Хольнитены в металлообработке¶

Хольнитены — это крепёжные изделия в виде заклёпок с полукруглой (или потайной) головкой, которые устанавливаются в предварительно подготовленное отверстие методом холодной штамповки (клёпки) без нагрева. В профессиональной среде термин часто используется как синоним заклёпки для односторонней или двусторонней установки, применяемой в машиностроении, приборостроении, строительстве и производстве металлоконструкций. Хольнитены обеспечивают неразъёмное соединение листовых материалов, обладают высокой устойчивостью к вибрациям и сдвиговым нагрузкам, а также позволяют соединять разнородные материалы — сталь, алюминий, пластик, композиты.

¶Терминология и происхождение

Название «хольнитен» происходит от немецкого Hohlniete (полая заклёпка) либо от английского hollow rivet — полая заклёпка. В русскоязычной технической литературе термин закрепился в XIX–XX веках, когда в Российской империи активно внедрялись западноевропейские технологии клёпки, особенно в судостроении, мостостроении и вагоностроении. В современной практике под хольнитенами чаще понимают заклёпки с полым стержнем или комбинированные заклёпки (например, вытяжные), которые деформируются при установке и образуют вторую головку (замыкающую).

В ГОСТ и ISO-стандартах хольнитены классифицируются как заклёпки: ГОСТ 10299-80 (заклёпки с полукруглой головкой), ГОСТ 10300-80 (с потайной головкой), а также стандарты на вытяжные заклёпки DIN 7337, ISO 15977 и др.

¶Конструкция и принцип действия

Типовая конструкция хольнитена включает:

• Стержень — цилиндрическая часть, вставляемая в отверстие соединяемых деталей.
• Закладная головка — заранее сформированная головка на одном конце стержня.
• Замыкающая головка — формируется в процессе клёпки на противоположном конце.
• Полость (для полых хольнитенов) — внутренний канал, облегчающий деформацию.

При установке хольнитена применяются следующие методы:

1. Ударная клёпка — с помощью пневмомолотка или клёпального молотка; стержень расклёпывается, образуя замыкающую головку.
2. Прессовая клёпка — на клёпальных прессах и скобах, обеспечивает высокую точность и повторяемость.
3. Односторонняя (вытяжная) клёпка — с использованием специального инструмента (заклёпочника), который вытягивает стержень, деформируя гильзу и формируя замыкающую головку с обратной стороны без доступа к ней.

Последний метод особенно востребован в авиастроении, автомобилестроении и сборке корпусной техники, где доступ к обратной стороне соединения ограничен.

¶Материалы и покрытия

Хольнитены изготавливаются из различных материалов, выбор которых определяется условиями эксплуатации:

Покрытия: цинкование, кадмирование, никелирование, оксидирование, анодирование (для алюминия). В авиации применяются также клеи-герметики, наносимые на стержень перед установкой.

¶Классификация

Хольнитены классифицируют по нескольким признакам:

• По форме головки: с полукруглой, потайной, полупотайной, плоской, бомбовидной головкой.
• По конструкции стержня: сплошные, полые, полупустые, вытяжные (с сердечником), резьбовые (заклёпки-гайки).
• По методу установки: ударные, прессовые, односторонние (вытяжные), взрывные (с зарядом), самопробивные.
• По материалу: стальные, алюминиевые, медные, титановые, комбинированные.
• По назначению: конструкционные, герметизирующие, крепёжно-декоративные.

Отдельно выделяют заклёпки-гвозди (blind rivets) — вытяжные хольнитены, устанавливаемые с одной стороны, и заклёпки с резьбовым сердечником (rivet nuts), формирующие резьбовое отверстие в тонколистовом материале.

¶Применение

Хольнитены используются в следующих отраслях:

• Авиастроение — сборка обшивки, нервюр, лонжеронов; применяются миллионы заклёпок на одно воздушное судно.
• Судостроение — корпусные конструкции, надстройки, внутренняя отделка.
• Автомобилестроение — кузовные панели, рамы, элементы подвески, крепление обшивки.
• Строительство — фасадные системы, кровельные покрытия, вентилируемые фасады, мостовые конструкции.
• Приборостроение и электроника — крепление плат, корпусов, разъёмов.
• Железнодорожный транспорт — вагоностроение, ремонт подвижного состава.
• Бытовая техника и мебель — крепление панелей, фурнитуры.

В России хольнитены производятся рядом предприятий, специализирующихся на крепёжных изделиях, а также импортируются из Китая, Германии, Италии. Крупные потребители — Объединённая авиастроительная корпорация, РЖД, предприятия автомобильной промышленности.

¶Преимущества и ограничения

Преимущества:

• Неразъёмное соединение с высокой устойчивостью к вибрации.
• Возможность соединения разнородных материалов.
• Отсутствие нагрева (в отличие от сварки), что важно для термочувствительных материалов.
• Простота автоматизации и контроля качества.
• Возможность односторонней установки (вытяжные модели).

Ограничения:

• Неразъёмность: демонтаж требует разрушения заклёпки.
• Концентрация напряжений вокруг отверстия.
• Ограничения по толщине пакета и диаметру отверстия.
• Для высоконагруженных соединений требуется расчёт на срез и смятие.
• Электрохимическая коррозия при контакте разнородных металлов без изоляции.

¶Контроль качества и дефекты

Контроль установки хольнитенов включает визуальный осмотр (форма и размер замыкающей головки), измерение высоты головки, проверку на отсутствие трещин и зазоров. Типичные дефекты: недоклёпка (неполная деформация стержня), переклёпка (трещины в головке), смещение отверстий, коррозия. В ответственных конструкциях применяются неразрушающие методы контроля — ультразвуковой, вихретоковый.

¶Источники

• ГОСТ 10299-80. Заклёпки с полукруглой головкой.
• ГОСТ 10300-80. Заклёпки с потайной головкой.
• DIN 7337. Blind rivets.
• ISO 15977. Rivets — Blind rivets.
• Технические справочники по крепёжным изделиям и машиностроению.
• Материалы отраслевых изданий по авиастроению и судостроению.