Kniedžių Dydžio Skaičiuoklė: Raskite Idealius Kniedės Matmenis

Kniedės dydžio skaičiuoklė

Kniedės dydžio skaičiuoklė yra įrankis, kuris pagal skylės dydį, medžiagos storį ir jungties suspaudimo diapazoną rekomenduoja kniedės skersmenį, ilgį ir medžiagą. Kniedė yra trumpas metalinis kaištis, sujungiantis du ar daugiau medžiagos sluoksnių, suformuojant galvutę kiekviename gale: viena galvutė pagaminta gamykloje, o kita suformuojama montuojant. Pasirinkus netinkamą dydį, jungtis gali būti nepakankamai tvirta arba kniedė apskritai gali netilpti.

Kaip apskaičiuojamas kniedės skersmuo

Kniedė turi praeiti pro iš anksto išgręžtą skylę, todėl jos skersmuo niekada negali būti didesnis už skylės skersmenį. Praktiškai skylė išgręžiama maždaug 0,1 mm–0,3 mm didesnė už kniedės strypą, kad jis lengvai įslystų.

Skaičiuoklė naudoja standartinių metrinių kniedžių skersmenų rinkinį: 2,4, 3,2, 4,0, 4,8 ir 6,4 milimetro. Ji parenka didžiausią iš jų, kuris vis dar telpa į skylę.

Formulė:

$\text{Kniedės skersmuo} = \text{didžiausias standartinis dydis} \leq \text{Skylės skersmuo}$

Pavyzdžiui, į 4,2 mm skylę telpa 4,0 mm kniedė (kito dydžio, 4,8 mm, skersmuo yra per didelis). Į mažesnę nei 2,4 mm skylę netelpa nė viena standartinė kniedė, todėl skaičiuoklė, užuot spėjusi, parodo klaidą.

Šlyties stiprio tikrinimas

Plona kniedė storoje medžiagoje veikiama apkrovos gali būti nukirsta. Apytikslė taisyklė: kniedės skersmuo turi būti bent tris kartus didesnis už storiausio jungiamo sluoksnio storį:

$\text{Mažiausias skersmuo šlyties stipriui užtikrinti} = 3 \times \text{Medžiagos storis}$

Jei skylė per maža, kad į ją tilptų šią taisyklę atitinkanti kniedė, skaičiuoklė vis tiek pateikia didžiausią į skylę telpančią kniedę, tačiau prideda įspėjimą, kad jungtis gali būti silpnesnė, nei būtų optimalu. Norint tai ištaisyti, reikia išgręžti didesnę skylę ir naudoti didesnę kniedę arba išdėstyti daugiau kniedžių išilgai jungties, kad apkrova pasiskirstytų.

Kaip apskaičiuojamas kniedės ilgis

Kniedės ilgis priklauso nuo sujungiamų sluoksnių bendro storio intervalo. Kniedės ilgis taip pat turi būti didesnis už šį storį, kad jos gale būtų galima suformuoti galvutę; ši papildoma dalis vadinama kniedės koto atsarga. Ji lygi 1,5 kniedės skersmens.

Formulė:

$\text{Mažiausias ilgis} = \text{Sluoksnių storio intervalas} + 1.5 \times \text{Kniedės skersmuo}$

Skaičiuoklė šią reikšmę suapvalina iki artimiausio didesnio standartinio ilgio: 6, 8, 10, 12, 16, 20 arba 25 milimetro. Jei reikalingas ilgis yra didesnis nei 25 mm, netinka nė viena standartinė kniedė, todėl skaičiuoklė, užuot spėjusi, pateikia klaidą.

Kniedės tipas ir kniedės kodas

Rekomenduojama kniedės medžiaga parenkama pagal jungiamą medžiagą: aliuminio lakštui naudojama aliumininė kniedė, plienui – plieninė, nerūdijančiajam plienui – nerūdijančiojo plieno, plastikui – plastikinė, o skirtingoms medžiagoms – kelioms medžiagoms tinkama kniedė. Taip išvengiama galvaninės korozijos, kuri atsiranda, kai skirtingi metalai liečiasi esant drėgmei ir mažiau taurus metalas koroduoja greičiau.

Skaičiuoklė taip pat sudaro trumpą kniedės kodą, skirtą užsakymui arba dokumentacijai:

$\text{Kniedės kodas} = \text{Medžiagos kodas} + \text{Skersmuo}\times10 + \text{"-"} + \text{Ilgis}$

Medžiagų kodai yra AL (aliuminis), ST (plienas), SS (nerūdijantysis plienas), PL (plastikas) ir MM (kelios medžiagos). 4,0 mm plieninė 8 mm ilgio kniedė žymima kodu ST40-8.

Skaičiavimo pavyzdys

Tarkime, turime 1,5 mm aliuminio lakštą su 3,2 mm skersmens skyle ir 3,0 mm sluoksnių storio intervalu.

1. Skersmuo: didžiausias standartinis dydis, neviršijantis 3,2 mm, yra pati 3,2 mm reikšmė.
2. Ilgis: mažiausias ilgis = 3,0 + 1,5 × 3,2 = 7,8 mm, suapvalinus į viršų iki standartinio 8 mm ilgio.
3. Šlyties patikra: apytikslė taisyklė reikalauja bent 3 × 1,5 = 4,5 mm skersmens, tačiau į skylę telpa tik 3,2 mm skersmens kniedė, todėl skaičiuoklė parodo šlyties stiprio įspėjimą.
4. Rezultatas: 3,2 mm skersmens aliumininė, 8 mm ilgio kniedė, kurios kodas AL32-8, ir įspėjimas apsvarstyti galimybę naudoti didesnę skylę bei kniedę.

Antrasis atvejis įspėjimo nesukelia. 1,0 mm storio plieno lakštui su 4,2 mm skersmens skyle ir 2,0 mm sluoksnių storio intervalu parenkama 4,0 mm skersmens kniedė (didžiausias standartinis dydis, neviršijantis 4,2 mm), jos ilgis yra 2,0 + 1,5 × 4,0 = 8,0 mm (tai jau standartinis dydis), o skersmuo viršija šlyties minimumą 3 × 1,0 = 3,0 mm. Rezultatas – 4,0 mm skersmens plieninė, 8 mm ilgio kniedė, kurios kodas ST40-8, be įspėjimo.

Tuščiavidurės ir vientisos kniedės

Tuščiavidurę kniedę, dažnai vadinamą „pop“ kniede, galima sumontuoti tik iš vienos medžiagos pusės. Ji turi vamzdelio formos korpusą ir centrinį strypelį, vadinamą trauktuku, kuris ištraukus nulūžta ir suformuoja galvutę tolimojoje pusėje, kurios montuotojas nemato. Vientisai kniedei reikia prieigos iš abiejų pusių: vienas jos galas jau suformuotas kaip galvutė, o kitas montuojant užkalamas arba suspaudžiamas. Vientisos kniedės paprastai atlaiko didesnę apkrovą, palyginti su tokio paties dydžio tuščiavidurėmis kniedėmis, tačiau jų montavimas trunka ilgiau.

Įprastas taikymas

Kniedijant skardos lakštai sujungiami be kaitinimo ir deformacijų, kurias gali sukelti suvirinimas. Lėktuvų apkalose ir konstrukciniuose rėmuose kniedės plačiai naudojamos, nes jos gerai atlaiko pasikartojančią vibraciją. Automobilių kėbulams, metaliniams stogams ir apkaloms, kopėčioms bei kitiems mėgėjiškiems metalo darbams tokios pačios tvirtinimo detalės naudojamos mažesniu mastu. Laivų korpusams ir denio įrangai dažnai naudojamos aliumininės arba nerūdijančiojo plieno kniedės, nes drėgnomis sąlygomis jos geriau atsparios korozijai nei paprastas plienas.

Įprastos alternatyvos yra varžtai, suvirinimas, klijai ir savisriegiai sraigtai. Varžtais sujungtą jungtį vėliau galima išardyti; suvirinant gaunama ištisinė, labai tvirta jungtis, tačiau reikia specialios įrangos; klijai tolygiai paskirsto apkrovą, bet karštyje gali susilpnėti; savisriegiai sraigtai kai kuriose medžiagose leidžia praleisti atskiro skylės gręžimo etapą.

Dažnai užduodami klausimai

Ką reiškia kniedės kodas? Jį sudaro medžiaga (AL, ST, SS, PL arba MM), skersmuo dešimtosiomis milimetro dalimis ir ilgis milimetrais. AL32-8 yra aliumininė kniedė, kurios skersmuo 3,2 mm, o ilgis 8 mm.

Kodėl skaičiuoklė įspėjo apie šlyties stiprį, nors pateikė rezultatą? Skylė apribojo kniedės skersmenį, todėl jis buvo mažesnis nei tris kartus medžiagos storis. Skaičiuoklė vis tiek pateikia didžiausią į skylę telpančią kniedę, nes tik tokia kniedė fiziškai į ją tilps, tačiau įspėjimas reiškia, kad jungtis gali neatlaikyti tokios apkrovos, kokią turėtų.

Ar galiu naudoti aliuminines kniedes plienui arba plienines kniedes aliuminiui? Mechaniškai tai įmanoma, tačiau abu metalai sąlyčio vietoje gali koroduoti, ypač lauke arba šalia sūraus vandens. Nerūdijančiojo plieno kniedės yra saugesnis pasirinkimas jungiant skirtingus metalus.

Kodėl skaičiuoklė rodo klaidą, o ne dydį? Klaida rodoma dviem atvejais: kai skylė mažesnė nei 2,4 mm, nes tokio plono standartinio kniedės dydžio nėra, ir kai sluoksnių storio intervalas toks didelis, kad jo ir strypo atsargos suma viršija 25 mm – ilgiausią standartinį dydį. Didesnio skersmens kniedei reikia didesnės atsargos, todėl ilgio nepakanka anksčiau: 6,4 mm skersmens kniedei reikia 9,6 mm atsargos, todėl ji nebetinka, kai sluoksnių storio intervalas viršija 15,4 mm.

Kas yra suspaudimo diapazonas? Sluoksnių storio intervalas – tai bendras visų sluoksnių, per kuriuos praeina kniedė, storis. Jis nustato, kokia kniedės ilgio dalis yra medžiagos viduje prieš pridedant strypo atsargą galvutei suformuoti.

Kiek kniedė turi būti ilgesnė už sluoksnių storio intervalą? Maždaug 1,5 jos skersmens, suapvalinus iki artimiausio standartinio ilgio. 4,0 mm skersmens kniedei reikia maždaug 6 mm papildomo ilgio už sluoksnių storio intervalo, kad galvutė būtų tinkamai suformuota.

Šaltiniai

1. Higgins, Raymond A. (2001). Materials for Engineers and Technicians. Newnes. ISBN 978-0750652506.
2. Messler, Robert W. (2004). Joining of Materials and Structures: From Pragmatic Process to Enabling Technology. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750677578.
3. ASME B18.1.1: Small Solid Rivets. American Society of Mechanical Engineers.
4. ISO 14 588: Blind rivets — Terminology and definitions. International Organization for Standardization.