Essentiële Inzichten in Nieten en Geniete Verbindingen voor Betrouwbare Constructies

Wat zijn nieten?

Nieten is een permanente koude verbindingsproces dat wijd wordt toegepast in de productiewereld. Het is de beste alternatief en voordeliger dan gelaste en gelijmde verbindingen. Voordat het wijdverspreide gebruik van lassen, was nieten de belangrijkste verbindingsmethode gebruikt in de constructie van metalen bruggen, ketels (dichte spanning-ontlasting tot stevige verbindingen), laagdruktanks (die dichte verbindingen vereisen) en hijskranen (sterke verbindingen of spanning-ontlasting).

Vandaag bekijken we de definitie, toepassingen, componenten, diagrammen, typen, operaties en gereedschappen die gebruikt worden voor nieten en geniete verbindingen. Je leert ook de voordelen en nadelen van de verbindingen kennen.

Wat zijn nieten?

Nieten zijn niet-gedraaide bevestigingsmiddelen, meestal gemaakt van staal of aluminium, gebruikt om stukken metaal aan elkaar te verbinden. Ze bestaan uit een voorgevormde kop en een schacht, die in het materiaal of de te verbinden stukken wordt geplaatst. Niette verbindingen worden uitgevoerd met een nietpin en -pistool, en de operatie heet nieten. Hoewel er typen nietpistolen en pinnen zijn, afhankelijk van de toepassing.

Nieten worden gecategoriseerd als bevestigingsmiddelen omdat hun tweede kop op het vrije einde wordt gevormd door een verscheidenheid aan middelen die "zetten" heet. Zie een illustratie van een conventionele niet voor en na het zetten in de onderstaande figuur.

Zoals eerder vermeld, kunnen nieten gemaakt worden uit elk trekbaar materiaal zoals koolstofstaal, aluminium en messing. Echter, diverse coatingen worden aangebracht om de corrosiebestendigheid te verbeteren. Ernstige overweging moet worden gemaakt bij het selecteren van materiaal en coating om de mogelijkheid van corrosie door galvanische werking te voorkomen.

Let op dat een gegeven maat niet even sterk zal zijn als het equivalent gedraaide bevestigingsmiddel.

Toepassingen van nietverbindingen

Hieronder staan de toepassingen van nietverbindingen:

Nietverbindingen zijn permanente verbindingen die voornamelijk gebruikt worden voor het bevestigen van platen en gewalste profielen.

Ze worden gebruikt in overlappende, aansluitende en dubbele dekplaatverbindingen.

Ze kunnen nog steeds gebruikt worden voor het bouwen van een metalen brug, hijskranen, ketels en druktanks. Maar sommige andere verbindingsprocessen kunnen beter dienen.

Nietverbindingen worden gebruikt om materialen te verbinden die niet gelast of verwarmd kunnen worden, zoals dunwandige delen van platenmateriaal in vliegtuigconstructie.

Het wordt gebruikt in de productie van bus- en troleibuscarrosseries om een zwaarbelaste verbinding te creëren.

In essentie worden nieten wijd gebruikt om componenten in vliegtuigen, ketels, schepen, dozen en andere behuizingen te verbinden.

Nieten worden wijd gebruikt omdat ze veel goedkoper te installeren zijn dan andere verbindingsprocessen. De technologische vooruitgang heeft de geautomatiseerde nietmachine gebracht, die in staat is om meer dan duizend nieten per uur te installeren.

Typen nieten

Bolkopnieten:

Bolkopnieten worden gebruikt om delen te verbinden waar een uitstekende kop het werken van de toepassing niet stoort of belemmert. Ze zijn geschikt voor vaste en dichte verbindingen, vanwege het nauwe klemeffect dat ze bieden.

Ingezette kop nieten:

De ingesette kop nieten worden gebruikt om delen te verbinden waarvan de oppervlakken oneffen zijn door uitstekende nietkoppen. Ze zijn niet geschikt voor hoog gespande verbindingen. Hun afgetapte kop gaat in de verbinding, waardoor hun oppervlakken zichtbaar zijn.

Ovale kop ingesette nieten:

De bovengenoemde typen ingesette nieten worden gebruikt om delen met ruwe en oneffen oppervlakken te verbinden. In zo'n toepassing wordt de eis voor een hoogwaardig oppervlak uitgesloten, omdat een oneffen oppervlak zal worden bereikt.

Ketelconstructie niet:

Ketelconstructie nieten bestaan uit bolkopnieten met kegelschacht. Dit maakt het gemakkelijk om nauwkeurig in niet-gelijnde boorgaten te komen. Deze niet wordt vaak gebruikt in de constructie van ketels en drukvaten. Nauwe en vaste verbindingen worden bereikt wanneer de platenranden en nietkoppen worden afgedicht.

Explosieve nieten:

Explosieve nieten worden gebruikt in toepassingen waar het verbindingsproces maar vanaf één kant benaderd kan worden. Dit omvat vliegtuigproductie van lichte metalen constructies. De nieten worden elektrisch ontstoken aan de schacht wat ontploft en verbreedt.

Riemniet:

Een riemniet wordt gebruikt voor het verbinden van zachte materialen zoals leer, vilt, rubber, etc.

Holge niet of buisniet:

Holge of buisvormige nieten worden gebruikt bij het verbinden van gevoelige materialen. Weinig kracht is vereist tijdens de operatie, wat het minder arbeidsintensief maakt.

Pen:

Pennen worden in de precisiemechanica gebruikt omdat hun uitstekende einde fungeert als de schacht van een niet.

Typen geniete verbindingen

Hieronder staan de typen geniete verbindingen gebaseerd op hun classificaties:

Typen geniete verbindingen afhankelijk van hoe de geniete platen worden geplaatst zijn geclassificeerd in twee:

Overlappende verbinding: bij een overlappende verbinding overlappen de werkplaten elkaar, de nieten worden in het overlappende gebied gezet.

Aansluitende verbinding: aansluitende verbindingen zijn typen nieten waarbij de te verbinden platen in uitlijning worden gehouden, aansluitend of aanraakend zonder te overlappen. Een externe plaat wordt ook gebruikt om één of beide kanten van de hoofplaat te bedekken, wat ook met de hoofplaat geniet wordt. Deze verbinding kan duurder zijn, maar sommige toepassingen vereisen het.

Typen geniete verbindingen gebaseerd op het aantal dekplaten. Aansluitende verbindingen zijn verder verdeeld in twee: enkele dekplaat aansluitende verbindingen en dubbele dekplaat aansluitende verbindingen.

Enkele dekplaat aansluitende verbinding: in dit type aansluitende verbinding wordt slechts één dekplaat op de hoofplaat geplaatst.

Dubbele dekplaat aansluitende verbinding: twee dekplaten worden in dit type gebruikt, elk aan één kant van de verbinding.

Diagram van een niet:

Typen geniete verbindingen gebaseerd op hoeveel rijen nieten in de verbinding:

Enkele geniete verbinding: er is slechts één rij in een overlappende verbinding. Een aansluitende verbinding kan ook één rij nieten op elke plaat hebben.

Dubbele geniete verbinding: in dubbele geniete verbindingen worden twee rijen nieten gebruikt in een overlappende verbinding of twee rijen nieten in elke hoofplaat van aansluitende verbindingen.

Let op, er zijn drievoudige en viervoudige geniete verbindingen vergelijkbaar met de bovenstaande uitgelegde.

Typen geniete verbindingen gebaseerd op de rangschikking van aangrenzende rijen nieten:

Ketting geniete verbinding: in deze typen verbindingen zijn de nieten in de aangrenzende rijen tegenover elkaar (in dezelfde dwarslijn).

Zigzag geniete verbinding: in zigzag geniete verbindingen zijn de nieten in aangrenzende rijen niet in kettingrangschikking.

Nietoperaties

Hieronder staan de stapsgewijze operaties die tijdens nieten worden uitgevoerd:

Spannen/boren:

Spannen en boren zijn de eerste operaties die worden uitgevoerd bij het maken van nietverbindingen. De te verbinden platen worden zo strak mogelijk met elkaar gespand om ruimte ertussen te voorkomen. Vervolgens worden ze samen geboord om te zorgen dat er geen verkeerd uitgelijnde gaten zijn. Als er wel zijn, moeten ze uitgeboord worden met een structurele uitboorboor. Nietgaten moeten geboord worden met een iets grotere diameter dan de nietschacht.

Afgraten/inkerven:

De volgende operaties die overwogen moeten worden bij het maken van nietverbindingen zijn afgraten of inkerven. Een inkervende frees wordt altijd gebruikt om de nietgaten te ontgraten met een 75° inkervende frees.

Invoegen/zetten:

Dit is het moment dat de nietpin in het boorgat in de werkstukken wordt gezet. Met de slag van een hamer of nietpistool op de nietzetter, worden de platen samengeperst terwijl de zetterkop naar het werkstuk comprimeert.

Opdikken:

Opdikken wordt bij het nietproces uitgevoerd door een paar hamerslagen nauwkeurig in de richting van de longitudinale as tot het boorgat gevuld is.

Vormen/koppen:

Vormen is een stabiele klop of slagen rond de nietkop zodat een bolkop ontstaat.

Koppen:

Bij de ingesette kop typen nieten kan de nietkop direct in de inkerving worden gedreven door de kopoperaties.

Afwerkvorming van de sluitkop:

Met voldoende voorvormingsoperaties op de sluitkop, wordt de nietkop afgewerkt door de nietkopper.

In essentie wordt handmatig nieten uitgevoerd in koude toestand, als de staalniet tot ongeveer 8mm in diameter. Echter, dikke nieten moeten in roodgloeitoestand worden gedaan. Niet-ferrometalen nieten worden ook in koude toestand verwerkt na een aanlaasproces.

Materialen worden hard en broos bij alle koude bewerking van staal of niet-ferrometalen, vooral als de geniete verbindingen gevormd worden door veel hamerslagen. Om deze materialen zo taai en elastisch mogelijk te houden, zullen weinig en goed gerichte slagen worden gebruikt bij het maken van de verbindingen.

Niet/nietverbinding gereedschappen

Hieronder staan de verschillende typen gereedschappen die gebruikt worden voor nietoperaties:

Niethamer:

Een van de grootste nietgereedschappen is de hamer. Slotenmakershamers worden hier gebruikt en wegen tussen 50g en 200g, terwijl handhamers tussen 200g en 400g wegen. Ingenieurs maken ook goed gebruik van deze hamer.

Nietzetter:

Een nietzetter wordt gebruikt voor het zetten van de zetkop op het werkstuk en ook voor het persen van de te nieten platen naar elkaar toe. De kopboor is gemaakt van hard materiaal.

Nietkopper:

De kopper lijkt veel op de zetters maar wordt voor een ander doel gebruikt. De kopper wordt gebruikt voor het afwerken van de sluitkop van bolkop typen nieten nadat deze voorgevormd is met een hamer. De kopvertieving is gehard en gepolijst, wat het een goede uiterlijke vorm geeft.

Nietsteun (tegenhouder):

Nietsteunen zijn speciale typen nietgereedschappen die de zetkop van een bolkopniet ontvangen. Het is uitgerust met een kopvertieving. Sommige vaste nietsteunen zijn beschikbaar voor spannen in een schroefbank, en sommige zijn zelfs ontworpen om afgesteld te worden.

Spangereedschappen:

Spannietgereedschappen worden ook klemhaken genoemd omdat ze gebruikt worden om de platen samen te persen met hun tanden. Nietpennen worden uitgevoerd wanneer een rond materiaal een klem is.

De volgende zijn de nietgereedschappen die vereist zijn bij het uitvoeren van warme nieten:

• Smidsvuur – wordt gebruikt voor het verwarmen van de nieten.
• Nietklem – gebruikt voor het vasthouden van de warme nieten.
• Niettangen – is voor het uithalen van de nieten uit het vuur.

Gemechaniseerde nieten gebruiken de volgende apparatuur:

• Hydraulische nietmachine
• Pneumatische nietmachine

Voordelen en nadelen van geniete verbindingen

Voordelen

Hieronder staan de voordelen van een geniete verbinding in hun verschillende toepassingen:

• Nieten is een goedkope verbindingsmethode. Dat wil zeggen, de productie van een niet is goedkoop.
• Zowel ferrometalen als niet-ferrometalen kunnen met nieten worden verbonden
• Nieten kan op niet-metallische materialen zoals hout, kunststof, asbestplaten, etc. worden uitgevoerd.
• Ongelijksoortig materiaal kan met nieten worden verbonden, bv. aluminiumplaat met koperplaat
• Er is de mogelijkheid om verbindingen te maken ongeacht de locatie (verticaal, bovenkopf, etc.)
• Niet gevaarlijk omdat geen gas en rook worden geproduceerd zoals bij lassen.
• Het verbindingsproces is omgevings- en gebruiksvriendelijk.
• Geniete verbindingen presteren goed en zijn betrouwbaarder in toepassingen waar de verbinding blootgesteld is aan trillingen en stootkrachten.
• Goede vermoeidingsweerstand en hoge afschuifsterkte.
• Het dient goed in lichtere toepassingen omdat bouten en schroeven zwaarder kunnen zijn.
• Geniete verbindingen bezitten ook hoge weerstand tegen atmospherische en chemische corrosie.
• Het thermische effect is minimaal aangezien er geen smelting van metaal en oneffen verwarming en afkoeling is. Dit veroorzaakt weinig tot geen schade aan beschermende coatings van het materiaal
• In tegenstelling tot lasinspectie, is het gemakkelijker uit te voeren op geniete verbindingen.
• Ontkoppelen van geniete verbindingen veroorzaakt minder schade vergeleken met lassen of andere methoden.

Nadelen:

Ondanks de voordelen van geniete verbindingen treden nog steeds beperkingen op. Hieronder staan de nadelen van geniete verbindingen in hun verschillende toepassingen:

• Nieten neemt meer arbeidstijd in beslag dan lassen. Dit komt doordat extra operaties zoals boren, inkerven, etc. vereist zijn.
• De arbeidskosten van nieten zijn hoog.
• Gaten van de verbinding kunnen de dwarsdoorsnede van de platen verzwakken.
• Spanningsconcentratie bij de nietgaten van metalen platen.
• Het heeft meer gewicht dan gelaste verbindingen door dekplaat en nieten.
• De verbinding is bulker dan andere methoden zoals lassen en hardloten.
• Uitstekende nieten beïnvloeden ook de esthetische uitstraling.
• Typisch maken geniete verbindingen geen dichte of lekvrije verbindingen, tenzij warme nieten worden gedaan of dichtingsmiddel samen met de niet wat duurder zal zijn.
• De operatie is lawaaieriger dan lassen door het klapgeluid van de hamer.

Conclusie

Onder de verbindingsprocessen vandaag is nieten een van de meest voorkomende en uitgevoerde typen omdat het goed dient in verschillende toepassingen. In dit artikel hebben we de definitie, toepassingen, functies, componenten, diagrammen, typen, operaties en gereedschappen voor nieten en geniete verbindingen onderzocht. We hebben ook de voordelen en nadelen van de nietverbindingen uitgelegd.

Ik hoop dat je de lezing genoten hebt. Deel dit artikel gerust met andere technische studenten. Dank je wel!