Kniedė — tvirtinimo elementas: kas tai, istorija, rūšys ir panaudojimas

Kniedė – tvirtinimo elementas nuo pramonės revoliucijos iki lėktuvų: sužinokite kniedžių istoriją, rūšis, kniedijimo technikas ir praktinį panaudojimą.

Kniedė - tai varžtas, kuriuo sujungiamos metalo plokštės ar kiti konstrukciniai elementai. Tradiciškai kniedžiai buvo plačiai naudojami metalinių laivų, tiltų, anglių kasyklų įrangos ir garo katilų statyboje; kniedijimas buvo pagrindinis tvirtinimo būdas pramoninės revoliucijos ir XX a. pradžios metu. Nors daugelyje sričių kniedijimą pakeitė suvirinimas arba didelio atsparumo varžtai, kniedės vis dar plačiai taikomos ten, kur reikalingas mažas svoris, didelis patikimumas arba specifinė montavimo sąlyga – pavyzdžiui, lėktuvuose, architektūroje ir restauracijoje.

Kaip veikia tradicinis karštasis kniedijimas

Pagrindinė senesnė kniedijimo idėja – įkalti metalinę kniedę į paruoštą kiaurymę, o galus deformuoti (užkalti), kad susidarytų tvirtas, mechaninis sujungimas. Tradicinis procesas vyksta taip:

• Kniedė įkaitinama iki raudonumo (karšta kniedė).
• Karšta kniedė įsodinama pro sujungiamas plokštes.
• Viena pusė laikoma tvirtai, o kitoje pusėje specialiu instrumentu (automatinis plaktukas arba rankinis kūjis su „bucking“ plokštele) užkalamas formuojant hantelio arba svogūnėlio formos galą.
• Metalui atvėsus, deformuotas galas susitraukia ir sudaro sandarų, stiprų mechaninį sujungimą.

Šis darbas anksčiau buvo labai triukšmingas ir fizinis: komandoje dažnai dirbdavo keturi žmonės – du ruošdavo ir kaitindavo kniedes, o du jas užkalė. Dėl šio darbo intensyvumo ir reikalaujamos kvalifikacijos kniedijimas buvo brangus.

Šaltasis kniedijimas ir modernios technologijos

Šiuolaikinės technologijos leidžia kniedžius montuoti be kaitinimo ar net be pasiekimo kitos pusės (blind kniedės). Pagrindiniai šaltieji metodai:

• Blind (pop) kniedės – montuojamos iš vienos pusės, viduje turi stūmoklį, kuris deformuoja korpusą. Naudojamos sunkiai prieinamose vietose ir lengvoms bei vidutinėms apkrovoms.
• Split arba drive kniedės – turi specialų galą, kuris suspaudus išsiskleidžia ir fiksuoja kniedę.
• Tubulinės (bush) kniedės – turi ertmę ir deformuojasi į skvarbą; tinkamos ploniems arba trapiesiems lakštams.
• Self-piercing riveting (savitvertės kniedės) – automobilų pramonėje populiarus metodas, kai kniedė praspaudžia ir sujungia lakštus be išankstinio skylių gręžimo.

Kniedžių rūšys

• Solid (kietosios) kniedės – tradicinės, montuojamos kalant, labai tvirtos ir naudojamos struktūrinėms jungtims (tiltai, laivai).
• Blind (pop) kniedės – montuojamos iš vienos pusės, įvairių dydžių ir medžiagų.
• Rivnut / nutsert – srieginė įsukama kniedė tvirtinimui plonuose skardos sluoksniuose.
• Tubulinės ir flanged kniedės – skirtos silpnesniems arba kompozitiniams lakštams.
• Counter-sunk / flush kniedės – montuojamos į nuleistą kiaurymę, kad galas būtų lygus plokštumos paviršiui (naudojama aeronautikoje ir entuziastų restauracijoje).

Medžiagos ir dydžiai

Kniedės gaminamos iš įvairių metalų – plienas, nerūdijantis plienas, aliuminis, varis, žalvaris ir specialūs lydiniai. Pasirenkama medžiaga priklauso nuo apkrovos, korozijos aplinkos ir jungiamų medžiagų (pvz., aliuminio kniedė prie plieno gali sukelti galvaninę koroziją, todėl dažnai pasirenkamas nerūdijantis arba izoliacinis sprendimas).

Privalumai ir trūkumai

• Privalumai:
  • Patikimi, nuoseklūs sujungimai, atsparūs vibracijoms.
  • Tinka medžiagoms, kurios negali būti suvirintos (kompozitai, kai kurios aliuminio konstrukcijos).
  • Greitas ir patikimas montavimas pramoninėse sąlygose (naudojant automatizuotas linijas).
• Trūkumai:
  • Dažnai sunkiau pasiekti nei suvirinimą, reikalauja paruoštos kiaurymės arba specialios įrangos.
  • Dažnai traktuojamas kaip nuolatinis sujungimas – norint išardyti, reikia gręžti ar lūžti kniedę.
  • Karštasis kniedijimas – intensyvus darbas ir didelės darbo sąnaudos.

Panaudojimas

Kniedės naudojamos daugelyje sričių:

• Istorinė ir struktūrinė inžinerija – laivai, tiltai, garo katilai (daug žymių pavyzdžių, kuriuos galima pamatyti muziejuose ir restauracijose).
• Aviacija – dėl lengvumo ir patikimumo struktūrinėse jungtyse (ypač aliuminio konstrukcijose).
• Automobilių pramonė – specialios savitvertės kniedės ir self-piercing technologijos sujungiant skirtingas medžiagas.
• Architektūra ir fasadai – dekoratyvios ir struktūrinės kniedės.
• Namų remontas ir buitiniai prietaisai – pop kniedės (pop rivets) dažnai naudojamos ištisai.

Patikrinimas ir priežiūra

Kniedžių sujungimų kokybę galima tikrinti keliais būdais:

• Paprasčiausias būdas – bakstelėti kniedę: gerai įstatyta kniedė skleidžia aiškų, „kietą“ skambesį, o laisva ar blogai užkalta kniedė – „minkštesnį“ arba tuštesnį garsą.
• Vizualinis patikrinimas – ar nėra plyšių, deformacijų, korozijos aplink kniedę.
• Nondestrukcinės bandymo priemonės – ultragarso ar rentgeno tyrimai didelio atsakingumo konstrukcijose, ypač istoriniuose objektuose.

Priežiūra apima periodinį patikrinimą, korozijos kontrolę ir, prireikus, kniedžių keitimą ar užpildymą specialiomis užpilomis.

Saugumas ir darbo organizavimas

Karšto kniedijimo metu būtina laikytis saugos priemonių: apsauga nuo karščio, akių ir klausos, tinkama darbo vietos ventiliacija. Mechanizuotos kniedžių montavimo įrangos naudojimas sumažina fizinį krūvį ir didina montavimo tikslumą, tačiau reikalauja įgūdžių operatoriui ir priežiūros.

Kada verta rinktis kniedes?

Kniedės yra tinkamas sprendimas, kai:

• Reikia jungties, atsparios vibracijai ir nuovargiui.
• Sujungiamoms medžiagoms netinka suvirinimas arba jis yra neekonomiškas.
• Montavimo vieta yra prieinama tik iš vienos pusės (naudojant blind kniedes).
• Reikia estetinės arba istorinės autentiškumo atitikties (restauracija).

Apibendrinant, kniedė yra tradicinis ir vis dar plačiai naudojamas tvirtinimo elementas, turintis savo vietą šiuolaikinėje pramonėje — nuo architektūros ir aviacijos iki restauracijos ir lengvosios gamybos. Nors daugelyje sričių ją pakeitė modernūs sujungimo būdai, tinkamai pasirinkta ir sumontuota kniedė suteikia ilgaamžiškumą ir patikimumą.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra kniedė?

K: Koks buvo pagrindinis metalinių daiktų gamybos būdas pramonės revoliucijos metu?

K: Kaip įkalama kniedė?

Klausimas: Kas buvo naudojama metalui priversti stovėti vietoje kniedijimo proceso metu?

K: Kodėl kniedytojo darbas buvo laikomas kvalifikuotu?

K: Kaip galima išbandyti kniedes?

K: Kur šiandien vis dar naudojamos kniedės?

Paieška pagal raidę