ДЮБЕЛЬ

Изобретение относится к области машиностроения и строительства, а именно к конструкции крепежных изделий для соединения деталей с основанием путем забивки.
Известен дюбель, содержащий головку, стержень и острие, на стержень которого нанесены витки резьбы (патент США № US 6805525, В2, 19.10.2004).
Недостаток конструкции - нетехнологичность изготовления штамповкой, предназначен для сквозного, а не глухого проникновения в металл, обладает увеличенной сопротивляемостью внедрению.
Известен дюбель, содержащий головку, стержень и острие, на стержень которого нанесены витки резьбы и зазубрины (патент США № US 720761, B2, 24.03.2007).
Недостаток конструкции - нетехнологичность изготовления штамповкой, предназначен для сквозного, а не глухого проникновения в металл, зазубрины сильно увеличивают сопротивляемость внедрению.
7
Известен дюбель, содержащий головку, стержень и острие, причем участок стержня, примыкающий к острию, выполнен меньшего диаметра, чем остальной участок стержня, и плавно соединен с последним (патент РФ на полезную модель №38205, МПК F16B 13/00, 27.05.2004).
Недостатки конструкции - пониженная прочность участка, примыкающего к острию, в связи с меньшими размерами поперечного сечения, что повышает вероятность разрушения дюбеля в этом месте, низкая несущая способность в металлическом основании.
Задачей настоящего технического решения является повышение устойчивости, проникающей способностей дюбеля и прочности соединения типа металл-металл несквозным пробитием путем разработки конструкции дюбеля с пробивной частью специальной конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что дюбель изготовлен из высокопрочных сталей и содержит головку, стержень, острие, участок стержня, примыкающий к острию, при этом острие выполнено в виде остроконечного конуса, участок стержня, примыкающий к острию, содержит элемент, образованный дугой окружности, и цилиндрический элемент с диаметром, равным 1,15÷1,20 диаметра стержня, длина острия и примыкающего к нему участка стержня равна 1,7÷2,2 диаметра стержня, а длина сигмоидального сопряжения равна 0,15÷0,25 диаметра стержня.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид дюбеля с центрирующей шайбой. На фиг.2 представлен разрез скрепленных дюбелем металлических конструкций.
Дюбель (фиг.1) выполнен в виде стержня 1 цилиндрической формы, один конец которого снабжен головкой 2, а другой - острием 3. Участок стержня 1, примыкающий к острию 3, выполнен из расположенных последовательно от острия элемента 4, образованного дугой окружности, и цилиндрического элемента 5. Участок стержня, примыкающий к острию, соединяется со стержнем сигмоидальным сопряжением 6. На цилиндрическом элементе фиксируется центрирующая шайба 7.
Дюбель работает следующим образом, пороховой пистолет ударяет плунжером по головке дюбеля 2 и дюбель, приставленный к скрепляемым конструкциям, проникает в металл с помощью острия 3. Элемент 4, образованный дугой окружности, обеспечивает малое лобовое сопротивление, а цилиндрический элемент 5 и сопряжение 6 обеспечивает при пробитии локализацию деформаций и трения, так как основной стержень 1 меньшего диаметра не участвует в процессе деформации и не создает дополнительного трения. Центрирующая шайба 7 проходит к головке дюбеля до упора. После пробития цилиндрический участок 5 обеспечивает надежную фиксацию дюбеля в основании.
Технический результат обеспечивается тем, что пробивная часть специальной конструкции уменьшает сопротивление пробиваемой среды за счет того, что острие в виде остроконечного конуса проникает в металл без разрушения и пластических деформаций, а элемент, образованный дугой окружности, имеет малое лобовое сопротивление. При пробитии существенно снижаются потери энергии на трение за счет того, что трение локализуется только на острие и примыкающем участке, трение на стержне при пробитии практически отсутствует в виду меньшего, чем у пробивной части диаметра. Помимо уменьшения энергии на преодоление трения значительно уменьшается необходимая энергия на реализацию пластических деформаций, поскольку кинематика течения пробиваемого металла становится более свободной и материал имеет возможность затекать в образующийся зазор между цилиндрическим элементом и стержнем. В результате изложенного использование данного дюбеля при пробитии более хрупких металлических оснований уменьшает трещинообразование за счет локализации деформации. Толщина соединяемых металлических конструкций в виду лучшего проникновения может быть существенно увеличена.
Прочность соединения улучшается за счет того, что после пробития материал соединяемых конструктивных элементов обтекает цилиндрический стержень дюбеля, и цилиндрический элемент с большим, чем у стержня диаметром, обеспечивает надежную фиксацию. Прочность соединения данной конструкцией дюбеля сохраняется даже при релаксации сжимающих напряжений в течение продолжительного времени. Форма всех элементов данного дюбеля технологична для изготовления методами обработки давлением.
Соотношение диаметров цилиндрического элемента и стержня установлено таким, чтобы обеспечить высокую прочность соединения и незначительный прирост сопротивляемости при проникновении в металл.
Дюбель данной конструкции вводится в металлическое основание из любых конструкционных сталей ручным или стоечным монтажным пистолетом.
Результаты испытаний дюбелей 4,5×40 мм данной конструкции показали, что прочность соединения с металлическим основанием из стали ст3 увеличилась на 30%, сопротивляемость введению уменьшилась на 46%.