Текст книги "Работы по металлу"

Свинец – самый тяжелый из мягких металлов (удельный вес 11 г/см²). Свинец очень пластичен, поэтому легко поддается механической обработке ручным инструментом. Еще одно качество, обусловившее использование свинца в домашних слесарных работах, – его хорошая плавкость.

Олово (удельный вес 5,8 г/см²), хорошо поддающееся ковке и другим видам механической обработки, к тому же имеет невысокую температуру плавления, что позволяет домашним умельцам не только обрабатывать готовые заготовки, но и самостоятельно производить их отливку.

Виды предварительной обработки заготовок

Если листовой металл или трубы, которые используются в работе, не имеют видимых повреждений, а именно: листы ровные; трубы не погнутые; металл чистый, без следов ржавчины, окалины и т. д., то это, конечно, идеальный вариант. Но чаще всего домашний слесарь норовит из ничего сделать нечто, поэтому материалом ему служат всевозможные отходы, или бывшие в употреблении листы металла, или трубы. В этом случае, прежде чем приступить к слесарной обработке, следует материал должным образом подготовить: выправить, отрихтовать, промыть, зачистить окалину, а возможно, и удалить лак, краску или шпатлевку.

Правку применяют в тех случаях, когда нужно устранить искажение формы заготовки – волнистость, коробление, вмятины, искривления, выпучивания и т. д. Металл можно править как в холодном, так и в нагретом виде. Нагретый металл правится легче, что справедливо и в отношении других видов его пластического деформирования, например гибки.

В домашних условиях правку нужно производить на наковальне или массивной плите из стали или чугуна. Рабочая поверхность плиты должна быть ровной и чистой. Чтобы шум от ударов был менее громким, плиту следует устанавливать на деревянном столе, с помощью которого, кроме того, можно выравнивать плиту, чтобы она находилась в горизонтальном положении.

Для правки необходим специальный слесарный инструмент. Нельзя производить ее любым молотком, который есть под рукой, металл может не только не выправиться, но и получить еще большие дефекты. Молоток должен быть изготовлен из мягкого материала – свинца, меди, дерева или резины. Кроме того, нельзя править металл молотками с квадратным бойком: он будет оставлять на поверхности следы в виде забоин. Боек молотка должен быть круглым и отполированным.

Кроме молотков, применяются деревянные и металлические гладилки и поддержки. Они используются для правки тонкого листового и полосового металла. Для правки закаленных деталей с фасонными поверхностями существуют правильные бабки.

Не стоит, наверное, напоминать, что правку (рихтовку) металла нужно производить в рабочих рукавицах независимо от того, сложная работа или нет, большая заготовка или маленькая и сильно ли она искривлена.

Чтобы проверить кривизну заготовки, нужно уложить ее на гладкую плиту той поверхностью, которая после правки должна представлять собой плоскость. Зазор между плитой и заготовкой покажет степень искривленности, которую нужно устранить. Изогнутые места необходимо отметить мелом – так гораздо легче наносить удары молотком, чем при ориентировке только на заметную глазом кривизну.

Правка полосового металла, изогнутого в плоскости, – это наиболее простая операция. Изогнутую заготовку нужно расположить таким образом, чтобы она имела две точки соприкосновения с наковальней. Удары молотком или кувалдой нужно наносить по наиболее выпуклым местам и уменьшать силу ударов по мере того, как выпуклости становятся меньше. Не следует наносить удары только с одной стороны заготовки – металл может выгнуться в обратную сторону. Чтобы этого не случилось, заготовку нужно время от времени переворачивать. По той же причине не стоит наносить несколько ударов подряд по одному и тому же месту.

Если имеется несколько выпуклостей, сначала необходимо выправить края заготовки, а затем ее середину.

Правка круглого металла. Этот вид работы в основном похож на правку полосового металла. Для этого нужно отметить неровные места мелом и расположить заготовку выпуклостью вверх, удары наносить по выпуклой части от краев изгиба к середине выпуклости. Когда основное искривление окажется выправленным, силу ударов нужно уменьшить и периодически поворачивать металлический прут вокруг его оси, чтобы не допустить искривления в обратную сторону.

Металлические пруты квадратного сечения нужно править в такой же последовательности.

Правка металла, скрученного по спирали, производится методом раскручивания. Для того чтобы выпрямить кривизну, нужно один конец скрученного металла зажать в большие тиски на слесарном столе, другой – в ручные тисочки. Раскрутив металл до той степени, которую можно проконтролировать на глаз, нужно продолжить правку на гладкой выверенной плите обычном методом, контролируя кривизну на просвет.

Правка листового металла

Сложность правки листового металла зависит от того, какого типа дефект имеет лист – волнистость кромки, или выпуклость, или вмятину в середине листа, или то и другое одновременно (рис. 15).

Рис. 15. Приемы правки листового металла: а – при деформированной середине листа; б – при деформированных краях листа; в – с использованием деревянной гладилки; г – с использованием металлической гладилки.

Во время правки выпуклости нужно наносить удары, начиная от края листа по направлению к выпуклости (рис. 15 а, б).

Наиболее распространенная ошибка заключается в том, что самые сильные удары наносятся по тому месту, где выпуклость наибольшая, а в результате на выпуклом участке появляются небольшие вмятины, которые еще более осложняют неровную поверхность. Кроме того, металл в таких случаях испытывает очень сильную деформацию на разрыв. Поступать нужно как раз наоборот: удары должны становиться слабее, но чаще, по мере того как правка приближается к центру выпуклости. Лист металла нужно постоянно поворачивать в горизонтальной плоскости, чтобы удары равномерно распределялись по всей его поверхности.

Если лист имеет не один выпуклый участок, а несколько, нужно сначала свести все выпуклости в одну. Для этого наносят удары молотком в промежутках между ними. Металл между выпуклостями растягивается, и они объединяются в одну. Затем нужно продолжать правку обычным способом. Если середина листа ровная, а края искажены волнами, то последовательность ударов при правке должна быть противоположной: их следует наносить, начиная от середины, продвигаясь к изогнутым краям (рис. 15, б). Когда металл в середине листа растянется, волны на его краях исчезнут.

Очень тонкие листы невозможно править даже молотками из мягкого материала: они не только оставят вмятины, но могут и порвать тонкий металл.

В этом случае для правки применяют бруски-гладилки из металла или дерева, которыми лист выглаживают с обеих сторон, периодически его поворачивая. Качество правки можно проконтролировать с помощью металлической линейки.

Тот, кто брался за правку стального листа, знает, что это работа достаточно трудная: пока выправляешь один изгиб, на листе появляются другие. Однако этого можно избежать и тем существенно облегчить работу. Стальной лист нужно уложить для правки не на гладкую плиту, как это обычно делается, а на плиту-подкладку со множеством мелких затупленных бугорков, равномерно расположенных на ее поверхности. В этом случае качество работы должно повыситься, а трудоемкость – снизиться. Металл под ударами резинового молотка будет как бы сам искать свое место. При этом на листе образуются едва заметные волны, при шпатлевке и покраске они станут заполняться и способствовать тому, что шпатлевка и краска будут держаться на металле очень крепко. Неровности после покрытия металла совершенно незаметны. Единственная сложность – как изготовить требующуюся плиту-подкладку. В домашних условиях ее действительно изготовить трудно: бугорки обычно получают, прорезая на гладкой плите большое число взаимно пересекающихся и расположенных близко одна от другой канавок. Сделать это можно на строгальном или фрезерном станке, поэтому, если есть такая возможность, лучше ею воспользоваться.

Правка закаленного металла (рихтовка)

Для правки закаленного металла (рихтовки) мягкие правочные молотки непригодны. Необходим специальный молоток с бойком из закаленного металла или с закругленной узкой стороной. Рихтовочный молоток можно изготовить самому. Для этого в узком бойке молотка необходимо сделать прорезь и плотно запрессовать в нее заточенную под радиусом 0,1–0,2 мм пластинку из твердого сплава ВК6 или ВК8.

Закаленный металл правится методом от обратного: удары нужно наносить не по выпуклому, а по вогнутому участку заготовки: она начнет выпрямляться вследствие того, что металл на вогнутой стороне будет растягиваться (рис. 16).

Рис. 16. Правка закаленного металла (рихтовка): а – полос; б, в – угольников.

Рихтовку удобнее производить не на плоской плите, а на специальной рихтовочной бабке, которая имеет выпуклую поверхность, перемещая по ней заготовку вверх и вниз.

Неразрешимой задачей неопытному слесарю представляется правка плоского угольника, у которого угол изменился и стал больше или меньше 90°. Такие угольники уже не годятся для контроля прямых углов, и, как правило, их выбрасывают. Между тем угольник из закаленного металла можно выпрямить. Если прямой угол уменьшился и составляет менее 90°, то удары молотком нужно наносить по плоскости угольника у вершины внутреннего угла. Если угол увеличился и превышает 90°, удары следует наносить у вершины внешнего угла.

После того как металл выправлен, можно приступать к его дальнейшей обработке.

Обработка металла включает в себя достаточно большое число работ различного вида, но каждая из них начинается с подготовки поверхности, которую предстоит обрабатывать. Что значит обработать металлическую деталь? Прежде всего проверить ее размеры и довести их до той стадии, чтобы деталь прочно села на свое место.

Слесарь не только соединяет готовые детали, но и по мере необходимости изготавливает их сам. Кроме того, он всегда должен быть готов поставить лишнее крепежное соединение, знать, как выправить или притереть детали друг к другу. Эти работы по своей сути универсальны, и выполнять их приходится любому слесарю, независимо от его специализации, будь он хоть слесарь-сантехник или слесарь по ремонту автомобилей.

Основной этап – очистка. Многие детали в механизмах, с которыми приходится иметь дело слесарю, не сопрягаются поверхностями друг с другом, поэтому они сильно подвержены коррозии. Чем чище поверхность детали, тем она меньше будет ржаветь, да и необходимые размеры выдерживать гораздо легче, работая с чистой, а не со ржавой или жирной поверхностью.

Очистка заключается в удалении крупных слоев загрязнений – краски, антикоррозионной смазки, окалины, ржавчины, песка и т. д. Это можно делать обычным путем с применением всевозможных скребков и щеток. Перед сборкой сложных механизмов лучше всего предварительно произвести обдувку деталей, подлежащих сборке, особенно если они имеют пазы, отверстия, глухие полости, в которых чаще всего скапливается пыль, грязь и металлическая стружка. Если нет компрессора, для этой цели можно использовать обыкновенный пылесос, надев на шланг насадку с узким выходным отверстием.

Следующая после очистки операция при работе с металлом – мойка. Она заключается в удалении небольших загрязнений и жировых пленок с помощью моющих средств. Применяющиеся на производственных предприятиях способы мойки в домашних условиях невозможно применить, слесари-умельцы обходятся и без электрохимической, и без ультразвуковой мойки.

В качестве моющих жидкостей применяются чаще всего органические растворители: бензин, керосин, спирт, уайт-спирит, смесь бензина со спиртом. Если деталь загрязнена смолой или нитроэмалью, в процессе мойки можно применить ацетон или смесь спирта с ацетоном. Можно применять также водные растворы щелочей и синтетических поверхностно-активных веществ. Следует помнить, что температура органических растворителей при мойке не должна превышать 30 °C, а их водных растворов быть не выше 45–60 °C.

Если никаких специальных средств под рукой не оказалось, а требуется удалить ржавчину с металлической поверхности, нужно смочить мягкие стальные опилки машинным маслом и с помощью тампона из ветоши протирать ржавую поверхность до металлического блеска. После чего останется только удалить с нее остатки машинного масла.

Коррозия – это окисление металла. Чаще всего процесс коррозии металла приводит к образованию ржавчины на стальных и чугунных поверхностях. Происходит это под воздействием кислорода, входящего в состав воды и воздуха. Возникает коррозия и от соприкосновения металлов с электролитами – растворами кислот, солей и оснований. Значительно усиливается она в районах с повышенной влажностью и очень низкой температурой воздуха.

Коррозия ежегодно съедает до 10 % всех серных металлов. Для того чтобы ее снизить, изобретают антикоррозийные сплавы и покрытия. Например, в Англии разработан метод, который заключается в том, что поверхность покрывается аскорбиновой кислотой, смешанной с молибденовым порошком.

Метод с успехом применяется многими английскими фирмами. В домашних условиях он, пожалуй, недоступен, но чтобы очистить от ржавчины поверхность и уберечь металл от дальнейшей коррозии, можно обойтись и народными средствами.

Ржавчина вполне эффективно удаляется с металлической поверхности шкуркой. Однако нужно сразу сказать, что зачистку поверхности шкуркой и повторное полирование можно применять не всегда, так как точность размеров детали при этом нарушается и внешний вид портится. Можно избавиться от ржавчины на шлифованной или полированной поверхности, если воспользоваться химическим способом удаления ржавчины.

Поверхность нужно сначала обезжирить (например, бензином) и просушить. Затем приготовить раствор, в котором будет 20 % фосфорной кислоты плотностью 1,7 г/см³ и 80 % воды.

В раствор нужно добавить 8 % по массе хромового ангидрида и нагреть его до температуры 60–65 °C.

В зависимости от степени коррозии необходимо опустить заржавленную деталь в этот раствор на 10–15 минут. Затем вынуть деталь и нейтрализовать дальнейшее действие раствора – промыть деталь в 5 %-ном растворе кальцинированной соды при температуре 80 °C, а затем в чистой горячей и холодной воде.

Поверхности вновь приобретут первозданный вид. Для предотвращения дальнейшей коррозии обработанные таким способом поверхности нужно законсервировать, покрыв их техническим вазелином.

Разметка металлических заготовок

После того как металл выправлен и тщательно очищен, производится разметка той поверхности, которую предстоит обработать. По сути, разметка – это уже слесарная операция, но поскольку в ходе ее заготовка не подвергается непосредственно обработке, то правильнее будет считать ее подготовительной.

Что значит разметить заготовку? Это значит, нанести на заготовку разметочные линии, или риски, указывающие границы, до которых необходимо ее обрабатывать, чтобы она превратилась в руках слесаря в нужную деталь. Разметка – очень важный этап слесарной работы. Если деталь размечена неправильно, она просто не станет на свое место в том механизме, который ремонтирует слесарь.

Для того чтобы линии разметки прочно держались на металле и не стирались во время его обработки, поверхность, которую предстоит обрабатывать, нужно предварительно окрасить. Для этого лучше всего применять медный купорос: он хорошо держится на зачищенном металле – на тонком слое меди, который образуется на поверхности, риски хорошо заметны.

Можно для этой же цели применять краску или лак, разумеется тот, который сохнет быстро. Удобно работать также и с разведенным до густоты молока мелом, в который нужно добавить сиккатив или столярный клей для того, чтобы мел высыхал быстрее и держался на поверхности крепче. Во время окрашивания нужно растирать красящее вещество для того, чтобы оно ложилось по всей поверхности ровным слоем, без пятен.

Если заготовка большая, то красить следует только те места, на которые будут нанесены разметочные риски.

Часто бывает необходимо расширить отверстие в металле, нанести резьбу или сместить отверстие на несколько миллиметров в сторону, чтобы наметить его центр. В уже существующее отверстие или проем необходимо забить деревянный брусок либо планку с пластинкой из свинца, латуни, белой жести.

Прежде чем начать разметку заготовки, необходимо определить ее базу, то есть поверхность, от которой будут отсчитываться все необходимые размеры. Базовой считается та поверхность, которая определяет положение детали относительно других частей механизма.

Это могут быть отверстие, основание детали или какая-то иная поверхность. Иногда удобнее отсчитывать размеры детали от оси симметрии, в таких случаях она и принимается за базовую.

Разметка на плоскости выполняется в определенной последовательности: сначала нужно нанести горизонтальные линии, затем вертикальные и наклонные. Последними размечаются окружности, дуги и сопряжения – это дает возможность проконтролировать точность разметки прямых линий: сопряжения должны получиться плавными, а дуги – точно замкнуть прямые линии.

Научиться проводить точные линии чертилкой несложно, но лучше потренироваться, если делается это впервые. Чертилку во время проведения линии нужно все время прижимать к линейке или угольнику и не менять угол ее наклона, иначе она окажется непараллельной линейке. Наклонена чертилка должна быть в сторону от линейки. Проводить линию нужно движением на себя. Нельзя поводить линию дважды: попасть второй раз на ту же самую линию невозможно – в результате линия окажется двойной. Если качество нанесенной линии не устраивает самого слесаря, то ее следует закрасить и провести заново.

Для проведения перпендикулярных линий используют стальной угольник, к короткой стороне которого приварена под углом 90° небольшая металлическая пластина. Такой угольник называется двутавровым. Приложив его к боковой стороне разметочной плиты, можно проводить перпендикулярные линии с достаточно большой точностью (рис. 17).

Рис. 17. Приемы разметки заготовок: а – слесарный угольник с пластиной и нанесение рисок с его помощью; б – накернивание разметочных рисок.

Естественно, делать это можно только в том случае, если боковые поверхности плиты соответствующим образом обработаны и выверены под прямым углом к горизонтальной поверхности.

Первыми размечаются базовые линии. Например, если базовыми являются центры отверстий, то с них и начинают разметку.

Конечно, при построении линий, окружностей, дуг потребуются знания и навыки, которые дает черчение; разметка – это, по сути дела, то же черчение, только на металле. Поэтому слесарю приходится на время становиться чертежником: делить отрезки пополам, проводить перпендикулярные и параллельные линии, строить углы и делить их пополам, делить окружность на равные части и т. д.

Гораздо более сложная задача встает перед слесарем, когда ему требуется разметить не одну плоскость, а всю деталь целиком, то есть сделать пространственную разметку заготовок. Здесь не обойтись без знания приемов и методов пространственного черчения. Главная проблема заключается в том, что размеченные плоскости должны быть все увязаны между собой.

Прежде всего нужно выбрать базовую поверхность детали, обычно за нее принимается та, которая содержит главные оси детали и к которой можно привязать наибольшее количество осей и плоскостей.

Детали, которые приходится порой изготавливать слесарю, слишком различны, чтобы рассказать, как размечается каждая из них. Да это и не нужно, достаточно помнить некоторые важные правила, которыми необходимо руководствоваться при выборе базовой поверхности:

– если у заготовки уже обработано несколько плоских поверхностей, базовой выбирают ту из них, которая больше по площади;

– если заготовка имеет наружную и внутреннюю поверхности и ни одна из них не обработана, за базовую принимается наружная поверхность;

– если у детали не требуется обрабатывать всю поверхность, то базовой должна стать та, которая не будет подвергаться обработке;

– если деталь имеет цилиндрическую форму, базовой нужно выбрать поверхность, параллельную оси цилиндра;

– если деталь имеет отверстия, за базовую принимается поверхность, параллельная оси отверстия.

Чтобы облегчить операцию разметки, деталь на разметочную плиту нужно установить таким образом, чтобы все ее поверхности были перпендикулярны к поверхности плиты или параллельны ей. Для этого можно использовать различные металлические предметы – прокладки, призмы, бруски, кубики, клинья и т. д.

Первыми необходимо наносить горизонтальные риски со всех четырех сторон заготовки (в некоторых случаях достаточно с двух противоположных сторон), после этого вертикальные риски, затем дуги, окружности, сопряжения, наклонные линии.

После того как риски нанесены, их необходимо накернить, то есть произвести операцию кернения.

Кернение рисок необходимо для того, чтобы они не стерлись, а также чтобы при сверлении отверстия сверло можно было точно установить по направлению его оси. Керн – это небольшое конусное углубление в поверхности металла, которое выполняется с помощью кернера. При операции кернения важно очень точно установить кернер на центр отверстия и при ударе по кернеру молотком не сместить его заостренный конец с нужной отметки. Чтобы этого добиться, нужно ставить кернер, сначала отклонив от себя, чтобы было хорошо видно, что его острие попало на отметку центра, а затем, быстро переведя его в перпендикулярное положение к поверхности, нанести по головке кернера удар молотком.

Керны нужно наносить на все разметочные риски по всей их длине на расстоянии 25–30 мм на длинных рисках и 10–15 мм на коротких. На криволинейных участках разметки (сопряжениях, закруглениях и т. д.) керны наносятся еще чаще – на расстоянии 5–10 мм друг от друга. Маленькие окружности достаточно накернивать в четырех взаимно перпендикулярных точках. Большие окружности нужно накернивать в 6–8 местах. Обязательно накерниваются все точки пересечений и сопряжений.

На этом подготовительные работы можно считать завершенными и следует переходить к выполнению непосредственно слесарных операций.