Нит и занитване — вид крепеж, принцип на работа и приложения

Нит и занитване: видове крепеж, принцип на работа, история и съвременни приложения в корабостроене, мостостроене и авиация.

Нитът е вид болт, който съединява метални плочи. Занитването е основен метод за изграждане на метални кораби, мостове и много други сложни метални обекти. Той е разработен в началото на индустриалната революция от по-ранни идеи. Вече не е основен метод за закрепване на метали, но примери за него могат да се видят по целия свят.

Как работи занитването

Основната идея е проста: нитът се прокарва през предварително пробити отвори на двете съединявани детайли и след това единият му край (или и двата, в зависимост от типа) се деформира така, че да задържи частите плътно. В традиционния процес на горещо занитване нитът се нагрява до червено и след забиване придобива формата на „дъмбел“, която държи двата метални листа заедно. Автоматичен чук или ръчен чук се използва за оформяне на крушка на обратната страна (бакшплит), която е встрани от удара. Процесът при големи конструкции (например при строителството на кораби) е шумен и изисква координация, а при охлаждане нитът създава предварително напрежение, което допълнително стяга връзката.

Работата на нитача е била квалифицирана. Мъжете често работеха в екипи по четирима: двама, които нагряваха нита и го подаваха, един който държеше нита на място и един, който използваше чука (бътън) или машината за оформяне. Поради трудоемкостта и необходимостта от специализирани умения този процес е бил скъп, дори когато е бил съкратен чрез механизиране на нагряването и чукването.

Видове нитове

• Цели (солидни) нитове — най-често срещаните; изискват оформяне на единия край (бък) след вкарване.
• Слепи (blind/pоп) нитове — използват се когато достъпът до обратната страна е невъзможен; популярни в строителството и автомобилостроенето.
• Полутубуларни нитове — имат частично пробит край, което улеснява деформацията; ползват се за тънки материали и електроника.
• Високоякостни структурни нитове — за натоварени връзки, изискващи голямо сечение и издръжливост.
• Задвижващи (drive) нитове — поставят се с еднократен удар; често за временни или икономични приложения.
• Фланцови и потапящи (flush) нитове — оформят се така, че главата да е изравнена с повърхността (важно в аерокосмическата индустрия).

Материали и свойства

Нитовете могат да бъдат изработени от стомана (включително закалена), неръждаема стомана, алуминий, мед, месинг и сплави. Изборът зависи от изискванията за якост, корозионна устойчивост, електрическа проводимост и съвместимост с материала на свързваните части (за да се избегне галванична корозия).

Студено и горещо занитване

При горещото занитване нитът се нагрява преди оформяне; това улеснява деформацията и позволява по-плътно съединение с предварително хлабаво пасване. При студено занитване (cold riveting или cold forming) нитът се деформира без предварително нагряване — методът е бърз и икономичен за по-малки нитове и по-меки материали.

Инструменти и оборудване

• Ръчни и пневматични нитачки (riveters / rivet guns)
• Машини за горещо занитване и автоматични сериини установки
• Чукове и бакшпитове (bucking bars) за оформяне на обратната глава
• Позиционери и фиксатори за поддържане на детайлите в правилна позиция

Приложения

Занитването се използва или е използвано в:

• Корабостроене и морска конструкция
• Мостове и големи стоманени конструкции
• Аерокосмическата индустрия — където ниско тегло и устойчивост при умора са критични (затова и до днес в самолетостроенето се използват специални нитове)
• Железопътен транспорт и вагони
• Автомобилна промишленост (особено при тънки ламарини и вътрешни конструкции)
• Електроника и бяла техника — придатъци и декоративни елементи

Предимства и недостатъци

• Предимства: постоянно (неразглобяемо) съединение, добро поведение при умора (при правилен избор), възможност за съединяване на различни материали, лесна инспекция при визуален контрол или чрез почукване.
• Недостатъци: трудоемко при традиционни методи, добавено тегло (в сравнение с някои модерни технологии), невъзможност за лесно разглобяване без разрушаване на нита, потенциал за корозия при неправилна селекция на материали.

Проверка и инспекция

Нитовете традиционно могат да се тестват просто чрез почукване: плътен, добре поставен нит издава ясен, звънлив звук, докато разхлабен нит звучи глухо. Съвременните методи включват:

• Ултразвуково изпитване
• Електромагнитни (епк) и вихрови токови методи
• Рентгенография или радиография за критични структурни възли
• Визуална инспекция и измерване на предварителната деформация/сечение

История и развитие

Занитването се развива интензивно през 19-ти и началото на 20-ти век и е ключово за индустриализацията — от параходостроенето до виадукти и фабрични сгради. По-късно, с разпространението на заваряване и високо-якостни болтове, то започва да се използва по-малко за големи стоманени конструкции. Все пак в някои отрасли, като авиацията, нитоването остава предпочитан метод поради своята комбинация от надеждност и контрол върху умората.

Съвременни алтернативи и комбинирани решения

Днес занитването често се заменя или комбинира със:

• Заваряване (електрическо, газово, фрикционно и т.н.)
• Високоякостни болтови съединения
• Лепила и структурни адхезиви (особено при композити)
• Фрикционно-заваряване и заваряване с триене за алуминиеви летателни конструкции

Поддръжка и безопасност

При работа със занитване трябва да се следи за защита от високи температури (при горещо занитване), шум и вибрации. Редовните инспекции за корозия, пукнатини и разхлабване са задължителни в критични конструкции. При необходимост нитът се заменя — това обикновено включва пробиване на стария нит и поставяне на нов.

В заключение, занитването е проверен във времето метод за трайно съединяване, с разнородни видове и приложения. Макар че е до голяма степен заместено в масовото строителство от модерни технологии, то остава незаменимо в специфични отрасли и ситуации, където комбинацията от ниско тегло, устойчивост при умора и надеждност е решаваща.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява нитът?

В: Кой е основният метод за изграждане на метални предмети по време на индустриалната революция?

В: Как се заковава нитът?

Въпрос: Какво се използва, за да се засили металът по време на процеса на занитване?

В: Защо работата на нитача се смята за квалифицирана?

В: Как могат да се тестват нитовете?

В: Къде се използват нитовете днес?

Търсене по буква