Klinknagel Afmetingen Calculator: Vind de Perfecte Klinknagel Dimensies

Calculator voor klinknagelafmetingen

Een calculator voor klinknagelafmetingen beveelt een diameter, lengte en materiaalsoort aan op basis van de gatdiameter, de materiaaldikte en het klembereik van de verbinding. Een klinknagel is een korte metalen pen die twee of meer materiaallagen verbindt door aan elk uiteinde een kop te vormen: één die in de fabriek is gemaakt en één die tijdens de montage wordt gevormd. Een verkeerde maat kan de verbinding verzwakken of ervoor zorgen dat de klinknagel helemaal niet past.

Berekening van de klinknageldiameter

De klinknagel moet door het voorgeboorde gat passen, dus de diameter ervan mag nooit groter zijn dan die van het gat. In de praktijk wordt een gat ongeveer 0,1 mm tot 0,3 mm groter geboord dan het lichaam van de klinknagel, zodat deze er gemakkelijk in kan schuiven.

De calculator werkt met een reeks standaard metrische klinknageldiameters: 2,4, 3,2, 4,0, 4,8 en 6,4 millimeter. Hij kiest de grootste hiervan die nog in het gat past.

Formule:

$\text{Klinknageldiameter} = \text{grootste standaardmaat} \leq \text{Gatdiameter}$

Een gat van bijvoorbeeld 4,2 mm is geschikt voor een klinknagel van 4,0 mm (de eerstvolgende grotere maat, 4,8 mm, is te groot). In een gat kleiner dan 2,4 mm past geen enkele standaardklinknagel, dus de calculator geeft een foutmelding in plaats van een schatting.

Controle van de schuifsterkte

Een dunne klinknagel in dik materiaal kan onder belasting afschuiven. Als vuistregel moet de diameter van de klinknagel ten minste driemaal de dikte van de dikste te verbinden laag zijn:

$\text{Minimale diameter voor schuifsterkte} = 3 \times \text{Materiaaldikte}$

Als het gat te klein is voor een klinknagel die aan deze regel voldoet, geeft de calculator nog steeds de grootste klinknagel die in het gat past, maar voegt hij een waarschuwing toe dat de verbinding mogelijk zwakker is dan optimaal. Dit kan worden opgelost door een groter gat te boren en een grotere klinknagel te gebruiken, of door meer klinknagels over de verbinding te verdelen zodat de belasting wordt gedeeld.

Berekening van de klinknagellengte

De lengte van de klinknagel hangt af van het klembereik: de totale dikte van alle te verbinden lagen. De klinknagel heeft ook extra lengte buiten het klembereik nodig om aan het uiteinde een kop te kunnen vormen; dit wordt de schachttoeslag genoemd. Deze toeslag is gelijk aan 1,5 maal de eigen diameter van de klinknagel.

Formule:

$\text{Minimale lengte} = \text{Klembereik} + 1.5 \times \text{Klinknageldiameter}$

De calculator rondt deze waarde naar boven af op de eerstvolgende standaardlengte: 6, 8, 10, 12, 16, 20 of 25 millimeter. Als de vereiste lengte groter is dan 25 mm, past geen enkele standaardklinknagel en geeft de calculator een foutmelding in plaats van een schatting.

Klinknageltype en klinknagelcode

Het aanbevolen klinknagelmateriaal volgt het materiaal dat wordt verbonden: aluminiumplaat krijgt een aluminiumklinknagel, staal een stalen klinknagel, roestvast staal een roestvaststalen klinknagel, kunststof een kunststofklinknagel en gemengde materialen een klinknagel voor meerdere materialen. Dit voorkomt galvanische corrosie, die optreedt wanneer twee verschillende metalen in aanwezigheid van vocht met elkaar in contact komen en het minder edele metaal sneller corrodeert.

De calculator stelt ook een korte klinknagelcode op voor bestelling of documentatie:

$\text{Klinknagelcode} = \text{Materiaalcode} + \text{Diameter}\times10 + \text{"-"} + \text{Lengte}$

De materiaalcodes zijn AL (aluminium), ST (staal), SS (roestvast staal), PL (kunststof) en MM (meerdere materialen). Een stalen klinknagel van 4,0 mm met een lengte van 8 mm krijgt de code ST40-8.

Uitgewerkt voorbeeld

Neem een aluminiumplaat van 1,5 mm met een gat van 3,2 mm en een klembereik van 3,0 mm.

1. Diameter: de grootste standaardmaat die gelijk is aan of kleiner is dan 3,2 mm, is 3,2 mm zelf.
2. Lengte: minimale lengte = 3,0 + 1,5 × 3,2 = 7,8 mm, naar boven afgerond op de standaardmaat 8 mm.
3. Schuifsterktecontrole: de vuistregel vereist een diameter van ten minste 3 × 1,5 = 4,5 mm, maar alleen 3,2 mm past in het gat, dus de calculator geeft een waarschuwing voor de schuifsterkte.
4. Resultaat: een aluminiumklinknagel van 3,2 mm met een lengte van 8 mm en de code AL32-8, met de waarschuwing om een groter gat en een grotere klinknagel te overwegen.

Een tweede geval voorkomt de waarschuwing. Een stalen plaat van 1,0 mm met een gat van 4,2 mm en een klembereik van 2,0 mm geeft een diameter van 4,0 mm (de grootste standaardmaat die gelijk is aan of kleiner is dan 4,2 mm), een lengte van 2,0 + 1,5 × 4,0 = 8,0 mm (al een standaardmaat), en een diameter die voldoet aan het schuifsterkteminimum van 3 × 1,0 = 3,0 mm. Het resultaat is een stalen klinknagel van 4,0 mm met een lengte van 8 mm en de code ST40-8, zonder waarschuwing.

Blindklinknagels en massieve klinknagels

Een blindklinknagel, vaak popnagel genoemd, kan vanaf slechts één zijde van het materiaal worden gemonteerd. Deze heeft een buisvormig lichaam en een centrale pen, de trekpen genoemd, die afbreekt zodra eraan wordt getrokken, waardoor aan de niet-zichtbare achterzijde een kop wordt gevormd. Voor een massieve klinknagel is toegang tot beide zijden nodig: het ene uiteinde heeft al de vorm van een kop en het andere wordt tijdens de montage platgeslagen of platgedrukt. Massieve klinknagels kunnen over het algemeen meer belasting dragen voor hun maat, maar het duurt langer om ze te monteren.

Veelvoorkomende toepassingen

Klinken verbindt plaatmetaal zonder de hitte en vervorming die lassen kan veroorzaken. Vliegtuighuiden en constructieframes maken veelvuldig gebruik van klinknagels, omdat deze goed bestand zijn tegen herhaalde trillingen. Autocarrosserieën, metalen dakbedekking en gevelbekleding, ladders en ander doe-het-zelfmetaalwerk gebruiken dezelfde bevestigingsmiddelen op kleinere schaal. Bootrompen en dekbeslag gebruiken vaak aluminium of roestvaststalen klinknagels, omdat deze onder natte omstandigheden beter bestand zijn tegen corrosie dan gewoon staal.

Bouten, lassen, lijmen en zelftappende schroeven zijn gangbare alternatieven. Met bouten kan de verbinding later weer worden gedemonteerd; lassen geeft een doorlopende, zeer sterke verbinding maar vereist gespecialiseerde apparatuur; lijm verdeelt de belasting gelijkmatig maar kan bij hitte verzwakken; zelftappende schroeven maken bij sommige materialen een afzonderlijke stap voor het boren van gaten overbodig.

Veelgestelde vragen

Wat betekent de klinknagelcode? De code combineert het materiaal (AL, ST, SS, PL of MM), de diameter in tienden van een millimeter en de lengte in millimeters. AL32-8 is een aluminiumklinknagel met een diameter van 3,2 mm en een lengte van 8 mm.

Waarom waarschuwde de calculator voor de schuifsterkte terwijl hij wel een resultaat gaf? Het gat beperkte de klinknagel tot een diameter die kleiner was dan driemaal de materiaaldikte. De calculator geeft nog steeds de grootste klinknagel die in het gat past, omdat dat de enige klinknagel is die er fysiek doorheen kan, maar de waarschuwing betekent dat de verbinding mogelijk minder belasting kan dragen dan bedoeld.

Kan ik aluminiumklinknagels op staal of stalen klinknagels op aluminium gebruiken? Mechanisch werkt dat, maar de twee metalen kunnen corroderen op de plaats waar ze elkaar raken, vooral buiten of in de buurt van zout water. Roestvaststalen klinknagels zijn een veiligere keuze voor het verbinden van ongelijke metalen.

Waarom geeft de calculator een foutmelding in plaats van een maat? Twee situaties veroorzaken een foutmelding: een gat kleiner dan 2,4 mm, omdat geen enkele standaardklinknagel zo dun is, en een klembereik dat zo groot is dat het klembereik plus de schachttoeslag groter wordt dan 25 mm, de langste standaardmaat. Een bredere klinknagel heeft een grotere toeslag nodig en bereikt daardoor het eerst de lengtegrens: een klinknagel van 6,4 mm heeft een toeslag van 9,6 mm nodig, waardoor hij niet meer past zodra het klembereik groter is dan 15,4 mm.

Wat is het klembereik? Het klembereik is de gezamenlijke dikte van alle lagen waar de klinknagel doorheen gaat. Het bepaalt welk deel van de klinknagellengte in het materiaal zit voordat de schachttoeslag wordt toegevoegd voor het vormen van de kop.

Hoeveel langer dan het klembereik moet een klinknagel zijn? Ongeveer 1,5 maal de eigen diameter, naar boven afgerond op de dichtstbijzijnde standaardlengte. Een klinknagel van 4,0 mm heeft ongeveer 6 mm extra lengte buiten het klembereik nodig om de kop goed te vormen.

Referenties

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.