечить полной непроницаемости котла, и он при пробе гидравлическим давлением дает течь. Для получения полной герметичности, при помощи особого инструмента, называемого чеканом (фиг. 16), сминают нижний край кромки заклепочного шва, вследствие чего он несколько раздается и плотно прижимается к поверхности листа (фиг. 17). Рабочий, проходя постепенно от одного конца шва к другому, посредством чекана и молотка делает сначала небольшую бороздку почти посередине толщины кромки листа (фиг. 16), затем, перевернув чекан, придает кромке окончательную форму (фиг. 18). При чеканке инструмент подвигают на 7/8 его ширины. Для устранения глубоких желобков на швах часто края листов обрезают или обстрагивают под углом 60—70°, что иногда производится зубильями после клепки. Лучше, если для чеканки кромка обстрогана или обточена; тогда самой легкой чеканкой достигается полная герметичность шва. Кромки, обрезанные под ножницами, не имеют надлежащей ровности и поэтому требуют сильной чеканки, т. е. чеканки при содействии сильных ударов молотка; при этом все-таки не получается вполне хороших результатов. Несколько лучше, если перед чеканкой произвести обсечку обрезанных кромок зубильями. Где возможно, швы чеканят с обеих сторон; при кипятильниках же, внутренних трубах и т. п. производится только наружная чеканка. Наружные головки заклепок также подвергаются легкой чеканке. Чеканка швов в стык производится в два приема: узким чеканом пробиваются два желобка и полукруглым придается окончательная форма.//
//Уплотнение котельных швов производится чеканкой а (фиг. 1 и 2) — инструментом в виде зубила с тупым закругленным концом. На фиг. 1 показана европейская метода чеканки: при работе край листа как бы обжимается, тогда как при американской системе чеканки (фиг. 2) край листа раздается, прижимая нижнюю кромку расчеканиваемого листа к нижнему листу. Места вокруг заклепок также часто чеканятся.
https://azbukametalla.ru/images/martens/Ch/Chekanka/chekanka_01.gif//
https://chestofbooks.com/crafts/mechanics/Mechanical-Processes/389-Chipping-And-Caulking.html
Кузнечная сварка — одна из самых старых и широко применявшихся технологий в обработке металла. Кузнечной сваркой пользовались с начала железного века — собственно, именно эта технология и дала возможность использовать железо, — и по начало XX в., например, для заварки ружейных стволов или якорных цепей. Для низкоуглеродистого сварочного железа прочность хорошо выполненного соединения практически не отличается от прочности самого металла (что вполне закономерно, так как сварочное железо по сути само и состоит из множества таких же сварных швов).
Но кузнечная сварка имела ряд ограничений, в первую очередь связанных с неэффективностью нагрева свариваемых предметов в горне (или позже в пламенной печи) и большого угара железа при этом. Поэтому для изготовления крупных предметов, вроде паровых котлов, приходилось пользоваться механическими соединениями типа заклепок. Однако в конце XIX в появился вариант сварки, в котором большая часть этих ограничений снималась за счет локального нагрева свариваемых деталей газовым пламенем — это так называемая сварка водяным газом.
Водяной газ, получающийся при действии водяного пара на раскаленный уголь, состоит из водорода и монооксида углерода (угарного газа) в примерно равных количествах.
C + H2O = CO + H2
При сжигании водяного газа в горелке с принудительной подачей воздуха получается небольшое, но очень жаркое пламя с температурой около 1800 градусов. Такое пламя быстро нагревает свариваемый участок до нужной температуры (1200-1300 градусов), причем за счет восстановительной среды (используется небольшой недостаток воздуха) металл практически не окисляется и нет необходимости в добавлении флюсов, как при обычной горновой сварке. Теперь достаточно крепко сжать разогретые поверхности в прессе, прокатать нажимными роликами или просто тщательно обстучать молотом.
Лучше всего такая сварка подходит для сварки железных листов толщиной 8-12 мм, но можно сваривать и тонкие, до 4 мм, и толстые, до 80 мм. Сварка длинных швов осуществлялась непрерывно, путем перемещения горелок и роликов.
Сварка водяным газом широко применялась для сваривания паровых котлов, цистерн, труб большого диаметра, различных резервуаров и других ответственных конструкций, с успехом заменяя клепанные соединения, и была вытеснена лишь после значительного усовершенствования ацетилен-кислородной сварки и электродуговой сварки. В некоторых же областях подобный вариант сварки продолжают применять и в наше время, под названием газопрессовой, для соединения труб и рельсов, однако, обычно с использованием ацетилена.
Отдельно стоит затронуть вопрос получения водяного газа. Для этого используются специальные газогенераторы, в которые загружается кокс слоем не менее метра и поочередно вдувается воздух (фаза разогрева, 3-5 минут) и водяной пар (фаза образования водяного газа, 5-10 минут). Во время воздушного дутья из генератора выходит обычный генераторный газ (смесь монооксида углерода с азотом), который сжигают для получения пара; после перевода на паровое дутье клапаны переключают, и собирают водянрй газ до тех пор, пока раскаленный кокс не остынет и выработка газа не прекратится, после чего весь цикл повторяется.
Постройка подобного газогенератора может быть слишком сложной для попаданца, а его производительность избыточна для небольшого производства (самые маленькие генераторы давали около 20 м3/ч), поэтому в небольших количествах водяной газ лучше получать в простой керамической трубчатой реторте, наполненной древесным углем и нагреваемой снаружи. В этом случае затраты топлива в несколько раз выше, что, впрочем, вряд ли будет иметь большое значение.
//Сварка давлением низкоуглеродистой стали применялась еще в конце XIX века для изготовления ответственных сварных конструкций. Нагрев кромок и прилегающего к ним металла осуществлялся пламенем многосопловых горелок с горючей смесью водяного газа (СО + Н2 при некотором количестве паров Н2О) с воздухом. В связи с этим сам способ получил название сварки водяным газом. Сварка выполнялась на специальных машинах последовательным выполнением шва от участка к участку с приложением статического давления (на роликовых машинах) или ударами (проковкой на молотковых машинах).
Несмотря на некоторое зашлаковывание швов при сварке этим способом больших толщин, котлы со сварными швами, выполненными сваркой водяным газом, работают и по настоящее время, находясь в эксплуатации около 50 лет.//
//Посредством водяного газа можно сваривать листы толщиной от 4 до 80 мм. При таких тонких листах, как 4-мил-лиметровые, требуется, однако осторожность. Лучший получается при листах толщиной от 8 до 12 мм. При наличии целесообразных устройств можно сваривать листы толщиной от 8 до 12 мм до 8 метров в час.
Сама сварка производится или вручную, посредством обыкновенных молотков, или механическим путем. Обычно применяется сварка внахлестку. На стр. 273 IV Тома была уже упомянута и показана машина для сварки толстых труб водяным газом. Эта машина снабжена молотком для сколачивания шва.
Сварка водяным газом листов имеет, между прочим, то преимущество перед нагреванием в обыкновенном пламени, что лист при этом не так легко перегреть. При нагревании угольным пламенем может случиться, что одна сторона свариваемого места уже перегрета или «горит», в то время как другая еще не достигла сварочной температуры. Стоимость эксплоатации, кроме того, меньше, хотя установка для производства водяного газа и дорога.
Сварка водяным газом, при которой нагревание происходит медленно и осторожно, по сравнению с нагреванием при кислородно-ацетиленовой и водородной сварке, дает равномерный сварочный шов большой прочности, имеющий мелкозернистый излом. Этот способ меньше всех отличается от горновой сварки. Сварка водяным газом чаще всего применяется для толстых листов и в производствах труб особенно в последней области.//
//В зависимости от величины и толщины листов свариваемых предметов сварочный процесс требует для обслуживания 2-4 человек при машинной и от 4 до 7 человек при ручной сварке
…
Флюсов не требуется. У горелки образуется из шамота и частиц окичи железа легкоплавкий состав, который стекает под давлением струи газа между накладкой и там зашлаковывает окалину соединяющихся плоскостей. Жидкий шлак при соединении за вытесняется ударами молотка или под вальцами таким образом, чтобы произошло металлическое соприкосновение свариваемых плоскостей.
Прочность. Шов, сваренный внакладку при помощи водяного газа, по своим свойствам подходит ближе к основному металлу, чем при каком-либо другом способе сварки. Достигаемое сопротивление излому 95%, удлинение 70% по отношению к несва- ренному листу, но эти цифры находятся в полной зависимости от применяемых аппаратов, обученности рабочего персонала и тщательности присмотра.//
//A particular application of gas welding is that used in welding the longitudinal seam of a boiler drum made of one sheet of metal. The drum is mounted on a machine especially built to handle it readily and quickly. The machine carries two specially constructed burners which travel along on opposite sides of the lapped plate edges, heating them to welding heat. The burners are followed by rollers which exert great enough pressure to make the weld and to press the seam down to the thickness of the plate. Water gas and air are used in the burners. The strength of such a welded joint is about 90 or 95% that of the solid plate, although the ordinary oxy-acetylene-welded joint is not over about 80 or 85% of the plate strength.//
https://books.google.ru/books/content?id=V41BAAAAIAAJ&hl=ru&pg=PA252&img=1&zoom=3&sig=ACfU3U22YhjKXvTgp99PyIKMdbPKVVuUuA&w=1025
более простой вариант. древесный уголь сжигается в переностой печи-газогегераторе, и пламенем газа нагревается свариваемый металл