С тех пор, как в 1994 г. Audi выпусти­ла свой первый автомобиль модели Audi A8 в полностью алюминиевом кузове, ценность алюминия в автомобильной промышленности существенно возросла. Добиться сокращения выбросов углекислого газа можно за счёт сокращения потребления топлива, а значит уменьшения веса автомобиля, поэтому выбор в пользу алюминия очевиден.

Однако у этого металла есть свои недостатки. Один из них – сложность сварки алюминия, а также невозможность сварки алюминия и стали. В решении этой проблемы может помочь компания STANLEY ­Engineered Fastening.

Компания, являющаяся дочерним предприятием американского гиганта инструментальной промышленности Stanley Black & Decker, по-прежнему известна большинству жителей Европы под старым названием – Tucker. Она специализируется на разработке систем крепежа. Сегодня особое внимание уделяется автомобильной промышленности, и в ассортименте продукции представлены привариваемые шпильки, крепёжные детали из пластика, потайные заклёпки, самопроникающие заклёпки и многое другое, что так необходимо в этой отрасли.

По словам президента компании Global Automotive Манфреда Мюллера, для соединения между собой листов алюминия или алюминиевых деталей с деталями из других материалов использование самопроникающих заклёпок – самый оптимальный вариант. «Заклёпка проходит через верхний слой и затем закрепляется в нижних слоях, – объясняет Мюллер. – За счёт этого крепление становится очень прочным. По сравнению с потайными заклёпками, использование самопроникающих заклёпок не требует предварительной подготовки отверстий, упрощает процедуру установки и обеспечивает полную непроницаемость для жидкостей и газа».
Впервые этой идеей заинтересовались при проектировании модели автомобиля Audi A8.

В то время самопроникающие заклёпки устанавливались посредством гидравлики, но для Tucker этот способ был неудобен. «У наших специалистов был богатый опыт выполнения электросварочных работ, поэтому мы решили разработать электромеханическую систему», – говорит Мюллер.

Совместно с SKF был разработан шпиндель, надёжно прижимающий заклёпку. Электродвигатель и зубчатая передача запускают планетарную роликовинтовую передачу производства SKF, которая, в свою очередь, оказывает давление на заклёпку.

«Вы сами можете установить необходимые значения давления и скорости», – рассказывает Мюллер. Свен Вениг, менеджер отдела продаж из подразделения прецизионного оборудования SKF в Германии и Швейцарии, рассказывает о возможности достижения максимального давления даже при выключенном устройстве. «Это обеспечивается за счёт 100 % нагрузки пресса в каждой точке и при каждом скоростном режиме толкателя, при этом электроэнергия используется только при работе двигателя».

Первые клепальные машины появились в начале 90-х гг. С тех пор пришлось внести ряд поправок в систему подачи заклёпок и программное обеспечение, разработанное для мониторинга процесса. Устройства могут взаимодействовать с роботизированным оборудованием: на сборочной линии порядка 250 роботов могут собирать алюминиевые корпуса автомобилей, на которые могут устанавливаться до 3500 заклёпок. Каждый шпиндель должен быть сконструирован в соответствии с выполняемой им задачей. Для удовлетворения разных требований, предъявляемых к физическим характеристикам применяемых листов, разработан широкий ассортимент С-образных рам различных габаритов и форм, в которые устанавливаются листы. Дополнительно могут быть разработаны элементы особой формы, в соответствии с которыми необходимо модифицировать конструкцию рамы перед началом процесса клёпки.

«Рамы отливаются из специальной стали и должны выдерживать тяжёлые нагрузки», — объясняет директор завода Буркхард Бютц. Если систему готовят к работе, С-образные рамы необходимо точно выровнять по верхнему и нижнему краю, несмотря на воздействие тяжёлых нагрузок. «Их вес может достигать 600 килограммов», – говорит менеджер по закупкам Карстен Хесс.

В дальнейшем величина усилия, применяемого клепальными машинами, может увеличиваться. «Использование стали повышенной прочности для снижения веса получает всё большее распространение, – продолжает Мюллер. – Заклёпка должна проникать через тонкий, но прочный слой стали. Поэтому шпиндель должен сдерживать мощное усилие, помогая заклёпке находиться под контролем. При этом сама заклёпка должна быть достаточно прочной, чтобы пробить сталь, и достаточно пластичной, чтобы закрепиться в алюминии».

Планетарные роликовинтовые передачи SKF
Планетарные роликовинтовые передачи обес­печивают очень точный контроль линейного перемещения. Они состоят из ходового винта, планетарных роликов и гайки. На каждом из этих компонентов есть сопряжённая резьба. При повороте гайки возникает линейное перемещение ходового винта без осевого люфта. Резьба обеспечивает большую площадь контакта и повышает способность выдерживать нагрузку. Высочайшая точность планетарной роликовинтовой передачи обеспечивает контроль над давлением и скоростью перемещения.