Н. И. МАКИЕНКО
СЛЕСАРНОЕ
ДЕЛО
6П4.7
М15
УДК 683.3
Слесарное дело. Н. И. Макиенко. «Высшая школа», 1968, 400 стр.
В книге описаны слесарные операции, приведены сведения о назначении и применении оборудования, инструментов и приспособлений, изложены приемы выполнения слесарных работ и способы их механизации. В ней также освещены вопросы рациональной организации рабочего места, техники безопасности и противопожарных мероприятий; для каждой слесарной операции рассмотрены виды, причины и меры предотвращения брака.
Дана классификация средств измерения, применяемых при слесарной обработке, описаны контрольно-измерительные инструменты с указанием точности измерения; изложены приемы измерений и сведения о допусках и посадках.
Книга содержит также сведения о получении чугуна и стали, их физических, механических и технологических свойствах, испытаниях и термической обработке, а также сведения о коррозии и способах борьбы с ней. Отдельная глава посвящена пластическим массам, изоляционным, прокладочным, уплотнительным и набивочным материалам.
Приведены основные понятия о типах производства, производственном и технологическом процессах, технологической дисциплине и документации.
Книга предназначается в качестве учебника для индивидуальной и бригадной подготовки рабочих слесарных специальностей, обучающихся на производстве, и может быть использована учащимися профессионально-технических и технических училищ.
Табл. 11, илл. 254, библ. 7.
Отзывы и замечания просим направлять по адресу: Москва, К-51, Неглинная ул., 29/14, издательство «Высшая школа».
3—12—7 БЗ—
61/4—67
Внедрение в промышленность и сельское хозяйство новой техники, эксплуатация современных машин, механизмов, приборов и аппаратов требуют высокой квалификации рабочих, способных освоить и полностью использовать все виды технического оснащения.
Чем дальше будет развиваться промышленность по пути технического прогресса, тем сложнее и совершеннее будут машины, тем выше будут требования, предъявляемые к их качеству, т. е. точности, долговечности, износостойкости.
В нашей стране подготовка квалифицированных рабочих для всех отраслей народного хозяйства производится в плановом порядке, а именно путем обучения молодых рабочих в профессионально-технических училищах, а также на производстве методом индивидуально-бригадного обучения.
Профессия слесаря на современном предприятии является одной из наиболее распространенных профессий, и ее значение с ростом механизации и автоматизации процессов возрастает, так как в значительной мере качество и бесперебойная работа, например автоматических линий и устройств, зависят от слесарей-сборщиков, слесарей-наладчиков, слесарей-инструментальщиков, обслуживающих эти автоматические линии.
Слесарь должен владеть основными слесарными приемами и уметь выполнять слесарные работы 3—4-го разрядов в соответствии с установленными техническими требованиями и нормой выработки.
Для выполнения слесарных работ необходимо знать свойства и особенности обрабатываемых металлов и сплавов. Слесарь
3
должен уметь пользоваться механизмами, с помощью которых ручной труд на трудоемких работах заменяется механизированным.
При подготовке пособия к переизданию автором приняты и учтены рекомендации работников предприятий, учебных и курсовых комбинатов, а также педагогических работников профессионально-технических училищ и многих читателей, приславших автору свои пожелания и замечания, направленные на улучшение книги.
Автор глубоко признателен всем, кто участвовал в подготовке настоящего учебного пособия.
Автор
ВВЕДЕНИЕ
В жизни нашей страны, в развитии ее народного хозяйства огромную роль играют производство и обработка металлов и их сплавов. В машиностроении широко применяются сплавы железа с углеродом — сталь и чугун (черные сплавы), а также цветные металлы (медь, алюминий и др.) и их сплавы (дюралюминий, латунь, бронза и др.), поэтому важнейшая задача нашей промышленности состоит в том, чтобы в первую очередь развивать черную и цветную металлургию и на этой базе обеспечить непрерывный рост машиностроения.
На рис. 1 показан тракторный двигатель, изготовленный из различных металлов и сплавов.
Правильно выбрать металлы и сплавы для изготовления того или иного изделия, определить их качество помогает наука о металлах и их сплавах—металловедение.
Металловедение — наука, изучающая состав, внутреннее строение и свойства металлов и сплавов в их взаимосвязи, а также закономерности их изменения при тепловом, химическом и механическом воздействии. Эта наука не только объясняет внутреннее строение и свойства металлов и сплавов, но и устанавливает закономерную зависимость между внутренним строением сплава и его свойствами, а также изыскивает наилучший состав, метод изготовления и обработки сплава для получения требуемых физических и механических свойств.
Простейшие сведения о металлах были получены еще в далеком прошлом. Но эти сведения не носили научного характера вплоть до XIX в. Только с развитием физики, химии и других наук учение о металлах приобрело стройную систему и достигло современного высокого научного уровня.
В развитии науки о металлах исключительно большие заслуги имеют многие наши соотечественники. Среди них выдающаяся роль принадлежит русскому металлургу П. П. Аносову, который в 1831 г. впервые применил микроскоп для исследования структуры сплавов. Он же разработал и описал процесс газовой цементации и открыл секрет производства булатной стали.
5
Компрессионное поршневое кольцо
Топливный насос Серый чугун, сталь, бронза, алюминий, пружинная сталь Xх
Блок цилиндров серый чугун СЧ32-52
Шатун
Вкладыш коленчатого вала Свинцовистая бронза, залитая на стальную ленту
Коленчатый вал
Углеродистая сталь 45
Поршневой палец
Углеродистая сталь 45
Рис. 1. Тракторный двигатель
Выхлопной клапан Пружина клапана Окалиностойкая сталь	Стальная прово-
Х9С2	лока сталь 65Г
серый чугун
________Поршень____________
Алюминиевый сплав АЛ-17
Впускной клапан
Хромистая сталь 40Х
_____Головка цилиндров_____
Алюминиевый сплав АЛ-17 _____Гильза блока_____ Легированный чугун СЧ28-48
Шестерня-маховик сталь 45
Марганцовистая сталь 50Г
Русский инженер и ученый Д. К. Чернов углубил научные методы изучения металлов и положил начало металлографии — науке о внутреннем строении металлов, которая является основой металловедения.
В дальнейшем развитии металловедения большие заслуги имеют советские ученые Н. С. Курнаков, А. А. Байков, А. А. Бочвар, С. С. Штейнберг и многие другие. Выдающаяся роль в разработке теории и практики производства металлов принадлежит академикам М. А. Павлову, И. П. Бардину и другим деятелям науки и производства.
Знание металловедения
П. П. Аносов (1797—1851)
имеет огромное практическое значение, так как позволяет правильно решать вопросы о способах обработки металлов и их использования для различных целей.
Слесарные работы
встречаются во всех отраслях промышленности. Круг их настолько велик, что слесари, как правило, специализируются по одному из видов работы. Но основой работ слесарей-сборщиков, слеса-рей-ремонтников, слесарей-нструменталыциков, слеса-рей-лекалыциков, слесарей-водопроводчиков является выполнение слесарных операций — разметки, рубки,правки и гибки, резки, опиливания, сверления,зенкерования и развертывания отверстий, нарезания резьбы, шабрения, притирки и доводки, клепки и пайки.
Описанию устройства этого инструмента, способам и приемам выполнения слесарных операций и посвящена настоящая книга.
Д. К, Чернов (№39—1921)
В СССР с 1 января 1963 г. введен в действие ГОСТ 9867—61, которым устанавливается применение Международной системы единиц (СИ) как предпочтительной во всех областях науки и техники и народного хозяйства. В связи с тем что на промышленных предприятиях в настоящее время еще не внедрена Международная система измерения, в настоящей книге использована техническая система единиц.
Система единиц СИ предусматривает установление единообразия в единицах измерения и содержит шесть основных единиц и две дополнительные.
Основными единицами установлены: метр (м) —для измерения длины, килограмм (кг)—для измерения массы, секунда (сек) — для измерения времени, градус Кельвина (° К) — для измерения температуры, ампер (а) —для измерения силы электрического тока, свеча (св) —для измерения силы света.
Дополнительными единицами установлены радиан (рад) — для измерения плоских углов и стерадиан (стер) — для измерения телесных углов.
В системе единиц СИ нагрузка, сила резания и т. д. измеряются в ньютонах. Ньютон (к)— это сила, которая массе в 1 кг сообщает ускорение, равное 1 м/сек (1 кг = 9,80665 н).
Давление, прочность на растяжение, твердость и т. д. измеряются в ньютонах на квадратный метр (н/мг).
В системе единиц СИ работа любой машины измеряется в джоулях, а мощность — в ваттах. Джоуль — это работа, совер- шаемая силой в 1 и при перемещении точки ее приложения по направлению действия силы на расстояние 1м (1 кГм= =9,80665 дж).
Для измерения плоского угла, в том числе и угла резания и др. принят радиан. Радиан (рад) — это угол между двумя радиусами круга, вырезающий по его окружности дугу, длина которой равна радиусу (1 рад = 57° 17’44,8").
Для измерения температуры в системе СИ принята термодинамическая шкала Кельвина, в которой для температуры тройной точкой воды установлено значение 273,16° К (по Цельсию 0,01 °C). Под тройной точкой воды понимают точку равновесия воды в твердой, жидкой и газообразной форме. По этой шкале нулевым значением температуры является абсолютный нуль (—273°С). Температуру по Цельсию обозначают t°C, по Кельвину— Т. Связь между числовыми значениями температуры, выраженными в градусах Кельвина (° К) и Цельсия (°C), может быть представлена следующим образом:
Т°К = t°C + 273,15; t°C — Г5# — 273,15.
Подробно о Международной системе единиц следует ознакомиться в книге М. Г. Богуславского и др. «Таблицы перевода единиц измерений», Стандартгиз, 1963.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ОСНОВЫ МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ
Глава I
ПОНЯТИЕ О СТРУКТУРЕ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВАХ
§ 1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ И ИХ СПЛАВАХ
Твердые, жидкие и газообразные вещества, которые встречаются в природе, состоят из простых веществ, называемых химическими элементами; в настоящее время известно 104 элемента. Изучение свойств химических элементов позволило разделить их на две группы: металлы и неметаллы. Примерно две трети всех известных элементов являются металлами.
Металлами называются химические элементы, обладающие характерными признаками: непрозрачностью, хорошей проводимостью тепла и электрического тока, характерным «металлическим» блеском в изломе, а также способностью поддаваться ковке, прокатке, волочению, литью и обработке резанием.
При нормальной комнатной температуре все металлы, кроме ртути, являются твердыми веществами.
Все металлы и металлические сплавы в твердом состоянии являются телами кристаллическими.
В машиностроении химически чистые металлы используются редко.
Применяемые в технике металлические материалы делятся на две группы: технически чистые металлы и сплавы.
Технически чистые металлы — это металлы, в состав которых, кроме химически чистого элемента, в небольших количествах входят и другие элементы.
Сплавы — это сложные по составу металлические тела, образовавшиеся в результате затвердевания жидкого раствора, состоящего из двух или нескольких металлов или металлов и неметаллов.
9
В связи с тем, что сплавам можно придать более высокие, по сравнению с технически чистыми металлами, механические, технологические, физические и химические свойства, они применяются чрезвычайно широко.
В последнее время благодаря развитию химического производства наряду с металлами большое значение приобрели неметаллы. Неметаллы — это простые вещества, не обладающие свойствами, характерными для металлов: не имеют «металлического» блеска, плохо проводят тепло и электрический ток. Некоторые из неметаллических веществ при обычных условиях газообразны, например кислород, фосфор, сера, водород, азот и Др.
§ 2.	ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Изучение внутреннего строения металлов и сплавов позволило ученым сделать вывод: изменения свойств металлов и сплавов определяются особенностями их внутриатомного строения. По сов
Рис. 2. Элементарные кристаллические решетки:
а — кубическая объемио-цеитрироваииая, б — кубическая граиецентрироваииая, в — гексагональная
ременной теории строения атомов каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него с огромной скоростью отрицательно заряженных электронов.
Ядро, несмотря на незначительный его размер по сравнению с размерами атома, сосредоточивает в себе 99,98% всей массы атома. Ядро атома состоит из положительно заряженных элементарных частиц — протонов и нейтральных элементарных частиц — нейтронов.
Электроны вращаются по орбитам, находящимся на разном расстоянии от ядра. Наибольшее влияние на свойства элементов оказывают электроны, вращающиеся по внешней орбите, определяющие собой валентность элемента, почему эти электроны и получили название валентных. Число их на орбите может изменяться от 0 до 8.
В металлах свободные электроны непрерывно перемещаются между ионами, но не покидают поверхность металла.
10
В металлах и сплавах атомы объединяются в кристаллические решетки и располагаются в них в определенном порядке.
Тела, в которых атомы расположены хаотически, т. е. в беспорядке, называются аморфными. К ним относятся клей, пластмассы, стекло, смолы и др.
Кристаллические решетки металлов могут быть различных типов. На рис. 2 показано расположение атомов (ионов) в элементарных кристаллических решетках трех типов: кубической объемно-центрированной, кубической гранецентрированной и гексагональной.
Кубическая объемно-центрированная решетка представляет собой центрированный куб с девятью атомами, из которых восемь атомов размещены в вершинах куба и один в центре (рис. 2, а).
Кубическая с центрированными гранями решетка имеет четырнадцать атомов, расположенных по углам решетки и в центре каждой грани (рис. 2, б).
Гексагональная решетка (рис. 2, в) имеет семнадцать атомов, из которых двенадцать размещены в вершинах шестигранной призмы, два — в центре оснований и три — в среднем сечении.
Размеры кристаллической решетки характеризуются ее параметрами. Размер кубических кристаллических решеток определяется одним параметром — длиной ребра а куба, размер гексагональной кристаллической решетки — двумя параметрами а и с или отношением.
Многократная повторяемость кристаллических решеток образует кристалл.
§ 3.	ПРОЦЕСС КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
Свойства металлов и сплавов зависят от формы кристаллов, от числа частиц, составляющих отдельные кристаллы, от расстояния между частицами в кристаллах, от взаимного расположения кристаллов.
Большое влияние на свойства металлов и сплавов оказывают также особенности процесса кристаллизации, т. е. явления, сопутствующие переходу металлов и сплавов из жидкого состояния в твердое.
Температура, при которой металл или сплав переходят из жидкого состояния в твердое, называется критической температурой, или критической точкой.
Схема образования кристаллических зерен изображена на Рис. 3. При определенной для каждого металла температуре в Жидком металле или сплаве появляются центры кристаллизации (рис. 3, а).
По мере охлаждения появляются новые центры и происходит Рост старых (рис. 3, б, в, г, д). На этой стадии в жидком металле
могут образоваться кристаллы правильной геометрической формы, так как формированию их не препятствуют соседние кристаллы.
Перед полным затвердеванием свободный рост кристаллов прекращается и форма их искажается вследствие взаимного давления (рис. 3, е). Таким образом, в изломе застывшего металла образуются кристаллы уже неправильной формы, называемые зернами. Темные извилистые линии обозначают границы зерен.
Рис. 3. Схема образования кристаллических зерен:
а—группы кристаллов (центры кристаллизации), б>в,г,д— рост возникших групп и появление новых центров, е— искажение формы кристаллов
Процесс образования зерен имеет большое практическое значение, так как от их расположения, формы и особенно от величины зависят свойства металла. Это впервые обнаружил Д. К. Чернов. Он установил, что в местах разрыва стволов артиллерийских орудий сталь имеет крупнозернистое строение и отличается меньшей прочностью по сравнению с мелкозернистой сталью.
О величине зерен, или зернистости, по излому металлов можно судить только приблизительно. Правильное представление о зернах дает металлографическое исследование шлифа металлов *. Шлифом называется тщательно отполированная и протравленная особым составом поверхность металла. Величина зерен выражается их числом на 1 см1 поверхности шлифа.
* Исследование с помощью металлографического или электронного микроскопа.
12
Рис. 4. Схема изменения микроструктуры:
а - кристаллическая структура, б — структура до деформации, е — пластически деформированный металл, г — структура после рекристаллизации
Металлы и сплавы, имеющие мелкозернистое строение, обладают большей прочностью, более высокой твердостью и лучшей обрабатываемостью, нежели металлы и сплавы с крупным зерном.
В производстве черных и цветных сплавов широко практикуют искусственное изменение размера и формы зерен введением в расплавленные металлические сплавы незначительных доз модификаторов — веществ, почти не меняющих химические составы самих сплавов, но способствующих кристаллизации и получению сплавов с улучшенными механическими свойствами.
Величину и форму зерен сплава можно изменить обработкой давлением, ковкой, штамповкой, прокаткой, волочением и другими способа
ми, вызывающими в металле пластическую деформацию, т. е. деформацию, остающуюся после снятия нагрузки.
В результате пластической
деформации металлическое изделие
упрочняется, при этом зерна его размельчаются и вытягиваются в направлении приложенной, силы (рис. 4). Для того чтобы снять напряжения в металле, возникшие в результате обработки давлением, его подвергают нагреванию; возникают новые зерна с недеформированной кристаллической решеткой. Этот процесс называется рекристаллизацией. Итак, свойства металлов и сплавов зависят от их внутреннего строения.
Глава II
СВОЙСТВА металлов и их сплавов
В зависимости от назначения изготовляемых изделий металлы и сплавы должны обладать определенными свойствами. Чтобы судить о том, будет ли данный металл или сплав пригоден для изготовления той или иной детали, нужно знать, какие свойства он имеет.
Свойства металла разделяют на физические, химические, механические и технологические.
§ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
К физическим свойствам относятся: удельный вес, температура плавления (плавкость), тепловое расширение, электропроводность, электросопротивление, теплопроводность, теплоемкость, способность намагничиваться и др.
Удельным весом металла или сплава называется вес 1 см3 его, выраженного в граммах.
Наименьший удельный вес из всех металлов имеет литий (0,53 Г/см3), магний (1,74 Г/см3), цезий (1,83 Г/см3) и алюминий (2,7 Г/см3).
Тепловое расширение — это способность металлов и сплавов расширяться, т. е. изменять объем и линейные размеры при нагревании.
Способность металла изменять объем и линейные размеры в процессе нагревания и охлаждения нужно учитывать при конструировании и изготовлении точных измерительных инструментов, при горячей штамповке металлов, застывании отливок и во многих других случаях.
Увеличение (приращение) единицы объема металла при повышении его температуры на 1°С называется коэффициентом объемного расширения.
Увеличение (приращение) единицы длины металла при повышении его температуры на 1°С называется коэффициентом линейного расширения.
Температурой плавления называется температура, при которой металл при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое. Каждый металл в чистом виде имеет свою определенную температуру плавления. В зависимости от температуры плавления металлы и сплавы делятся на тугоплавкие, обладающие высокой температурой плавления, и легкоплавкие, имеющие низкую температуру плавления.
Температуру плавления металлов учитывают при плавке металлов, изготовлении отливок и нагревающихся в работе деталей машин (например, подшипников скольжения и др.), при паянии, лужении, сварке.
1 4
Электропроводностью называется способность металлов и сплавов проводить электрический ток. Сплавы, как правило, обладают меньшей электропроводностью, чем чистые металлы.
Электросопротивлением называется способность металлов сопротивляться прохождению через них электрического тока, характеризуется удельным сопротивлением в омах, показывающим величину сопротивления прохождению тока по проводнику длиной 1 м и сечением 1 мм2.
Теплопроводность — свойство металла проводить тепло. Лучшие проводники электрического тока являются вместе с тем и лучшими проводниками тепла. Теплопроводность металлов и сплавов измеряется количеством тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением I см2 за одну минуту.
Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 кг металла на 1°С.
Некоторые металлы и сплавы обладают магнитными свойствами. Способность металла намагничиваться оценивается величиной, называемой магнитной проницаемостью. Магнитная проницаемость воздуха принята за единицу, а у железа она составляет 2000—3000 единиц. У меди и алюминия магнитная проницаемость близка к единице.
К химическим свойствам металлов и их сплавам относятся окисляемость, растворяемость и коррозионная стойкость. Особенно важна коррозионная стойкость для деталей, приборов и машин, работающих в агрессивных средах (кислоты, щелочи, растворы солей и др.).
Коррозии, т. е. разрушению в результате действия внешней среды — воздуха, влаги, химических веществ и т. д.,— подвержено в большей или меньшей степени большинство металлов и сплавов, кроме так называемых благородных металлов (золото, платина и некоторые другие). Виды коррозии и меры борьбы с ней изложены в главе VIII.
§ 2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
К механическим свойствам относят совокупность свойств, характеризующих способность металлов и сплавов сопротивляться воздействию внешних сил. Основными показателями, характеризующими механические свойства металлических материалов, являются прочность, пластичность, твердость, ударная вязкость. Внешние силы, или, как их принято называть, нагрузки, могут иметь самый разнообразный характер.
По характеру действий нагрузки делятся на статические и динамические.
Статической нагрузкой называют нагрузку, возрастающую медленно от нуля до некоторого максимального значения и далее остающуюся постоянной или меняющуюся незначительно.
15
Динамической нагрузкой называют нагрузку, возникающую в результате удара, когда действие нагрузки исчисляется малыми долями секунды.
Виды деформации
Изменение формы твердого тела под действием приложенных к нему внешних сил (нагрузок) называется деформацией тела.
Деформации, исчезающие после снятия нагрузки (т. е. материал принимает первоначальные размеры и форму), называют упругими-, деформации, не исчезающие после снятия нагрузки (т. е. материал получил удлинение, форма его изменилась), называют остаточными, или пластическими.
Различают следующие основные виды деформаций: сжатие, растяжение, сдвиг (срез), кручение, изгиб (рис. 5).
Сжатие. Это деформация, состоящая в уменьшении объема тела под действием сдавливающих его сил. Сжатие испытывают колонны, на которые опираются своды, фундаменты машин, котлов.
Растяжение. Это деформация, состоящая в
увеличении длины тела (стержня), когда к обоим его концам приложены силы, равнодействующие которых направлены вдоль оси тела (стержня). Растяжение испытывают тросы, к которым подвешены грузы, болты,
крепящие детали и механизмы, приводные ремни и т. д.
Кручение. Это деформация тела (стержня, бруска) с одним закрепленным концом под действием пары сил (две равные противоположно направленные силы), плоскость которых перпендикулярна к оси тела (например, валы станков, двигателей).
Произведение силы, вызывающей скручивание, на расстояние между обеими силами называется крутящим моментом.
Сдвиг (срез). Если две силы направлены друг другу навстречу, а направление сил, действующих на тело, лежит не на одной прямой, но близко друг к другу, то при достаточной величине сил происходит срез. На срез работают заклепки, стяжные болты и т. п.
16
Деформация, предшествовавшая срезу и заключающаяся в перекашивании прямых углов элементарных параллелепипедов, называется сдвигом. При сдвиге соседние сечения детали сдвигаются одно относительно другого, оставаясь параллельными.
Изгиб. Деформация бруса (балки) под действием внешних сил, сопровождающаяся изменением кривизны деформируемой детали, называется изгибом.
Изгиб испытывают балки, на которые подвешены тали для подъема груза, стрелы подъемных кранов, рельсы под тяжестью поезда, валы машин и т. д.
Длинные и сравнительно тонкие детали, находящиеся на двух опорах (валы, трубы, брусья, балки) подвергаются также деформации изгиба и без приложения груза, а только от собственного веса, если расстояние между опорами больше допустимых пределов для данного сечения детали.
Прочность
Под прочностью металла или сплава понимают его свойство сопротивляться разрушению под действием внешних сил. В зависимости от характера действия этих сил различают прочность
на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, усталость и ползучесть.
Для испытания на растяжение из металла или сплава изготовляют образцы, форма и размеры которых установлены государственным стандартом (рис. 6).
Расчетная длина образцов равна десятикратному или пятикратному диаметру, образец диаметром 20 мм принято называть нормальным.
Головки образцов, помещаемые в захваты машины, а также закругления переходной части, не участвующие в испытании, имеют также установленные размеры.
Если профиль металла не позволяет изготовить образ-
Рис. 6. Образцы для испытания на растяжение: а — цилиндрический, б — плоский, D — диаметр головки, В — ширина головки, do — начальный диаметр рабочей части, во — начальная толщина рабочей части, П — длина головки, hi — длина перехода от рабочей части К головке, йг — коиусиая часть, L — общая длина образца, I — длина рабочей части образца, 10 — начальная расчетная длина рабочей части образца
цы круглого сечения (например, из листового металла), для ис-
пытания берут плоские образцы. Испытание прочности труб, тон-
ких прутков и проволоки производится в натуральном виде, т. е. без изготовления образцов.
17
Испытание на растяжение производится на разрывных машинах (рис. 7). Мощность этих машин различна и достигает 50 Т. Все узлы машины крепятся к станине 2. В верхний и нижний захваты 4 машины закрепляют головки образца 3. Верхний захват
закреплен неподвижно, а нижний захват с помощью особого механизма медленно опускается, растягивая образец до его разрыва.
Нагрузка (растягивающая сила), которой подвергается образец при испытании, отмечается на шкале У.
При испытании на растяжение показатели прочности могут быть получены из так называемой диаграммы растяжения, которая автоматически вычерчивается на барабане некоторых конструкций разрывных машин.
Эта диаграмма характеризует поведение материала при разных нагрузках. Условная диаграмма растяжения для мягкой углеродистой стали изображена на рис. 8. По горизонтальной линии диаграммы откладывается абсолютное удлинение образца в миллиметрах, а по вертикальной линии — нагрузка в кило-
граммах.
Рис, 7. Разрывная машина	Как видно из диаграммы до точ
ки Рр — увеличение нагрузки вызывает пропорциональное удлинение образца: если, например, нагрузка увеличилась в два раза, то и длина образца также увеличилась в два раза. Нагрузка, соответствующая точке Рр называется нагрузкой предела пропорциональности.
wpnUOHl кости
Ризруиз____
наерузка. wvv 3U0
Нагрузка. _ 800 предела'про 700' аорционат уоо 500 300 зоо 700 100 о
тзн '090	1110
800
Удлинение В нм
-А. А
Рис. 8. Диаграмма растяжения

л
18
Наибольшее напряжение, до которого деформации в металле растут прямо пропорционально нагрузке, называется пределом пропорциональности 8Р (8— сигма). Образец при этом испытывает напряжения, которые вызывают упругую деформацию, т. е. деформацию, которая исчезает после снятия нагрузки, и образец принимает свою первоначальную длину. Очень точные измерения показали, что весьма упругие металлические материалы даже при самой небольшой нагрузке получают остаточные деформации; но практического значения они не имеют, так как величина их очень мала. При увеличении нагрузки растут и остаточные деформации. Пределом упругости называют такое напряжение, при котором образец получает остаточное удлинение, равное 0,005% первоначальной длины образца. Практически величина предела упругости, например стали, очень близка к пределу пропорциональности.
На диаграмме несколько выше предела пропорциональности образуется участок, на котором удлинение образца начинает расти без заметного увеличения нагрузки, металл, как говорят в этом случае, «течет».
Нагрузка, при которой металл начинает течь, называется нагрузкой предела текучести Ps. Образец после снятия этой нагрузки уже не может принять первоначальную длину. Отношение нагрузки предела текучести к площади поперечного сечения образца называется пределом текучести 8S.
После перехода за предел текучести образец снова начинает оказывать сопротивление растяжению, но удлинение образца уже начинает расти быстрее напряжений, возникающих в образце. Затем сечение образца начинает сужаться (образуется шейка) при падении нагрузки и в точке Рь образец разрывается.
Наибольшая нагрузка Рь, при которой у образца появляется шейка, называется нагрузкой предела прочности при растяжении, а напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, называется пределом прочности при растяжении и обозначается буквой 8ь. Предел прочности металла определяется как отношение наибольшей нагрузки Рь к первоначальной площади поперечного сечения образца Fo, т. е.
8ь = кПмм2.
Fo
где Рь — наибольшая нагрузка, при которой образец разрушается, кГ; Fo — площадь поперечного сечения образца до разрыва, мм. Предел текучести и предел прочности являются важнейшими характеристиками, они применяются в расчет прочности детали,
19
Пластичность
Пластичностью называют свойство металлов и сплавов под действием нагрузки изменять форму, не разрушаясь, и сохранять принятую форму после прекращения действия нагрузки. О пластичности металлического материала судят по величине удлинения образца и уменьшения его поперечного сечения при испытании на растяжение; чем больше удлиняется образец, тем более пластичен металл. Пластичные металлы и сплавы поддаются ковке, прессованию и другим способам обработки давлением.
Хрупкие металлы при испытании на разрыв не получают удлинения или оно незначительно. Такими металлами являются чугун и закаленная сталь и другие металлы и сплавы.
Характеристикой пластичности металлов являются относительное удлинение и относительное сужение.
Относительным удлинением 8 (дельта) называется отношение величины приращения длины образца после разрыва к его первоначальной длине, выраженное в процентах.
Таким образом, общее выражение для расчета величины относительного удлинения имеет следующий вид
8 =	100%,
^0
где/j— длина после разрыва, мм;
1о — первоначальная длина расчетной части образца, мм.
Относительное сужение ф ; (пси)—отношение уменьшения" площади поперечного сечения образца после испытания к первоначальной площади его поперечного сечения, выраженное в процентах
=	-100%,
Fa
где Fo — площадь поперечного сеченая образца до начала испытания, мм2',
F\ — площадь поперечного сечения в месте разрыва образца после испытания, мм2.
Ударная вязкость
Ударной вязкостью называется способность металлов и сплавов оказывать сопротивление действию ударных нагрузок.
Ударная вязкость является важной характеристикой материала деталей, которые в процессе работы машины испытывают ударную нагрузку (например, коленчатые валы, оси колес и другие детали).
20
Для испытания материала на ударную вязкость изготовляют образцы в виде брусков с квадратным сечением и определенных размеров. Испытание производят на машинах, называемых маятниковыми копрами. Один из таких копров показан на рис. 9. Маятник 1 весом 10; 15 или 30 кГ, укрепленный на станине 2, поднимают на высоту Н и закрепляют в этом положении защел-
Рис. 9. Маятниковый копер (а), образец для испытания (б) кой. После освобождения маятник падает и производит удар по образцу 3 со стороны, противоположной надрезу.
Разрушение образцов имеет различный характер. У хрупких металлов образцы разрушаются без изменения формы, у вязких металлов они подвергаются значительному изгибу в месте излома.
Чтобы измерить ударную вязкость металла, сначала вычисляют, какая работа А затрачена грузом маятника на излом образца. Эта работа определяется по формуле:
А = Р(Н — h), кГм,
где Р — вес маятника, кГ;
//-высота подъема маятника до удара, м;
h -высота подъема маятника после удара, м.
21
Мерой ударной вязкости служит отношение величины указанной работы А к площади поперечного сечения образца Fo в месте надреза. Полученная таким путем величина ударной вязкости обозначается буквой аи:
ан = — кГм/см2.
Fo
Величина ударной вязкости а„ в кГ/см2'. для чугуна 0,5—1, стали 2— 7, меди 5—5,5, никеля 18—18,5, цинка 0,6—0,7.
При испытании на маятниковом копре следует строго соблюдать следующие правила техники безопасности:
1.	Установку образца на опоры необходимо производить при малой высоте подъема маятника и обязательном использовании предохранительного приспособления. Установка образца, когда маятник поднят на полную высоту, категорически запрещается.
2.	При испытании стоять сбоку (перед шкалой), а не спереди или сзади маятника.
3.	Защелку отводить правой рукой только за специальную рукоятку.
Твердость
Твердостью называется свойство металла оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела, не получающего остаточных деформаций.
Твердость тесно связана с такими основными характеристиками металлов и сплавов, как прочность, износоустойчивость, и является важной характеристикой металла при выборе режущих инструментов (напильников, резцов, метчиков, сверл и др.). Часто по измеренной твердости металла судят о его способности сопротивляться износу, например, чем тверже сталь, тем меньше она изнашивается, и наоборот.
В настоящее время имеется несколько методов определения твердости, особенно широкое распространение получили следующие методы испытаний твердости:
а)	вдавливанием шарика из твердой стали (метод Бринелля), ГОСТ 9012—59;
б)	вдавливанием вершины алмазного конуса или закаленного шарика (метод Роквелла), ГОСТ 9013—59;
в)	вдавливанием вершины алмазной пирамиды (метод Виккерса), ГОСТ 2999—59.
Для измерения твердости применяют приборы: стационарные (ГОСТ 7038—63) ипереносные (ГОСТ 9030—64).
Метод Бринелля заключается в том, что шарик из закаленной шарикоподшипниковой стали под действием нагрузки Р вдавливается в металл.
Диаметр шарика D, нагрузку Р и время выдержки при этой нагрузке выбирают в зависимости от твердости и толщины испы
22
туемого материала, например, для черных металлов твердостью НВ 140—450 и толщиной испытуемого образца от 6 до 3 мм принимают шарик диаметром 10 мм, нагрузку 3000 кГ и время выдержки 10 сек; образцы толщиной менее 2 мм испытывают шариком диаметром 2,5 мм; для цветных металлов твердостью НВ 35—130 и толщиной образца от 6 до 3 мм принимают шарик диаметром 5 мм, нагрузку 250 кГ и время выдержки 30 сек.
Испытание на твердость металла по методу Бринелля вдавливанием стального шарика производят на приборе ТБ
Рис. 10. Определение твердости по Бринеллю
а — пресс: 1 — шпиндель, 2 — испытуемый образец, 3 — столик, 4 — маховик, 5 — электродвигатель, 6 — груз; б — схема испытания
(рис. 10, а). Стальной шарик крепят в шпинделе 1 прибора. Испытуемый образец 2 ставят на предметный столик 3, который подводят к шарику вращением маховика 4. При включении электродвигателя 5 груз 6 опускается и стальной шарик с помощью рычажной системы вдавливается в образец. Сначала вдавливание производится медленно, затем постепенно нагрузка увеличивается и выдерживается для получения точных границ отпечатка (рис. 10, б).
Исследуемый образец снимают со столика и измеряют диаметр полученного отпечатка (лунки) при помощи специальной лупы с ценой деления шкалы 0,1 мм.
Твердость по Бринеллю обозначается буквами НВ и определяется как отношение нагрузки Р в кГ, приходящееся на 1 мм2 сферической поверхности отпечатка F, по формуле:
23
НВ = — кГ 1мм2, F
где Р — величина нагрузки, кГ;
F— площадь сферической поверхности отпечатка, мм2.
Поверхность испытуемого образца обрабатывается в виде
плоскости так, чтобы края отпечатка были достаточно отчетливы для измерения его диаметра с требуемой точностью. Поверхность испытуемого образца должна быть свободна от окалины и других посторонних веществ.
Метод Роквелла отличается от метода Бринелля тем, что измеряется не диаметр отпечатка (лунки), а его глубина. Чем больше глубина вдавливания, тем меньше твердость испытуемого образца.
Алмазный конус с углом конуса 120° и радиусом при вершине 0,2 мм (или стальной шарик диаметром 1,59 мм) вдавливается в испытуемый образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок — предварительной нагрузки, равной 10 кГ, а затем полной (пред-
Рис. 11. Определение твердости по Роквеллу:
а — прибор TP: 1 — маховик, 2 — столик, 3 — алмазный коуус, 4 — шпиндель, 5 — испытуемый образец, 6 — индикатор, показывающий величину вдавливания, 7 — ручка, 8 — грузы, 9 — подъемный винт; б — схема испытания вдавливанием алмазного конуса: 1—1—углубление конуса под действием предварительной нагрузки, 2—2 — углубление конуса под действием полной нагрузки, 3— 3 — углубление конуса при уменьшении полной нагрузки до значения предварительной нагрузки
варительная плюс основная) нагрузки 60 кГ (шкала А) или 150 кГ (шкала С).
Испытание производится на приборе ТР (ГОСТ 7038—63). Алмазный конус (или стальной шарик) 3 крепят в шпинделе 4 прибора (рис. 11). Испытуемый образец 5 устанавливают на предметный столик 2 и поднимают при помощи подъемного винта 9 вращением маховичка 1. Ручкой 7 освобождают груз 8, который создает усилие для вдавливания алмазного конуса (или стального шарика) 3 в металл. Величину вдавливания определяют непосредственно по шкалам А, В и С циферблата индикатора 6 (без измерения отпечатка и расчетов).
24
При измерении твердости стандартной нагрузкой 150 кГ значение твердости HR отсчитывается по наружной черной шкале С индикатора, причем к обозначению твердости добавляется индекс шкалы С, т. е. HRC.
При измерении твердости тонкого образца и поверхностного слоя металла со стандартной нагрузкой 60 кГ отсчет ведется по черной шкале А; к обозначению твердости добавляется индекс шкалы, т. е. HR А.
При измерении твердости мягких металлов (цветных металлов, отожженной стали) стальным шариком со стандартной на-
Рис. 12. Определение твердости по Виккерсу
грузкой 100 кГ отсчет ведется по внутренней красной шкале Вив обозначение твердости добавляется индекс шкалы, т. е. HRB.
Метод Виккерса применяется для испытания металлов и сплавов высокой твердости, деталей малых сечений и твердых тонких поверхностных слоев — цементированных, азотированных и др.
При испытании твердости методом Виккерса на стационарном приборе ТВ в образец под нагрузкой до 100 кГ вдавливается вершина алмазной четырехгранной пирамиды с углом между гранями 136°, затем при помощи микроскопа, присоединенного к прибору, определяется размер диагонали отпечатка квадратной формы.
На рис. 12 изображен прибор для испытания твердости вдавливанием вершины алмазной пирамиды, наконечник четырехгранной алмазной пирамиды и схема измерения диагонали отпечатка квадратной формы, оставленного вершиной алмазной пирамиды на поверхности испытуемого металла.
25
Твердость металла HV в кГ/мм2 вычисляется отношением нагрузки Р в кГ, создаваемой прибором, к площади отпечатка (в мм2), вычисленного по его диагоналям.
Обычно твердость по Виккерсу определяется по специальным таблицам по значению длины диагонали отпечатка.
Нашей промышленностью выпускаются также твердомеры ТК-3, широко используемые в заводской практике (рис. 13).
Твердомер ТК-3 предназначен для определения твердости металлов методом вдавливания алмазного конуса или стального шарика.
Рис. 13. Твердомер ТК-3
Глубина, на которую проникает алмазный конус или стальной шарик под действием двух последовательно приложенных нагрузок, характеризует твердость испытуемого металла.
На приборе рекомендуется производить испытания твердости металлов в следующих пределах: по шкале С от 20 до 70, по шкале В от 25 до 100.
Прибор имеет основание 1 и корпус 13, скрепленные между собой двумя стойками 14. На основании смонтирована втулка 2, в которой с помощью маховика 3 перемещается подъемный винт 4. На винт устанавливается предметный столик 5 для испытуемых деталей.
В корпусе 13 монтируется рычажная система 12 прибора, узел шпинделя 8 и индикатор 10. В шпиндель вставляется алмазный нако
нечник 6 или оправка со стальным шариком диаметром 1,59 мм. Предварительная нагрузка создается винтом, который поджимает испытуемый образец к наконечнику. Полная нагрузка передается на наконечник от груза 15.
Приложение нагрузки осуществляется поворотом рукоятки
11 от себя, а плавность приложения нагрузки обеспечивается масляным амортизатором 9. Величину нагрузки определяют по индикатору 10. Цена деления шкалы индикатора соответствует углублению наконечника (конуса, шарика) на 0,002 мм.
26
На испытуемой и опорной поверхностях не должно быть трещин, грубых следов обработки, царапин, выбоин, грязи, смазки или каких-либо покрытий.
По выбранной шкале подбирают грузы, устанавливают и закрепляют винтом 7 соответствующий наконечник. На стол помещают испытуемый образец и вращением маховичка 3 по часовой стрелке поджимают его к наконечнику до тех пор, пока малая стрелка индикатора не станет против красной точки, а большая — в пределах пяти делений от вертикальной оси.
Вращая шкалу индикатора, нужно установить ноль шкалы С (черной шкалы) против конца большой стрелки индикатора.
Каждую деталь рекомендуется подвергать испытанию не менее трех раз. Первые два испытания после смены шарика или алмаза в расчет не принимаются. При более высокой твердости испытание шариком становится недостаточно точным, ввиду малой глубины проникновения шарика в металл (меньше 0,06 мм). Кроме того, при испытании твердых поверхностей шарик может деформироваться.
Усталость
В практике наблюдаются случаи разрушения металлов под действием нагрузок, не достигающих предела прочности этих металлов.
Усталость металлов — это состояние металла или сплава, находящегося под многократным воздействием знакопеременных или однозначных, нередко вибрирующих нагрузок. Усталость металла развивается постепенно и при продолжении воздействия нагрузок может привести к разрушению металлического изделия.
Свойство металлов сопротивляться разрушению от усталости называется выносливостью; Выносливость металлов и сплавов зависит от их природы, характера обработки, состояния поверхности, условий работы и т. и.
Причиной разрушения металлов от усталости является хрупкое состояние, которое объясняется появлением в слабых местах металла и постепенно увеличивающихся мнкротрещин. В результате этого, разрушение наступает при напряжениях, меньших предела упругости.
Данное явление необходимо учитывать в связи с применением в технике сильно нагруженных и быстроходных машин; усталостному разрушению под действием часто повторяющихся переменных нагрузок подвержены такие детали, как шатуны двигателей, коленчатые валы, пальцы, поршни и др.
Испытание на усталость (выносливость) производится на различных специальных машинах. Образцы подвергаются многократной переменной нагрузке до 10 и более миллионов циклов
27
или смен нагрузки, т. е. растяжению и сжатию, переменному по направлению изгибу, переменному по направлению кручению и др.
§ 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
При выборе металлов и сплавов для изготовления деталей машин и конструкций большое значение имеют технологические свойства, под которыми понимают способность металла подвергаться различным видам обработки.
Из технологических свойств наибольшее значение имеют обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, прокали-ваемость, жидкотекучесть.
Обрабатываемость — комплексное свойство материала, в частности металла, характеризующее способность его подвергаться обработке резанием. Обычно обрабатываемость определяется по скорости резания, по усилию резания и по чистоте обработки.
Испытание по скорости и усилию резания производится путем сравнения показателей, полученных при обработке данного металла, с показателями обрабатываемости определенной марки стали (автоматная сталь марки А12).
Показатель чистоты обработанной поверхности определяется измерением высоты неровностей, образующихся на поверхности металла после снятия стружки режущим инструментом.
Свариваемость — свойство металла давать доброкачественное соединение при сварке, характеризующееся отсутствием трещин и других пороков металла в швах и прилегающих к шву зонах. Хорошей свариваемостью обладает малоуглеродистая сталь, значительно худшей свариваемостью обладают чугун, медные и алюминиевые сплавы.
Свариваемость специальных сталей (за исключением хромистых), цветных металлов и сплавов, а также чугуна удовлетворительная при соблюдении определенных технологических условий.
Ковкость — способность металлов и сплавов без разрушения изменять свою форму при обработке давлением. Железо, медь, никель, алюминий, цинк, олово, свинец, сталь, латунь и многие другие металлические материалы обладают достаточно хорошей ковкостью, что позволяет подвергать их прессованию, прокатке, протяжке, ковке и штамповке.
Хорошей ковкостью обладает сталь в нагретом состоянии, а в холодном состоянии — латунь и алюминиевые сплавы; пониженной ковкостью характеризуется бронза.
Прокаливаемостъ — способность стали воспринимать закалку на определенную глубину от поверхности. Прокаливаемость стали зависит от присутствия легирующих элементов в стали и размеров зерен стали. Прокаливаемость стали определяется экспе
28
риментально, путем измерения твердости в сечении закаленного образца, а также рядом других методов, например, с помощью торцевой закалки образцов.
Жидкотекучесть — способность металла или сплава в расплавленном состоянии заполнять литейную форму. Определение жидкотекучести металла производится с помощью специальных отливок в виде стержней, спиралей, решеток, клиньев и т. п. проб.
Для повышения жидкотекучести металлов и сплавов к ним добавляют легирующие компоненты, например, фосфор — к медным сплавам и чугуну, кремний — к алюминию.
Усадкой называется уменьшение объема или линейных размеров расплавленного металла или сплава при его застывании и охлаждении до комнатной температуры. Соответствующее изменение линейных размеров, выраженное в процентах, называется линейной усадкой.
На степень усадки влияют многие факторы: химический состав металла, скорость охлаждения и др.
§ 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЫ
Технологическими пробами называются испытания металлов, выполняемые несложными способами и без тщательного измерения наблюдаемых свойств.
Такие испытания имеют целью выявить способность металла к тем или иным деформациям, которым он подвергается при работе или при обработке в холодном или горячем состоянии.
Удовлетворительность или неудовлетворительность металла по технологическим пробам определяется по внешнему виду после испытания (отсутствие надрывов, трещин, расслоения или излома свидетельствует о том, что металл выдержал пробу).
Некоторые технологические пробы стандартизованы, т. е. испытания производятся по определенным правилам.
Этими правилами установлены размеры и формы образцов испытуемых металлов, инструментов и приспособлений для выполнения пробы.
Рассмотрим наиболее часто встречающиеся в практике пробы.
Проба на загиб (ОСТ 1683) служит для определения способности металла (листов, прутков, различных профилей и т. д.) принимать заданный по размерам и форме загиб без надрывов и трещин.
Проба на загиб применяется для пластических металлов при толщине не более 30 мм и производится в нагретом или холодном состоянии.
Различают загиб на определенный угол, до параллельности загнутых сторон (рис. 14, а) или до соприкосновения сторон. Тот
29
и другой вид загиба должен быть оговорен в технических условиях.
Для проведения испытания на загиб применяют специальные машины, прессы, тиски с закругленными губками. Образцы, выдержавшие пробу, не должны иметь после загиба надлома, надрывов или трещин.
Проба на перегиб (ОСТ 1688) служит для определения способности металла выдерживать повторный загиб и разгиб и применяется при испытании качества полосового и листового
Рис. 14. Технологические пробы:
а — на загнб, 6 — а навивание проволоки, в — на сплющивание труб, г— на загнб труб
материала длиной 100—150 мм, шириной до 20 мм и толщиной до 5 мм, а также проволоки и прутков диаметром от 0,8 до 7 мм.
Проба проводится только в холодном состоянии. Проба состоит в загибе и разгибе образца в плоскости, перпендикулярной к линии взаимного касания губок прибора, в котором образец зажимается в вертикальном положении.
Загиб образца производится попеременно в правую и левую сторону на 90° с равномерной скоростью не более 60 перегибов в минуту до определенного числа перегибов, указанного в технических условиях.
Проба на перегиб имеет важное значение для оценки способности к деформированию проволоки, при испытании которой на разрыв невозможно определить это свойство.
Проба на навивание проволоки (ГОСТ 10447—63) позволяет определить способность проволоки диаметром до 6 мм принимать заданную форму. Кусок проволоки (рис. 14, б) навивают на круглый стержень (оправку) 5—10 витками. Качество проволоки определяется способностью выдерживать без повреж
30
дений навивание и развивание в холодном состоянии, плотно прилегающими витками на стержень. Чем пластичнее проволока, тем плотнее будет ее прилегание к стержню.
Проба труб на сплющивание (рис. 14,в) производится по ГОСТ 8695—58 для определения качества труб по их свойству сплющиваться без повреждений под давлением пресса, молота или от ударов молотка до предела, установленного техническими условиями. Длина образца выбирается равной диаметру трубы. В зависимости от технических условий испытание может производиться в холодном и горячем состояниях. Признаком того, что образец выдержал испытание, служит отсутствие в нем после сплющивания трещин или надрывов.
Проба труб на загиб (ГОСТ 3728—47) применяется для определения способности образца трубы загибаться без повреждений. Испытание состоит в том, что заполненную сухим чистым речным песком трубу изгибают вокруг оправки на угол 90°. После загиба (рис. 14, г) труба не должна иметь надрывов, трещин, отслоений и других дефектов. Диаметр оправки определяется техническими требованиями.
Проба стали на искру производится для приблизительного определения состава стали по цвету и форме искр.
Определение марки стали по искре производится на наждачном круге. При нажатии проверяемого образца металла на быстро вращающийся наждачный круг образуется сноп искр, которые отличаются друг от друга по форме и цвету. Чем больше в стали содержится углерода, тем больше в ее искрах светлых звездочек. Присутствие в стали вольфрама можно установить по красному цвету искр, хрома — по оранжевому и т. д. (рис. 15 между стр. 32 и 33). Таким образом, при известном навыке проба на искру позволяет приблизительно судить о химическом составе стали. Более точное определение химического состава стали производится в специальных заводских лабораториях.
Этот метод определения состава стали применяют лишь в исключительных случаях и при наличии станков с соответствующими абразивными кругами и специальных образцовых эталонов, которые используют для сравнения характера искр.
Глава III
ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ
§ 1.	ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУЧЕНИИ ЧУГУНА
Чугуном называется сплав железа с углеродом, содержащий углерода от 2 до 6,67%. Это один из основных материалов, применяемых в машиностроении.
Чугун получают из железных руд в доменных печах. Современные доменные печи строят высотой более 30 ж с диаметром горна до 10 м, в них выплавляют до 4800 т чугуна в сутки. С момента задувки печь работает непрерывно в среднем 5—8 лет. В качестве исходных материалов используют железную и марганцевую руды, в качестве топлива — кокс; для понижения температуры плавления пустой породы руд и образования с пустой породой и золой топлива легкоплавких смесей, называемых шлаком, в доменную печь загружают флюсы. В качестве флюса обычно используется известняк.
Железные руды. Железными рудами называют горные породы, содержащие металл. Обычно в руде содержится металл в таком количестве, которое позволяет экономично и выгодно извлекать металл из руды.
Железные руды представляют собой главным образом соединения с кислородом (окись железа) и пустой породой (землистой примесью в виде песка, глины и известняка).
Пригодность железной руды к плавке определяется содержанием в ней железа, составом пустой породы и количеством вредных примесей (сера, фосфор и др.).
В производстве чугуна используются только те руды, в которых железа содержится не менее 30%. Из железных руд, имеющих особенно большое промышленное значение, можно назвать следующие: магнитный, красный и бурый железняк.
Магнитный железняк (магнезит) представляет собой магнитную окись железа (Fe304). Это минерал черного цвета, обладающий магнитными свойствами. Содержание железа в нем достигает 70—72% при очень небольшом количестве вредных примесей— серы и фосфора.
Красный железняк (гематит) представляет собой окись железа (Ре20з). Это минерал вишнево-красного цвета, содержащий в среднем до 60% железа. Это одна из лучших руд, в ней содержится небольшое количество вредных примесей (фосфора и серы); кроме того, эта руда весьма удобна для производства чугуна, так как железо восстанавливается легче.
Бурый железняк (лимонит) — минерал бурого цвета, содержащий от 30 до 60% железа в виде водной окиси, имеет значительное количество примесей — серы, фосфора.
32
Топливо. Топливо является не только источником тепла для расплавления руды, но также участвует в химических реакциях, протекающих в доменной печи при выплавке чугуна.
Применяемое в доменном процессе топливо тем ценнее, чем больше в нем углерода и меньше влаги, на испарение которой затрачивается тепло. Качество топлива также тем выше, чем меньше в нем серы и золы, так как наличие серы вызывает образование раковин в чугуне, неоднородность состава, густоплавкость и ломкость в нагретом состоянии, а зола обладает высокой температурой плавления и сама по себе не может расплавиться.
В качестве топлива при доменном процессе используется каменноугольный кокс, древесный уголь, реже торфяной кокс и антрацит.
Кокс — продукт сухой перегонки специальных, так называемых коксующихся углей, в особых коксовальных камерах, в которых уголь нагревают без доступа воздуха. Это легкое, пористое и достаточно прочное топливо.
Древесный уголь — искусственное твердое топливо, полученное нагреванием без доступа воздуха различных древесных пород (березы, осины, сосны и др.). Достоинством древесного угля является его небольшая зольность и незначительное количество серы, ухудшающей качество металла. Однако высокая стоимость и невысокая прочность ограничивают его применение. Древесный уголь применяется только при выплавке высококачественных чугунов.
Флюсы. Это различные минеральные вещества, добавляемые в доменную печь для понижения температуры плавления пустых пород, удаления золы и серы, а также остатков сгоревшего топлива.
Флюсы образуют с пустой породой и золой топлива легкоплавкие сплавы, которые отделяются от металла в виде шлака. Способствуя образованию шлаков, флюсы тем самым дают возможность отделить от металла пустую породу.
При наличии в руде песчано-глинистых примесей в качестве флюса применяют известняк, а при известковистом составе пустой породы флюсом служат вещества, содержащие кремнезем, кварц и песчаник.
В качестве флюсов в металлургии цветных металлов применяют те же материалы, что и в металлургии черных металлов, причем наиболее распространенными являются кварц, плавиковый шпат, алюмосиликаты и др.
Ход доменного процесса. Доменную печь загружают сверху через колошниковое отверстие слоями рудой, коксом, известняком, а снизу в нее вдувают через отверстия (фурмы) воздух.
Материалы в доменной печи постепенно опускаются вниз и, встречаясь с газовым потоком при различных температурах, пре-
33
терпевают соответствующие изменения в составе и свойствах.
При движении материалов в направлении сверху от колошника вниз к горну происходит сушка материала, разложение плавильных материалов, восстановление железа и других элементов из окислов, науглероживание восстановленного железа и образование чугуна, образование шлака.
Продукты доменного процесса. Продуктами доменного процесса являются чугун, шлак, доменный газ и колошниковая пыль.
Чугун является основным и главным продуктом доменного процесса.
Доменный шлак в настоящее время используется в качестве строительных материалов в виде шлакового кирпича, шлакобетона. Из шлака древесноугольных печей может быть получена стеклянная вата, являющаяся хорошим теплоизоляционным материалом.
Доменный газ используется как ценное газообразное топливо для воздухонагревателей, коксовальных и нагревательных печей, в паровых котлах и других целей.
Колошниковая пыль, которая выносится из печи с отходящими газами, поступает в специальные пылеуловители, затем направляется для спекания в виде кусков и идет обратно в шахту доменных печей.
§ 2.	КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ
В зависимости от химического состава и назначения доменные чугуны делятся на передельные, литейные и специальные.
Передельный чугун предназначается для переработки на сталь в плавильных агрегатах, называемых конверторами, а также мартеновских и электрических печах. В зависимости от способа переработки он называется мартеновским (М), бессемеровским (Б), томасовским (Т).
Литейный чугун предназначается главным образом для производства литых заготовок (литья). Он поступает в литейные цехи в виде небольших слитков (чушек) весом до 25 кг.
Специальные чугуны (ферросплавы) выплавляют с высоким процентом кремния или марганца, применяют в качестве специальных добавок при выплавлении стали.
В зависимости от характера соединения углерода с железом чугуны разделяют на белые и серые.
Белые чугуны характеризуются тем, что у них весь углерод находится в химически связанном состоянии — в виде цементита, очень твердого и хрупкого соединения, называемого карбидом железа (Fe3C). Излом такого чугуна имеет матово-белый цвет. Белые чугуны практически не обрабатываются, их используют для переделки в сталь и в ковкий чугун,
34
В серых чугунах весь углерод или часть его находится в свободном состоянии, в виде графита, который придает чугуну в изломе серый или темно-серый цвет. Серый чугун широко применяют в машиностроении, он дешев, хорошо обрабатывается режущим инструментом, имеет высокие литейные свойства, поэтому широко применяется для изготовления отливок самого разнообразного назначения.
Буквы СЧ в марке обозначают серый чугун, первое двухзначное число указывает предел прочности при растяжении, второе — предел прочности при изгибе. Например, СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36.
К группе серых чугунов относятся модифицированные, высокопрочные и ковкие чугуны.
Модифицированный чугун обладает повышенными физико-механическими, химическими и технологическими свойствами по сравнению с обычным серым чугуном. Его получают путем добавления в жидкий серый чугун (на желоб вагранки, в ковш или литниковую чашу) модификаторов — силикокальция, ферросилиция, силикоалюминия, магния или его сплавов и др., которые изменяют структуру чугуна, а следовательно, и его свойства. Марки: СЧ 28-48, СЧ 32-52, СЧ 38-60 и др.
Модифицированный чугун используют для изготовления ответственных деталей, работающих на износ, например, зубчатых колес, тормозных барабанов, втулок, коленчатых валов, отливок сложной конфигурации с тонкими стенками и др.
Высокопрочный чугун является важным конструкционным материалом, в котором сочетаются многие ценные свойства стали и чугуна. Его получают из серого чугуна путем присадки в ковш перед разливкой в формы магния, в результате чего получается чугун с шаровидным графитом, обладающий хорошими литейными, механическими свойствами.
Марки высокопрочного чугуна с шаровидным графитом по ГОСТ 7293—54: ВЧ 45-0, ВЧ 45-5, ВЧ 40-10, ВЧ 50-1,5, ВЧ 60-2. Буквы ВЧ обозначают высокопрочный чугун, первые две цифры указывают предел прочности при растяжении, а последняя — величину относительного удлинения.
Высокопрочный чугун применяется для изготовления деталей, работающих с ударными и переменными нагрузками и на износ (коленчатые валы, зубчатые колеса, поршневые кольца и др.).
Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна в специальных печах.
Такой чугун применяют для изготовления литых деталей сложной формы — вентили, тройники, краны; деталей, работающих на износ — тяговые сцепления, втулки, зубчатые колеса, звенья цепей, пальцы собачки, тормозные колодки и др.
Марки ковких чугунов по ГОСТ 1215 — 59: КЧ 30-6, КЧ 33-8, КЧ 35-10, КЧ 37-12 и др. Буквы КЧ означают ковкий чугун, пер
35
вые две цифры указывают предел прочности при растяжении, последние цифры — относительное удлинение при растяжении.
Антифрикционные чугуны получают путем присадки в серый чугун легирующих элементов или термической обработкой белого чугуна. Антифрикционный чугун характеризуется малым коэффициентом трения, поэтому находит широкое применение для изготовления различных трущихся деталей в машинах и механизмах (втулки, подшипники и др.).
Специальные чугуны или ферросплавы выплавляют с повышенным процентом содержания одного из элементов, например, кремния, марганца, хрома и др.
Углерод является важнейшим элементом, определяющим как структуру, так и все свойства чугуна. Углерод благоприятно влияет на жидкотекучесть чугуна, что имеет большое значение для производства тонкостенного и сложного по конфигурации литья.
Кремний увеличивает жидкотекучесть чугуна при заливке. Содержание кремния в чугунах колеблется в широких пределах от 0,3—0,5 до 3—5%. Изменяя содержание кремния, можно получать чугуны совершенно с различными свойствами и структурой.
Марганец в отличие от кремния препятствует графитизации, как говорят, способствует отбеливанию чугуна, т. е. увеличивает твердость чугуна, ухудшает литейные свойства.
Сера является наиболее вредной примесью, ухудшает литейные свойства, в частности снижает жидкотекучесть, способствует образованию газовых пузырей в отливках. Поэтому содержание серы в чугуне ограничивают: до 0,08% для мелкого литья и до 0,1—0,12% для более крупного литья, когда можно допустить несколько худшую жидкотекучесть.
Фосфор также понижает прочность и увеличивает хрупкость чугуна. При небольших количествах улучшает жидкотекучесть чугуна. Это качество крайне ценно при изготовлении художественного и тонкостенного литья.
Фосфор повышает твердость и износоустойчивость, но снижает пластичность и вызывает хладноломкость (хрупкость при пониженной температуре). Содержание фосфора в ответственных отливках допускается до 0,1%, в менее ответственных — до 1,2%.
Кроме вышеуказанных примесей, в чугун вводят и другие элементы. Такие чугуны называются легированными.
§ 3.	ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУЧЕНИИ СТАЛИ
Сталью называют железоуглеродистый сплав, содержащий углерода до 2%, кремния до 0,35%, марганца 0,8,% фосфора до 0,07% и серы до 0,06%.
В сравнении с чугуном сталь обладает более высокой прочностью, вязкостью, ковкостью, хорошей обрабатываемостью,
36
свариваемостью, способностью изменять свои свойства в широких пределах в зависимости от химического состава и вида термической обработки.
Благодаря хорошему сочетанию механических и технологических свойств сталь получила исключительно широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Ранее было сказано, что основным сырьем для производства стали является пе-
Рис. 16. Устройство бессемеровского конвертора
редельный чугун. Около 90% всего получаемого в доменных печах чугуна перерабатывается в сталь.
Сущность процесса переработки чугуна в сталь сводится к удалению из чугуна избытка углерода, серы, фосфора, кремния, марганца и других примесей.
Примеси при высокой температуре соединяются с кислородом быстрее, чем железо. Углерод чугуна, соединяясь с кислородом, превращается в газ. Кремний и марганец превращаются в окислы, которые вследствие меньшего удельного веса всплывают на поверхность и образуют шлак.
Состав, свойства и качество стали в значительной степени зависят от способа ее производства.
В настоящее время в промышленности Советского Союза основными способами получения стали являются конверторный (бессемеровский и томасовский), мартеновский и плавка в электропечах.
Конверторный (бессемеровский) способ. Способ заключается в том, что через расплавленный доменный чугун, заливае
37
мый в конвертор, продувается воздух в течение 15—20 мин- Кислород, находящийся в воздухе, вступает в реакцию с углеродом, кремнием, марганцем, фосфором и другими примесями и окисляет их. В результате этого процесса получается сталь.
Конвертор (рис. 16) представляет собой вращающийся сосуд 2 грушевидной формы, кожух которого сварен из толстой листовой стали и футерован внутри кремнекислым огнеупорным материалом (динасовым кирпичом) 10. Снаружи кожух опоясан литым стальным поясом 11.
Конвертор имеет два цилиндрических выступа (цапфы) 1 и 3, служащие для опоры, и зубчатую передачу 9 для поворота
Рис. 17. Схема работы конвертора: а — заливка чугуна, б — продувка, в — выпуск стали
конвертора. Одна из цапф сделана полой и соединяется с воздухопроводом 4. От цапфы к днищу 8 воздух подводится по трубе 6 в воздушную коробку 7. В отъемном днище конвертора имеются фурмы 5, через которые под давлением 3,0—3,5 ат воздух подается в конвертор.
Перед началом процесса конвертор при помощи зубчатой передачи наклоняют в положение, показанное на рис. 17, а, и через горловину заливают жидкий чугун. После этого подают дутье, затем поворачивают конвертор в вертикальное положение (рис. 17, б). Продуваемый воздух проходит через весь чугун. Реакция горения кремния, марганца и железа происходит с большим выделением тепла, и температура сплава повышается с 1200—1300°С до 1700°. Для выпуска стали конвертор наклоняется в положение, показанное на рис. 17, в.
Емкость современных конверторов —25—65 Т жидкого чугуна.
Конверторный (томасовский) способ. Огнеупорные материалы, применяемые для футеровки, оказывают большое влияние на состав и свойства получаемой стали. При бессемеровском способе фосфор не может быть удален из чугуна, так как известь, необходимая для удаления фосфора, разрушает кремне
38
кислый огнеупор. Поэтому при переработке на сталь доменных чугунов, содержащих значительное количество фосфора (до 2,2%), бессемеровский способ не пригоден, и в этом случае применяется томасовский способ. Особенностью конвертора (томасовского) является основная, доломитовая футеровка, а отличием самого процесса — загрузка в конвертор вместе с жидким чугуном определенного количества свежеобожженной извести.
Присутствие извести приводит к образованию шлаков и удалению из чугуна фосфора и серы.
Марки конверторной стали обозначают начальными буквами Б и Т, что значит бессемеровская и томасовская сталь (по именам изобретателей Бессемера и Томаса).
Преимуществами конверторного способа получения стали - являются высокая производительность, компактность и простота устройства оборудования, а также выплавка с помощью воздушного дутья (без топлива), благодаря чему стоимость стали невысока.
Сталь, полученная конверторным способом, легко обрабатывается резанием и давлением, хорошо сваривается, обладает повышенным сопротивлением износу.
Для строительства конверторов требуется менее сложное оборудование и примерно на 30—40% меньше капитальных затрат, чем при строительстве мартеновских печей такой же производительности.
К серьезным недостаткам конверторного способа получения стали относятся значительный угар металла, необходимость применения только жидкого чугуна, сложность регулировки процесса из-за кратковременности его протекания, ограниченное количество переплавляемого металла, сильное загрязнение стали шлаковыми включениями, потери части металла в шлаке и выплесках, возможность передела чугунов только определенного химического состава.
Конверторная сталь не отличается высоким качеством вследствие окисления значительного количества железа при дутье и невозможности последующего полного восстановления железа из образовавшейся закиси железа. Присутствие же закиси железа делает сталь ломкой при прокатке и вызывает ряд других недостатков. К тому же конверторный способ не создает условий для получения стали определенного состава вследствие большой скорости процесса, а также значительного уменьшения в стали вредных элементов — фосфора и серы.
Поэтому конверторная сталь используется главным образом Для производства изделий, к механическим свойствам которых не предъявляются высокие требования, например, для изготовления неответственных строительных изделий, листового железа, балок, труб, болтов, проволоки, гвоздей, шурупов, а также стяжек тяг, ключей и т. п.
39
Применение кислорода. В настоящее время при выплавке стали конверторным способом широко применяется обогащенное кислородом дутье или чистый кислород; в этом случае реакция окисления примесей происходит интенсивней, качество стали значительно улучшается, производительность работы повышается. Применение дутья с подачей большого количества кислорода позволяет перерабатывать малофосфористые чугуны, т. е. непригодные для томасовского процесса, получать сталь, не уступающую по качеству мартеновской.
Мартеновский процесс. Выше уже указывалось, что одним из недостатков конверторного способа является повышенное содержание в стали кислорода, ухудшающее ее механические свойства. Поэтому для изготовления многих ответственных изделий (инструментов, пружин, деталей, работающих на удар, и т. д.) конверторная сталь непригодна. Кроме этого, существовавшие ранее способы конверторного производства стали не решали задач переработки отходов (стальной лом, стружка, скрап и т. и.). В 1864 г. П. Мартеном было предложено производство стали в пламенной (мартеновской) регенеративной печи. В мартеновских печах окисление осуществляется воздухом, проходящим через шлак, который изолирует расплавленный металл от непосредственного воздействия кислорода воздуха, что уменьшает угар металла и способствует улучшению качества стали. Для выплавки стали в мартеновских печах применяется белый чугун, железная руда, лом, флюсы (известняк, обожженная известь, бокситы, плавиковый шпат).
В зависимости от состава шихты в мартеновских печах различают следующие разновидности процесса выплавки стали: скрап-процесс, чугунно-рудный и скрап-рудный процессы.
Скрап-процесс применяется на машиностроительных заводах, не имеющих доменных печей и располагающих большим количеством всевозможных отходов производства в виде стального лома (скрапа), пакетированной стружки, пришедших в негодность деталей машин как чугунных, так и стальных. В качестве добавки применяется чушковый чугун и известняк.
Скрап-рудный процесс применяется на заводах, оснащенных доменными печами, 60—70% шихты составляет жидкий чугун, остальная часть — стальной лом. Для окисления примесей чугуна применяют значительное количество руды.
Наиболее широко распространены скрап-процесс и скрап- рудный процесс.
Мартеновский способ производства стали является самым распространенным.
Мартеновские печи. По конструкции мартеновские печи делятся на стационарные (неподвижные) и качающиеся. В качающихся печах рабочее пространство заключено в металлический кожух, рама которого опирается на катки, позволяю-
40
щие наклонять печь на определенный угол при помощи электрического или гидравлического механизма.
Мартеновская печь (рис. 18). Мартеновская печь представляет собой сложное сооружение, оснащенное совершенными механизмами для загрузки шихты и уборки продуктов плавки. Она оборудована автоматическими приборами для регулирования
Рис. 18. Схема мартеновской печи:
1 — окно, 2 — свод, 3 — плавильное пространство, 4,5,15,16 — головки, б, 7.13,14 — регенераторы, 8,12 — насадки, 9,11 — клапаны, 10— труба
процесса горения и температуры в печи. Мартеновская печь состоит из рабочего (плавильного) пространства 3, ограниченного сверху сводом 2, а снизу — подом 17. Передняя стенка имеет завалочные окна 1, через которые загружают шихтовые материалы. В задней стенке имеются отверстия для выпуска стали и шлака. В торцах печи расположены головки 4 и 5,15 и 16, соединяющие плавильное пространство 3 с регенераторами 6 и 7, 13 и 14.
Горючий газ и необходимый для его сжигания воздух перед поступлением в плавильное пространство предварительно проходят через нагретую до температуры около 1200° насадку 8 регенераторов 6 и 7. Подогретый в регенераторах газ и воздух выходят затем по вертикальным каналам в правые головки 4 и 5, смешиваются между собой в плавильном пространстве 3 и вступают в реакции горения. В результате горения газа температура под сводом 2 повышается до 1650—1760°. Газообразные продукты горения из плавильного пространства через левые го
41
ловки 15 и 16 направляются в регенераторы 13 и 14, нагревают их огнеупорную насадку 12 и далее поступают в трубу 10. Когда огнеупорная насадка 8 в регенераторах 6 и 7 начнет остывать, направление движения газа и воздуха посредством клапанов 9 и 11 переключается на насадку 12 регенераторов 13 и 14. Таким образом обеспечивается непрерывное поступление в плавильное пространство печи подогретых горючего газа и воздуха.
Большинство мартеновских печей работает на природном газе или смеси доменного и коксовального газов.
Технико-экономические показатели работы мартеновской печи резко повышаются при использовании кислорода как для интенсификации сжигания топлива, так и для ускорения окисления примесей. Кислород в этом случае подают через головки мартеновской печи.
Производство стали в электропечах. Наиболее совершенным способом производства стали является выплавка ее в электроплавильных печах. Основные преимущества этих печей заключаются в следующем:
1.	В плавильном пространстве температура достигает 2000° С, что способствует расплавлению металла с высокой концентрацией тугоплавких компонентов (хрома, вольфрама, молибдена и др.) и хорошему удалению серы и фосфора, а также неметаллических включений. Сталь, полученная таким способом, по химическому составу лучше мартеновской.
2.	Можно выплавлять любые сорта стали с содержанием заданного количества таких элементов, как хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, титан и др.
3.	Обеспечивается точность и простота регулирования температур.
4.	Значительно уменьшается угар металла и особенно легирующих элементов.
Выплавку стали производят в дуговых и индукционных (высокочастотных) электрических печах. Наибольшее распространение получили дуговые электрические печи.
Идея использования образующегося при горении электрической дуги тепла для плавки металла была обоснована русским ученым, академиком В. В. Петровым еще в 1802 г.
Дуговая электрическая печь, указанная на рис. 19, состоит из сварного стального цилиндрического корпуса 1, выложенного внутри огнеупорным кирпичом 2, съемного свода 3 с отверстиями, в которые пропущены соединенные проводниками с вторичной обмоткой трансформатора графитовые или угольные электроды 4. Графитовые электроды более устойчивы при высоких температурах и имеют меньшее электросопротивление, чем угольные, поэтому их применение в электроплавильных печах более целесообразно. Число электродов соответствует числу фаз электрического тока. Длина электродов достигает 2 м. Электро
42
ды укрепляются в электродержателях 5 и с помощью специального механизма могут перемещаться вверх и вниз и опускаться до верхнего уровня металла. Расстояние между электродами и металлом в печи должно быть определенным. При работе расстояние регулируется подъемом или опусканием электродов вручную или автоматически. Внизу электропечь ограничена подом.
Рис. 19. Дуговая электрическая печь
Нагрев и расплавление шихтовых материалов производится теплом, излучаемым тремя электрическими дугами, образуемыми между электродами и металлической шихтой при напряжении электрического тока 180—350 в.
Механизм наклона позволяет поворачивать печь для выпуска стали и шлака в сторону отверстия и сливного желоба на 10—15°.
Современные дуговые печи строятся емкостью от 0,5 до
43
180 Т. Наибольшее распространение имеют печи емкостью до 80 Т. Продолжительность “плавки в печах 3—6 ч.
Электрические печи потребляют много электроэнергии, поэтому они используются, как правило, для получения только высококачественной стали.
В целях повышения производительности электрических печей и снижения стоимости стали предусмотрено производство электростали с помощью дуплекс-процесса, заключающегося в выплавке металла последовательно в двух плавильных агрегатах: основном конверторе и электропечи или в мартеновской печи и электропечи. Экономическая и технологическая целесообразность расплавления и предварительного удаления вредных примесей в первом агрегате и окончательная переработка металла во втором агрегате очевидны: повышается производительность, улучшается качество стали и уменьшается расход электроэнергии.
Индукционная печь высокой частоты состоит из огнеупорного тигля, окруженного тепловой изоляцией и находящегося внутри змеевика в виде медной трубки, по которой циркулирует вода для охлаждения. При прохождении по змеевику переменного тока высокой частоты в металле, находящемся в тигле, образуются вихревые токи большой силы, быстро нагревающие металл до плавления. Вихревые токи способствуют хорошей циркуляции металла и очищению его от примеси.
Недостатком этих печей является большая стоимость их, а также высокие требования, предъявляемые к стойкости и прочности тиглей, изготовление которых сложно. Высокочастотные печи применяют только для изготовления наиболее ценных и ответственных сортов сталей.
§ 4.	ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛИ
Сталь — это сплав железа с углеродом, содержащий углерода до 2%.
По химическому составу стали делят на углеродистые и легированные.
Углеродистые стали, кроме углерода, содержат до; 0,35% кремния, 0,8% марганца, 0,06% серы, 0,07% фосфора.
Легированными называют такие стали, в состав которых специально введены легирующие элементы (хром, никель, вольфрам, ванадий, молибден, кобальт и др.) для сообщения стали требуемых свойств.
К легированным сталям относятся также стали, содержащие повышенное количество марганца и кремния (марганцовистые и кремнистые стали).
По назначению стали разделяют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими свойствами.
44
Конструкционные стали в свою очередь делят на строительные и машиностроительные.
По способу выплавки различают сталь обыкновенного качества, сталь качественную и сталь высококачественную.
Сталь обыкновенного качества выплавляют в бессемеровских конверторах или больших мартеновских печах, такая сталь содержит 0,06—0,62% углерода.
Качественную сталь изготовляют в мартеновских и электрических печах, в основных конверторах с продувкой кислородом сверху, она содержит меньше вредных примесей, чем сталь обыкновенного качества.
Высококачественную сталь выплавляют в кислых и основных мартеновских печах и в электрических печах, она содержит очень ограниченное количество серы и фосфора, имеет более суженные пределы содержания марганца и кремния по сравнению с качественной сталью, обладает высокой чистотой в отношении неметаллических включений и строго регламентированными механическими свойствами. В конце марки высококачественной стали ставится буква А, например, У8А, У9А, 15ХА, 30ХГСА.
§ 5.	УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ
В углеродистых сталях углерод является важнейшим элементом, определяющим как структуру, так и свойства стали. С повышением содержания углерода возрастают прочность и твердость стали, но понижается пластичность. Углерод благоприятно влияет на жидкотекучесть стали.
Марганец повышает твердость и прочность стали, увеличивает ее вязкость после термической обработки. Кремний повышает твердость, прочность и упругость стали и незначительно снижает ее пластичность. Фосфор снижает пластичность и вызывает хладноломкость (хрупкость) стали, а сера снижает литейные свойства, препятствует выходу газов из жидкой стали, что ведет к образованию газовых пузырей (раковин) в отливке, вызывает ломкость и повышает твердость стали.
Углеродистая сталь обыкновенного качеств а предназначается для производства проката. По ГОСТ 380— 60 эта сталь подразделяется на три группы А, Б и В
Сталь группы А поставляется с гарантированными механическими свойствами (предел прочности, предел текучести и относительное удлинение) и маркируется буквами Ст., за которыми следует цифра: 0; 1; 2 и т. д. до 7. Чем больше цифра в марке, тем- больше содержание углерода, тем выше предел прочности и тем ниже относительное удлинение.
Сталь группы А поступает с металлургических заводов в виде проката (балки, прутки, ленты, проволока и т. д.) и исполь
45
зуется для неответственных детален машин, металлических конструкций, арматуры, топочных устройств и других изделий, не подвергающихся термической обработке.
Сталь группы Б поставляется с гарантией по химическому составу. В марке буквами указывается способ выплавки: буквой М — мартеновская сталь, буквой Б — бессемеровская, буквой К — конверторная, полученная продувкой металла кислородом сверху; цифра в марке представляет число, характеризующее химический состав стали, а буква кп — сталь кипящая, пс — сталь полуспокойная, сп — сталь спокойная.
Сталь группы Б изготовляется следующих марок: мартеновская— МСт. О, МСт. 1, МСт. 2, МСт. 3, МСт. 4, МСт. 5, МСт. 6, МСт. 7; конверторная—КСт. О, КСт. 1, КСт. 2, КСт. 3, КСт. 4, КСт. 5, КСт. 6, КСт. 7; бессемеровская — БСт. О, БСт. 3, БСт. 4, БСт. 5 и БСт. 6.
Из стали группы Б изготовляют сварные конструкции, различные резервуары, бандажи и оси вагонных колес, железнодорожные рельсы, пружины, рессоры общего назначения; при изготовлении этих изделий применяется ковка, поверхностная закалка и другие виды обработки.
Сталь группы В поставляется с гарантированным пределом прочности, пределом текучести, относительным удлинением и химическим составом; марки сталей этой группы начинаются с буквы В, затем следуют элементы обозначения те же, что и группы сталей А и Б.
Сталь группы В изготовляется следующих марок: мартеновская — ВМСт. 2, ВМСт. 3, ВМСт. 4 и ВМСт. 5; конверторная — В КСт. 2, В КСт. 3, В КСт. 4 и В КСт. 5.
Из сталей группы В изготовляют сварные конструкции, неответственные детали машин, валы, оси и т. д.
Сталь марок Ст. 1, Ст. 2, Ст. 3 и Ст. 4 всех трех групп изготовляется кипящая, полуспокойная и спокойная. Сталь марок Ст. 5, Ст. 6 и Ст. 7 изготовляется только полуспокойная и спокойная. Поэтому марки стали после цифры могут иметь индекс «кп» или «пс», либо «сп», указывающие соответственно, что сталь кипящая или полуспокойная, либо спокойная.
Углеродистая качественная сталь применяется для изготовления ответственных деталей, различных машин и механизмов (шатуны, шпиндели, зубчатые колеса, валы, оси и т. и.). Качественная конструкционная углеродистая сталь поставляется по ГОСТ 1050—60 с гарантированными механическими свойствами и химическим составом в виде обжатых болванок, слитков, листов, прутков, полос, лент и др.
Качественная углеродистая сталь делится на две группы: I — с нормальным содержанием и II — с повышенным содержанием марганца (0,7—1,2%). Сталь группы I маркируется цифрами 05кп, Юки, 15кп, 20 и далее до 85. Цифры в марке
46
показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. В стали группы II после чисел, выражающих содержание углерода, ставят букву Г (например, 15Г, 20Г, 25Г и далее до 70Г).
Углеродистые инструментальные стали делятся на качественные и высококачественные. Содержание углерода в сталях, от величины которого во многом зависят свойства стали, составляет 0,65—1,35%.
Из этих сталей изготовляют режущий, измерительный и штамповочный инструмент.
Инструмент из углеродистой инструментальной стали после соответствующей термической обработки выдерживает температуру нагрева лишь до 200—250°С; при большей температуре нагрева твердость инструмента резко снижается.
Углеродистые качественные инструментальные стали по ГОСТ 1435—54 изготовляют следующих марок У7, У8, У9 и т. д. до У13. Буква У указывает, что сталь углеродистая, а цифра — содержание углерода в десятых долях процента. В марке высококачественной углеродистой инструментальной стали ставят букву А, например У7А, У8А и т. д.
§ 6.	ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ
Для изготовления различных машин, инструментов, аппаратов, приборов, металлических конструкций и другого оборудования широко применяются легированные стали, обладающие высокими механическими, физическими и химическими свойствами.
Элементы, специально вводимые в сталь для получения требуемых свойств, называются легирующими.
Влияние легирующих элементов на свойства стали
Основные цели легирования:
а)	повысить прочность стали без применения термической обработки;
б)	увеличить прокаливаемость стали, повысить прочность, твердость и ударную вязкость;
в)	придать стали специальные свойства: жаропрочность, ока-линостойкость, коррозионную устойчивость, магнитные свойства и др.
Хром (Сг) повышает твердость, прочность и пластичность, сохраняет вязкость, увеличивает сопротивляемость стали коррозии, повышает прокаливаемость, позволяет производить закалку в масле, что значительно снижает возможность деформации деталей.
Вольфрам (W) повышает твердость, прочность, красностойкость и текучесть, не снижая вязкости, позволяет получать сквозную прокаливаемость и осуществлять закалку на воздухе.
47
Никель (Ni) повышает прочность, вязкость, жаропрочность, уменьшает коробление детали при закалке; сталь, содержащая 36% никеля, обладает минимальным коэффициентом расширения и имеет постоянный, не зависящий от повышения температуры, модуль упругости.
Молибден (Мо) повышает прочность при высоких температурах и текучесть, не снижая вязкости, увеличивает сопротивление ползучести* позволяет получить сквозную прокаливаемость, уменьшает склонность к отпускной хрупкости.
Ванадий (Va) способствует повышению прочности при высоких температурах и красностойкости, уменьшает склонность стали к перегреву, что облегчает проведение термической обработки.
Марганец (Мп) при содержании его в стали свыше 1% повышает твердость, износоустойчивость, стойкость при ударных нагрузках без снижения пластичности, увеличивает прокаливаемость, но делает сталь более чувствительной к перегреву при термической обработке.
Кремний (Si) повышает износостойкость, увеличивает жаростойкость, если ввести его в сталь совместно с хромом, повышает электросопротивление и магнитную проницаемость.
Кобальт (Со) повышает окалиностойкость (способность сопротивляться окислению при высоких температурах), магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.
Титан (Ti) увеличивает прочность и плотность стали, повышает обрабатываемость и сопротивление коррозии.
Ниобий (Nb) повышает сопротивление коррозии.
Бор (В) значительно повышает прокаливаемость и прочность при высоких температурах, не снижая заметно пластичности и вязкости.
Алюминий (А1) повышает окалиностойкость, совместное введение с кремнием способствует коррозионной стойкости.
Классификация и маркировка легированных сталей
По назначению легированные стали делят на три группы: конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами.
По содержанию легирующих элементов легированные стали делят также на три группы:
1.	Низколегированные стали, содержащие легирующих элементов до 2,5%, выпускаются по ГОСТ 5058—65. По механическим свойствам эти стали превосходят углеродистую сталь, хорошо свариваются, лучше сопротивляются коррозии, широко
* Ползучесть — свойство металла, медленно н непрерывно деформироваться при постоянной нагрузке (особенно при высоких температурах).
48
применяются в машиностроении, судостроении, в строительстве гражданских и промышленных сооружений.
2.	Среднелегированные, содержащие легирующих элементов от 2,5 до 10%.
3.	Высоколегированные, содержащие легирующих элементов более 10%.
По химическому составу и механическим свойствам легированные стали делятся на качественные и высококачественные.
Легированные конструкционные стали
Легированные конструкционные стали выплавляют в мартеновских и электропечах. Основным требованием, предъявляемым к этим сталям, является сочетание высокой прочности, твердости и вязкости; кроме того, эти стали должны обладать хорошими технологическими и эксплуатационными свойствами, а также быть дешевыми.
Конструкционные легированные стали делят на строительные и машиностроительные. Первые применяются для изготовления стальных конструкций зданий и сооружений, вторые широко используются в различных отраслях машиностроения — автомобильной, авиационной, автотракторной, станкостроительной и др.
Ниже приводится несколько примеров обозначений и использования некоторых марок легированных конструкционных сталей: 10Г2, 40Г2, 50Р2—марганцовистая сталь, используется для изготовления вагонных осей, шатунов, карданных валов и др.
15Х, 20Х, 35ХРА — хромистая сталь, используется для изготовления шестерен, валов, болтов, кривошипов и др.
ЗОХГСА, ЗОХГСНА — хромокремнемарганцевая сталь, используется для изготовления деталей тракторов, гусениц, кривошипных валов и т. д.
20	ХНЗА, ЗОХНЗА — цементируемые детали повышенной прочности (шестерни, валы, штоки, кривошипы).
В марках легированных сталей первые две цифры обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента, следующие за ними буквы русского алфавита указывают на наличие в стали легирующих элементов, при этом буква А означает азот, Б — ниобий, В — вольфрам. Г—марганец, Д — медь, Е — селен, Л — бериллий, М — молибден, Н — никель, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, Ц — цирконий, Ю — алюминий; цифра, стоящая после буквы, указывает (приблизительно) содержание легирующего элемента в процентах, если содержание его больше 1 %; если легирующего элемента в стали содержится менее 1%, то цифра не ставится; буква А в конце марки указывает, что сталь высококачественная.
49
Легированные инструментальные стали
По назначению легированные инструментальные стали делят на две группы: 1) для режущего и измерительного инструмента* 2) для штампового инструмента.
Легированные стали для режущего инструмента характеризуются высокой износостойкостью и твердостью, не снижающейся при высоких температурах, имеют достаточную вязкость.
Для изготовления режущих инструментов наиболее широко применяют стали марок: X, 9ХС, ХВ5, ХВГ.
К группе легированных инструментальных сталей относится быстрорежущая сталь, предназначенная для изготовления инструмента, работающего с высокими скоростями резания и большими подачами, (токарные резцы, сверла, фрезы, зенкеры и др.). Эта сталь сохраняет высокую твердость при температуре до 600° С.
Быстрорежущие стали, кроме незначительного количества примесей фосфора, серы, кремния, содержат 0,7—1,55% углерода и легирующие элементы: хром, вольфрам, ванадий, кобальт, молибден и никель.
Марки этих сталей: Р18, Р9, Р12, Р9Ф5, Р6МЗ, Р14Ф4, Р18Ф2,, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2. В марке стали буква Р обозначает, что сталь быстрорежущая, следующая за ней цифра указывает среднее содержание вольфрама в процентах, цифра после букв Ф и К указывает соответственно среднее содержание ванадия и кобальта.
Стали для штампов делятся на три группы: а) для штампов холодной штамповки; б) для штампов горячей штамповки; в) для ударного инструмента.
Стали для изготовления штампов холодной штамповки должны обладать высокой твердостью, износоустойчивостью при достаточной вязкости и хорошо прокаливаться; к ним относятся марки У10, У10А, У12, У12А, а также легированные — 9Х, Х6ВФ, Х12, Х12М, Х12Ф1 и др.
Стали для штампов горячей штамповки должны иметь высокие механические свойства при повышенных температурах, выдерживать многократные нагревы (термическая стойкость), высокую прокаливаемость, не давать трещин при местном нагреве, сохранять стабильные размеры.
К этим сталям относятся: 5ХГМ, 5ХНВ, 5ХНСВ, 4Х8В2, 4ХС, 4Х5В2ФС и др.
Стали для измерительных инструментов должны обладать высокой твердостью, износоустойчивостью и сохранять свои размеры в процессе работы.
Измерительные инструменты изготовляют из следующих сталей: X, ХГ, 9ХВГ, ХВГ — для калибров и плиток высокой точ
50
ности; 38ХВФЮА, 120ХГ — для калибров — колец; X — для лекал сложной формы; 4X13, Х18 — для инструментов, устойчивых против коррозии.
Стали с особыми свойствами
К легированным сталям с особыми свойствами относятся коррозионностойкие (нержавеющие), жаростойкие (окалиностойкие) и жаропрочные, стали с особыми магнитными свойствами, сплавы с высоким электросопротивлением и др.
Коррозионностойкие стали применяются для изготовления деталей, работающих в средах, вызывающих коррозию: в пресной и морской воде, атмосфере воздуха и водяного пара, разных газов, в растворах кислот и солей и т. и.
Стойкость против коррозии обеспечивается введением в сталь значительного количества хрома (от 6 до 28%), никеля, титана и др.
Высокая стойкость против коррозии высокохромистых сталей обеспечивается образованием на их поверхности тонкой и прочной пленки окиси хрома.
Наиболее широко применяют коррозионностойкие стали 0X13, 1X13, 2X13, 9X18, Х17, Х28, Х25Т, Х18Н10Т, Х18Н9 и др. (ГОСТ 5632—61).
Жаростойкие стали (окалиностойкие) характеризуются способностью сопротивляться образованию окалины и механическому разрушению при высоких температурах.
Эти стали, получаемые введением хрома, никеля, кремния, алюминия, образуют на поверхности детали при высоких температурах плотную, прочную пленку, обладающую хорошими защитными свойствами против образования окалины.
Из жаростойких сталей изготовляют клапаны выпуска- для двигателей внутреннего сгорания (марки 4Х9С2,	4Х10С2М,
3X13H7C2, 1Х12СЮ), детали котельных установок и трубы (Х6СЮ, Х25Н20С2, Х23Н13), печные конвейеры, ящики для цементации (Х20Н14С2, 4Х18Н25С2), детали газовых систем, аппаратуру (ХН60Ю, ХН75МБТЮ, ХН70Ю) и другие изделия и детали, работающие при высоких температурах.
Особую группу составляют окалиностойкие стали с высоким омическим электросопротивлением (ГОСТ 9232—59), содержащие хром и алюминий (Х13Ю4, 0Х23Ю5, 0Х27Ю5А), никель и хром (Х20Н80, Х15Н60). Их используют для изготовления проволоки и лент нагревательных бытовых приборов, лабораторных печей и реостатов.
Жаропрочные стали предназначаются для изготовления деталей, работающих в условиях высоких температур и длительных постоянных или переменных нагрузок. К таким деталям относятся лопатки и диски газовых и паровых турбин и реактив
51
ных двигателей, детали выхлопных систем, трубы печей* аппаратов нефтеперерабатывающих заводов, крепежные детали; работающие при высоких температурах.
Применяются следующие марки жаропрочных сталей: X5Mi Х5ВФ, Х6СМ, 4Х10С2М, 1Х12Н2ВМФ, 1X11МФ, 1X113, 2X13 Х12Н22ТЗМР и многие другие.
Магнитные стали (ГОСТ 6862—54)—стали, имеющие высо4 кие магнитные свойства; применяются для изготовления электрических машин и аппаратов.
Различают магнитомягкие стали и магнитотвердые.
Магнитомягкие стали обладают высокой магнитной проницаемостью, из них изготовляют электромагниты, сердечники трансформаторов и якоря электромашин. К этой группе относятся электротехнические стали (ГОСТ 802—58), представляющие сплав углерода (не более 0,1%) и кремния (0,8—4,8%). Эта сталь поставляется в виде листов (марки Э12, Э13, Э21, Э42 и др.). В марке буква Э означает, что сталь электротехническая, первая за буквой цифра (1, 2, 3, 4) показывает среднее содержание кремния в процентах; вторые цифры за буквой характеризуют средние потери при перемагничивании.
Магнитотвердые стали применяют для изготовления постоянных магнитов; к ним относятся стали EX, ЕХЗ, ЕХ5К5, Е7В6, ЕХ9К15М.
Глава IV
ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ
В зависимости от способа получения твердых сплавов их можно подразделить на две группы: металлокерамические (полученные спеканием) и литые (наплавочные).
Металлокерамические сплавы изготовляют спеканием порошка карбидов вольфрама, титана и другого тугоплавкого металла и связующего порошка кобальта.
Металлокерамические твердые сплавы относятся к группе материалов, обладающих большой твердостью, красностойкостью (до температуры 1200°С), высокими свойствами резания металлов (при обработке стали марки 45 до 2700 м/мин, алюминия выше 5000 м/мин) и сопротивлением истиранию.
В отличие от углеродистой стали металлокерамические твердые сплавы никакой термической обработки не требуют.
Металлокерамические твердые сплавы широко применяются для обработки металлов резанием (изготовление режущих инструментов), давлением (при волочении, штамповке, калибровании и др.); металлические твердые сплавы используются также для изготовления зубьев врубовых машин, бурильных молотков, сверл, а также в ряде других отраслях техники.
Основой твердых металлокерамических сплавов являются карбиды (химические соединения с углеродом вольфрама, титана и кобальта).
Форма пластин — самая разнообразная и зависит от конструкции режущего инструмента. Пластины твердых сплавов служат для оснащения резцов, фрез, шаберов, сверл, зенкеров и других режущих инструментов.
Металлокерамические твердые сплавы делятся на три группы (ГОСТ 3882—61):
1)	вольфрамовые твердые сплавы, состоящие из зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом: ВК, ВК8, ВК10, ВК30 и др.;
2)	титановольфрамовые твердые сплавы, состоящие из зерен твердого раствора карбида вольфрама, сцементированных кобальтом, или только из зерен твердого раствора карбида вольфрама в карбиде титана, сцементированных кобальтом: Т5К10, Т15К6, Т14К8 и др.;
3)	титанотанталовольфрамовые твердые сплавы, состоящие из зерен твердого раствора карбида титана, карбида тантала, карбида вольфрама и избыточных зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом, марка ТТ7К12.
Буквы в марках твердого сплава означают: В — карбид вольфрама, К — кобальт, Т — карбид титана; цифры, стоящие после букв, показывают процентное содержание данного металла в
53
сплаве. Например, марка ВК2 расшифровывается следующим образом: вольфрамокобальтовый сплав с содержанием 2% кобальта, остальное — карбид вольфрама; Т15К6— титанововольфрамовый сплав с содержанием 15% карбида титана и 6% кобальта, остальное — карбид вольфрама.
Вольфрамовые твердые сплавы ВК применяются при обработке хрупких материалов: чугуна, бронзы, стекла, фарфора и др.
Титановые сплавы ТК — для вязких материалов: стали, латуни и др.
Титанотанталовые сплавы ТТК — для черновой обработки стальных заготовок с ударами и загрязненные коркой.
Наплавочные твердые сплавы применяются для наплавки (покрытия) в расплавленном состоянии (с помощью газа или дуги) рабочих поверхностей быстроизнашивающихся деталей машин, приспособлений, инструментов с целью повышения их износоустойчивости и коррозионной стойкости.
Наплавочные сплавы делятся на три группы: литые, электродные и зернообразные.
Литые сплавы получают в виде прутков диаметром 5— 7 мм, длиной 200—300 мм, которые затем при помощи газа наплавляют на режущие кромки или поверхности деталей, подвергающихся износу.
Минералокерамические сплавы в отличие от металлокерамических сплавов весьма дешевы, не содержат вольфрама, титана, кобальта и железа. Изготовляются они на основе окиси алюминия (А1203)—корунда путем тонкого размола, прессования и спекания. В настоящее время выпускаются минералокерамические материалы марок ЦВ (термокорунд) и ЦМ (микролит), из которых изготовляют пластинки (марки ЦВ-13, ЦВ-18, ЦМ-332), используемые в качестве заменителя быстрорежущей стали и твердого сплава при чистовом и получистовом точении чугуна, стали и цветных металлов.
Керамические материалы имеют достаточную прочность на сжатие (до 500 кГ/мм2, высокую твердость (HRA 89—95), теплостойкость (около 1200° С) и износостойкость, что позволяет вести обработку металла на высоких скоростях резания (до 3700 м/мин при чистовом обтачивании чугуна).
Однако в связи с чрезвычайной хрупкостью минералокерамические пластинки широкого практического применения пока не нашли.
Глава V
ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ
В современном машиностроении цветные металлы и их сплавы находят широкое применение, а в некоторых областях, например самолетостроении, радио- и электротехнике, являются основными материалами. Чаще всего применяются сплавы из меди, свинца, олова, алюминия, магния, цинка.
§ 1.	МЕДЬ И ЕЕ СПЛАВЫ
Медь по своему значению в машиностроении является наиболее ценным техническим материалом. Она хорошо сплавляется с большинством металлов. Медь в чистом виде имеет красный цвет, чем больше в ней примесей, тем грубее и темнее излом. Температура плавления меди 1083° С, удельный вес 8,92 Г/см3.
Медь хорошо проводит электричество и тепло, уступая в этом отношении только серебру, ее используют для изготовления электрических проводов, деталей электрооборудования, холодильных установок и т. д.; отличается хорошей коррозионной стойкостью, поэтому широко применяется в химическом машиностроении и теплотехнике. Медь — очень вязкий металл, трудно поддается обработке резанием, так как стружка налипает на режущий инструмент. Для изготовления деталей машин чистая медь почти не применяется из-за низкой механической прочности.
В зависимости от чистоты предусмотрено пять марок меди: МО, Ml, М2, М3, М4 (ГОСТ 859—41). В наиболее чистой меди (марка МО) общее количество примесей не должно превышать 0,05%. Наибольшее количество примесей (до 1%) содержит медь марки М4.
Медь марки МО (электролитическая) предназначается для изготовления проводников тока и сплавов высокой чистоты, М3 — для проката и литейных медных сплавов (кроме бронзы), а медь марки М4 — для литейных бронз и паяния.
Значительная часть меди используется для изготовления сплавов на медной основе: латуни, бронзы, медно-никелевых сплавов. Эти сплавы прочнее чистой меди, их часто применяют в технике (коррозионностойкие детали).
Латунь представляет собой сплав меди с цинком. Процентное содержание цинка в сплаве может колебаться в широких пределах и оказывает влияние как на механические свойства,
55
так и на цвет латуни. С увеличением содержания цинка до 45% механические свойства латуни улучшаются, предел прочности возрастает до 32—65 кГ/мм2, а относительное удлинение — до 65%.
Температура плавления латуней колеблется в пределах 800—1099° С. Чем больше в латуни цинка, тем ниже температура ее плавления.
В состав латуней, кроме меди и цинка, вводят алюминий, никель, железо, марганец, олово и кремний. Такие латуни называются специальными, эти добавки сообщают сплавам латуни повышенную прочность, твердость, антикоррозионную стойкость, улучшают литейные свойства.
По ГОСТ 1019—47 для них приняты следующие буквенные обозначения: Л— латунь, С — свинец, А — алюминий, Ж — железо, Н — никель, М—марганец. О — олово, К—кремний. Цифрами обозначается среднее процентное содержание меди; например в латуни марки Л96 содержится 96% меди; в марке Л062-1 содержится 62% меди и примерно 1% олова, остальное цинк.
Свинцовистые латуни марок ЛС59-1, ЛС60-1, ЛС63-3, ЛС64-2, ЛС74-3 обладают высокими механическими свойствами, хорошо обрабатываются резанием и штампуются; ЛС62-1, ЛС70-1 обладают высокими антикоррозионными свойствами в морской воде, хорошо обрабатываются в горячем состоянии. Эти латуни находят широкое применение в судостроении.
Бронзы представляют собой сплавы меди с любым другим металлом — свинцом, алюминием, кремнием, оловом, марганцем, никелем, железом, кроме цинка.
Бронзы обладают хорошими литейными и антифрикционными свойствами, высокой прочностью и твердостью, коррозионной стойкостью и хорошо обрабатываются резанием; при небольшом содержании легирующих элементов бронзы обрабатываются давлением.
В зависимости от состава бронзы делятся на оловянные и безоловянные (специальные), к которым относятся алюминиевая, кремнистая, свинцовистая и другие бронзы.
Маркировка бронз та же, что и для латуней: буквы Бр.— бронза, дальше начальные буквы названий тех основных элементов, которые входят в состав сплава, а цифры, стоящие за буквами, соответственно обозначают их процентное содержание в бронзе. Например, Бр.0Ф6,5-4 обозначает марку оловянисто-фосфористой бронзы, содержащей 6— 7% олова и около 4% фосфора. Фосфористая бронза применяется для изготовления вкладышей подшипников, червячных колес, а также деталей, находящихся в соприкосновении с морской водой.
Бронза Бр.ОЦС-6-6-3 применяется для изготовления машинной, водяной и паровой арматуры, а также гаек, втулок, поршней насосов и т. д.
56
§ 2.	АЛЮМИНИИ И ЕГО СПЛАВЫ
Алюминий—легкий металл серебристо-белого цвета, удельный вес 2,7 Г/см3, температура плавления 660° С. Механические свойства алюминия невысокие, поэтому в качестве конструкционного материала применяется редко.
Алюминий характеризуется высокой пластичностью, хорошо штампуется, легко прокатывается и прессуется, хорошо сваривается газовой и контактной сваркой, литейные свойства его низкие, обрабатываемость резанием плохая.
Важнейшим свойствам алюминия является устойчивость против коррозии благодаря образованию на его поверхности прочной защитной пленки — окиси алюминия.
Алюминий обладает высокой электро- и теплопроводностью (но несколько худшей, чем медь), поэтому наибольшее применение он нашел в электротехнической промышленности для изготовления проводов, кабелей, обмоток и т. и. Кроме этого, алюминий используется в химической промышленности, в приборостроении, а также для получения алюминиевых сплавов.
К неупрочняемым термической обработкой относят сплавы алюминия с марганцем — АМц и алюминия с магнием — АМг, АМгЗ, АМг5В, АМг5П, АМгб. Эти сплавы обладают высокой пластичностью, коррозионной стойкостью, хорошо свариваются и штампуются, но имеют невысокую прочность, которую можно повысить нагартовкой, из них изготовляют бензиновые баки, проволоку, заклепки и другие детали путем гибки и глубокой вытяжки, а также сварные резервуары для жидкостей и газов.
Дуралюмины — это сплавы, имеющие сложный химический состав, основу которого представляют алюминий, медь и магний; для повышения коррозионной стойкости добавляют марганец. Дуралюмины характеризуются небольшим удельным весом, высокой прочностью, достаточной твердостью и вязкостью; для повышения механических свойств их подвергают термической обработке.
Дуралюмины не обладают достаточной стойкостью против коррозии, поэтому их подвергают плакитированию (покрытие поверхности) тонким слоем алюминия.
Основная часть алюминия используется для изготовления сплавов, которые можно разделить на две группы: деформируемые и литейные.
Деформируемые алюминиевые сплавы сравнительно легко обрабатываются в горячем и холодном состоянии (прокаткой, прессованием, волочением, ковкой, штамповкой и др.), из них изготовляют прутки, листы, проволоку, прессованные профили, поковки и т. д.
Деформируемые алюминиевые сплавы делятся на не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.
57
К деформируемым алюминиевым сплавам относятся также сплавы марок АК2, АК4, АК6, АК8, в состав которых входят, кроме алюминия, медь, марганец, магний, кремний и в небольшом количестве никель. Из этих сплавов ковкой и штамповкой изготовляют крупные фасонные и высоконагруженные детали — поршни, лопасти винтов, крыльчатки насосов и т. д.
Высокопрочные алюминиевые сплавы обладают более высокой прочностью, чем дуралюмины повышенной прочности. Основу этих сплавов составляют цинк, медь, магний. Наиболее широко применяется сплав В95, прочность его после термической обработки выше, а пластичность и коррозионная стойкость ниже, чем у дуралюмина Д16, хорошо обрабатывается резанием и поддается точечной сварке.
Из сплава В95 изготовляют высоконагруженные элементы конструкции — детали каркасов, обшивку и т. д.
Литейные алюминиевые сплавы применяются при производстве деталей методом отливки. Такие сплавы обладают высокой жидкотекучестью, позволяющей получать тонкостенное, плотное литье со сравнительно малой усадкой, без трещин, с высокой прочностью, коррозионной стойкостью, тепло- и электропроводностью, хорошей обрабатываемостью резанием.
Наибольшее распространение получили литейные сплавы алюминия с кремнием — АЛ2, АЛ4, АЛ9, называемые силуминами. Они обладают высокой жидкотекучестью, хорошей герметичностью, не дают горячих трещин и характеризуются небольшой усадкой при литье, достаточно высокой прочностью, хорошо обрабатываются резанием, хорошо свариваются, сопротивляются коррозии и при изготовлении отливок не дают горячих трещин. Сплав АЛ2 применяется для изготовления деталей агрегатов, приборов, тонкостенных деталей сложной формы при литье в землю; сплав АЛ4 — для изготовления высоконагруженных деталей ответственного назначения; сплав АЛ9 — для изготовления деталей средней нагруженности, но сложной конфигурации, а также для деталей, подвергающихся сварке. Недостатком сплава АЛ9 является склонность к газовой пористости.
Сплавы на основе алюминия и магния обладают наиболее высокой коррозионной стойкостью и более высокими механическими свойствами после термической обработки по сравнению с другими алюминиевыми сплавами, но литейные свойства их низкие. Наиболее распространены марки АЛ8 и А13. Из них изготовляют высоконагруженные детали, подверженные коррозионным воздействиям (детали для морских судов), а также детали, работающие при высоких температурах (головки цилиндров мощных двигателей воздушного охлаждения).
Сплавы на основе алюминия и меди (марки АЛ7, АЛ12, АЛ19) обладают невысокими литейными свойствами и пониженной коррозионной стойкостью, но высокими механи
58
ческими свойствами. Эти сплавы применяются для изготовления отливок несложной формы, работающих с большими напряжениями (марка АЛ7), для отливки головок цилиндров маломощных двигателей воздушного охлаждения.
Сплавы на основе алюминия, меди и кремния характеризуются хорошими литейными свойствами, но коррозионная стойкость их невысокая. Эти сплавы широко применяют для изготовления отливок корпусов, арматуры и мелких деталей (сплавов АЛЗ), отливок ответственных деталей, обладающих повышенной теплоустойчивостью и твердостью (сплав АЛ4), отливок карбюраторов и арматуры двигателей (сплав АЛ6).
К сплавам на основе алюминия, цинка и кремния относится сплав АЛ11 (цинковый силумин), обладающий высокими литейными свойствами, а для повышения механических свойств подвергается модифицированию; удельный вес его сравнительно высок— 2,9 Г/см3. Из этого сплава изготовляют отливки сложной конфигурации — картеры, блоки двигателей.
Кжаропрочным сплавам относится литой сплав АЛ 1, предназначенный для изготовления головок цилиндров, поршней, работающих при высоких температурах — до 300° С.
§ 3.	МАГНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ
Магний представляет собой легкий металл серебристого цвета, удельный вес его 1,74 Г/см3, температура плавления 650° С. При температуре, несколько превышающей температуру плавления, легко воспламеняется и горит ярко-белым пламенем.
В связи с малой прочностью и слабой стойкостью против коррозии магний в качестве конструкционного материала не применяется, в основном он используется для получения магниевых сплавов.
Магниевые сплавы являются весьма легкими конструкционными материалами, поэтому они находят широкое применение в авиационной и других отраслях промышленности.
По технологическому признаку магниевые сплавы делятся на деформируемые и литейные.
Деформируемые магниевые сплавы применяют для изготовления полуфабрикатов — прутков, полос, труб, листов и т. д., а также штамповок и поковок марок MAI, МА2, МАЗ, МА5, МА8.
Литейные магниевые сплавы нашли широкое применение для производства фасонного литья. Удельный вес этих сплавов колеблется в пределах 1,75—1,83 Г/см3, они хорошо обрабатываются резанием, но литейные свойства их ниже литейных свойств алюминиевых сплавов. К недостаткам литейных магниевых сплавов следует отнести пониженную коррозионную
59
стойкость во влажной среде, поэтому литейные, как и деформируемые магниевые сплавы, защищают оксидными пленками и лакокрасочными покрытиями. Марки литейных магниевых сплавов: МЛ2, МЛЗ, МЛ4, МЛ5, МЛ6.
Маркировка магниевых сплавов состоит из буквы, обозначающей соответствующий сплав, буквы, указывающей способ получения (А — для деформируемых, Л — для литейных) и цифры, обозначающей порядковый номер сплава.
§ 4.	ТИТАН И ЕГО СПЛАВЫ
Титан — металл серебристо-белого цвета, имеющий температуру плавления около 1680°С, удельный вес 4,5 Г/см3, механические свойства изменяются в зависимости от чистоты титана, коррозионная стойкость на воздухе и в морской воде очень высокая, не уступает стойкости нержавеющей стали и платины.
Титан характеризуется высокой пластичностью при горячей деформации (куется, прессуется, прокатывается), хорошо сваривается дуговой сваркой с применением защитной атмосферы и контактной сваркой без применения защитной атмосферы, удовлетворительно обрабатывается резанием.
Титан используют для изготовления деталей, работающих при температурах до 350°С (в основном в химической промышленности), а его сплавы в авиационной промышленности, судостроении и специальном машиностроении.
Титановые сплавы стали применять в промышленности совсем недавно. Однако благодаря высоким механическим свойствам, малому удельному весу, высоким антикоррозионным свойствам и теплостойкости производство их непрерывно растет.
Титановые сплавы получают легированием титана алюминием, хромом, ванадием, молибденом, оловом, марганцем, железом и другими элементами. Титановые сплавы прочнее алюминиевых в 2—3 раза, магниевых в 5 раз и прочнее некоторых легированных сталей. Предел прочности титановых сплавов достигает 150 кГ/мм2, многие эти сплавы подвергаются термической обработке. Титановые сплавы поддаются сварке и пайке в защитной или нейтральной среде.
Титановые сплавы применяют в виде листов, лент, прутков, поковок и штамповок, а также в виде фасонного литья.
По назначению титановые сплавы подразделяются на сплавы общего назначения (ВТ6), сплавы для листов (ОТ4, ВТ4, ВТ5) и жаропрочные сплавы (ВТЗ, ВТЗ-1, ВТ8),
Глава VI
ОСНОВЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ
Необходимые механические свойства металлов, обеспечивающие надежную работу современных деталей машин и инструмента, могут быть получены путем изменения химического состава или строения (структуры) металла. Структуру металлов можно изменить термической (тепловой) обработкой.
Термической обработкой называется процесс изменения внутреннего строения (структуры) металлов и сплавов, находящихся в твердом состоянии, путем нагрева до определенной температуры, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения.
В машиностроительном производстве наибольшее практическое применение находит термическая обработка стали.
В основе термической обработки стали лежат процессы нагрева и охлаждения. Изменяя температуру и продолжительность нагрева, температуру и продолжительность выдержки и скорость охлаждения можно сообщить стали одного и того же химического состава самые разнообразные свойства, т. е. делать ее твердой или мягкой, в различной степени пластичной, хрупкой и т. п.
Совокупность этих условий называется режимом термической обработки.
Основными операциями термической обработки являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.
§ 1.	ОБОРУДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ЦЕХОВ
Оборудование термических цехов разделяется на основное, дополнительное и вспомогательное.
Основное оборудование предназначается для непосредственного выполнения технологических процессов термической обработки. К нему относятся нагревательные печи и ванны, установки для нагрева токами высокой частоты, закалочные средства.
Дополнительное оборудование используется для операций, выполняемых после закалки и отпуска: моечные машины и промывные баки, правильные установки, очистные устройства.
Вспомогательное оборудование включает установки для приготовления твердого и жидкого карбюризаторов газовых атмосфер, воздуходувки, подъемно-транспортное оборудование (ручные и электрические тали, монорельсы, рольганги и т. п.).
Для измерения и регулирования температуры в нагревательных печах, установках и соляных ваннах применяют контрольноизмерительные приборы: термометры, пирометры, термопары, милливольтметры, потенциометры и т. п.
61
Нагревательное оборудование
По конструктивному принципу печи делят на камерные периодического действия и непрерывного действия.
В зависимости от потребляемой тепловой энергии различают печи нефтяные, газовые и электрические.
Нефтяные печи относятся к нагревательным пламенным печам, в качестве топлива для них используют мазут, поступающий через форсунки.
В нефтяной камерной печи камера сгорания находится под подом печи. Детали укладываются на поду и нагреваются горячими газами и теплом, излучаемым подом, стенками и сводом печи.
Печи непрерывного действия по сравнению с камерными более производительны. Здесь тепловой режим в зонах рабочего пространства постоянный. Нагреваемые детали, уложенные на поддон, непрерывно, с одинаковыми интервалами передвигаются толкателем. Температура в зонах нагрева и выдержки регулируется автоматическими приборами.
Газовые нагревательные печи по конструкции почти ничем не отличаются от нефтяных. Горючий газ подают в печь через инжекторные горелки.
В настоящее время печи, работающие на жидком и газовом топливе, применяются редко.
Нагревательная ванна (печь) представляет собой тигель, изготовленный из жароупорного материала (хромистая или хромоникелевая нержавеющая сталь). В тигель загружаются и нагреваются соли, легкоплавкие металлы (свинец) или машинное масло в зависимости от необходимой рабочей температуры. В ваннах обеспечивается равномерный нагрев металла, что важно для деталей сложной конфигурации.
В свинце детали нагревают до 600°С, так как при более высокой температуре свинец начинает испаряться.
Соли, расплавленные металлы и горячие масла удаляются через специальное отверстие в нижней части ванны. Нагревательные ванны используют для нагрева деталей до температуры 850—900°.
Электрические печи получили наиболее широкое распространение, допускают нагрев до 1350°С, точность регулирования температур ±5°.
Процессы термической обработки в настоящее время механизированы и автоматизированы. Применяются механизированные поточно-действующие печи, снабженные автоматикой, позволяющей поддерживать необходимую температуру, дозировать подачу топлива и воздуха и электроэнергии, перемешивать среду нагрева и охлаждения, перемещать детали в печи с определенной скоростью, быстро передавать их в охлаждающую среду и т. д.
62
Закалочные средства
К закалочным средствам относятся простые или механизированные баки, закалочные прессы и закалочные машины; в них содержатся вода, водяные растворы солей и щелочей, минеральные масла и другие охлаждающие среды, предназначаемые для закалки нагретых деталей.
Масляные и соляные ванны используют для низкого отпуска и других процессов в термической обработке.
Приборы для измерения температуры нагрева
Правильное определение температуры нагрева стали при термической обработке имеет очень большое значение.
При нагревании стали необходимо помнить, что разные марки ее имеют различную температуру нагрева. Для измерения температур при термической обработке пользуются специальными приборами — пирометрами. Наибольшее распространение получили термоэлектрические пирометры.
Рис. 20. Термоэлектрический пирометр
Термоэлектрический пирометр (рис. 20) состоит из термопары 1 и милливольтметра (гальванометра) 2. Термопара представляет собой прибор, в котором имеются две проволоки (проводники) 3 из разнородных металлов или сплавов, сваренных в точке 7. Каждая из проволочек заключена в фарфоровую трубочку 5. Трубочки помещены в кожух 4. Свободные концы проволочек соединены с гальванометром с помощью зажимов.
Если термопару местом «горячего» спая поместить в печь, температуру которой определяют, то в проводниках 6 возникнет термо-э. д.с. Чем выше будет температура «горячего» спая, тем выше будет величина термо-э.д.с., которая вызывает отклонение стрелки милливольтметра.
63
Температуру раскаленного металла можно определить и при
помощи оптического пирометра, который применяется для изменения температур свыше 600 С.
Объектив пирометра (рис. 21) направляют на раскаленный
Рис. 21. Оптический пирометр:
1 — электрическая лампочка, 2 — окуляр, 3 — раскаленный металл, 4 — реостат, 5 — аккумулятор, 6 — стрелка, 7 — шкала
предмет. Внутри термометра имеется электрическая лампочка 1, питаемая постоянным током от аккумулятора 5.
Через окуляр 2 видны одновременно нить накала и раскаленный металл 3. Изменяя с помощью реостата 4 силу тока, подбирают такую его величину, чтобы яркость нити накала электрической лампочки 1 и раскаленного металла 3 были одинаковы. В зависимости от величины тока стрелка б прибора отклонится по шкале 7 на определенный угол. По отклонению стрелки гальванометра в зависимости от величины тока определяют температуру нагретого металла.
тура нагрева, тем ярче и
ность появления цветов каления приведена на рис. 22.
Ориентировочное	(приближен-
ное) значение температур нагрева металла может быть определено по цветам каления, т. е. по оттенку, который принимает раскаленная сталь. Чем выше темпера-светлее цвет каления. Последователь-
§ 2.	СКОРОСТЬ НАГРЕВА
Допускаемая скорость нагрева металла при термической обработке зависит от типа нагревательного устройства, веса одновременно нагреваемого металла, его химического состава, теплопроводности, степени однородности и чистоты, а также формы размеров деталей и температуры нагрева.
Увеличение скорости нагрева сокращает длительность термической обработки, повышается производительность оборудования, уменьшается угар металла и т. д.
Чем больше в стали углерода и легирующих элементов, чем сложнее форма и больше размеры детали, тем медленнее должен осуществляться нагрев во избежание возникновения больших внутренних напряжений, которые вызовут коробление и даже образование трещин в деталях.
64
Для медленного нагрева детали загружают в холодную печь (медленный нагрев вместе с печью). При загрузке деталей в печь, имеющую температуру заданного режима термообработки, достигается высокая скорость нагрева. Таким методом главным образом нагревают мелкие детали — пружины, шпильки, гайки и т. и.
Медленно нагревают детали до температуры 500—600°С, затем процесс нагрева ускоряют, так как внутренние напряжения в деталях из-за разности температур уже не будут возникать. Время нагрева инструментальных углеродистых и среднелегированных конструкционных сталей больше, чем конструкционных углеродистых сталей на 25—50%, а высоколегированных на 50—100%.
После нагрева до заданной температуры детали выдерживают в течение определенного промежутка времени для выравнивания температуры по всему сечению детали и завершения структурных превращений.
§ 3.	ОТЖИГ И НОРМАЛИЗАЦИЯ
Отжигом называется операция термической обработки, при которой путем нагрева, выдержки и последующего медленного охлаждения в стали образуется устойчивая структура, свободная от остаточных напряжений.
Различают следующие основные виды отжига.
Полный отжиг применяют с целью получения мелкозернистой структуры, снятия внутренних напряжений, сталь становится мягкой и вязкой. Полный отжиг осуществляется путем нагрева стали на 30—50° выше линии GSK (точка Ас3) (рис. 23), выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения вместе с печью. Время выдержки при нагреве должно быть достаточным для прогрева изделий по всему сечению.
Неполный отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, снижения твердости и улучшения обрабатываемости стали. Детали при таком отжиге нагревают на 30—50°С выше линии PSK (точки Л Су), выдерживают при этой температуре и медленно охлаждают. Неполному отжигу подвергают стали с содержанием углерода более 0,8%.
Изотермический отжиг заключается в нагреве стали на 30—50°С выше точки А с3 (конструкционные стали) или выше точки А с 3 на 50—100°С (инструментальные стали), охлаждении до температуры ниже точки Аг; на 30—100°С и выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе.
Основное преимущество изотермического отжига состоит в том, что он позволяет сократить длительные циклы, применяе
65
мые при указанных отжигах изделии из легированной стали, которые требуют очень медленного охлаждения для снижения твердости.
Диффузионный отжиг применяют для выравнивания химического состава слитков из легированных сталей и крупных фасонных стальных отливок.
°C
1200
•S3
Диррузионный о.
тжие
*.J1OO
5 1000
нормализация
5
900
I
п I -
Полный отжиг и закалка
500
ЧОО
й
Высокий отпуск
К ^(Аг,)
______8 8 318ЗД
Отжиг на зернистй перлит
Низко температур нь, ; отжиг



768
723
700

%


«а £
300
200
100
Низкий отпуск
0,2 ОД 0.6	0,8	1,0	1,2 °/оС
Рис. 23. Оптимальные интервалы нагрева стали для отжига, нормализации, закалки и отпуска
При диффузионном отжиге сталь нагревают до высокой температуры (1050—1150°С), выдерживают при этой температуре 10—15 ч, а затем медленно охлаждают в печи.
Низкотемпературный отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, например у навитых холодным способом пружин для клапанов. Этот отжиг осуществляют путем нагрева детали до температуры 300—400°С.
66
Отжиг на зернистый перлит применяют для сталей, содержащих более 0,65% углерода, с целью понизить их твердость и улучшить обрабатываемость резанием. Сталь медленно нагревают до температуры 740°С, выдерживают при этой температуре 3—5 ч, затем медленно охлаждают до температуры ниже точки Аг].
Рекристаллизационный или низкий отжиг применяют для исправления искажений кристаллической решетки, полученных при холодной прокатке, волочении или холодной штамповке. Отжиг производят нагреванием стали до температуры ниже точки Ас], (650—680°С) с выдержкой при этой температуре и медленным охлаждением, в результате чего вместо деформированной (вытянутой) структуры получают мелкозернистую, равноосную, мягкую и вязкую структуру.
Нормализацией называется операция нагрева стали на 30—50°С выше линии GSE (точки Ас3 — для конструкционной стали или Аст — для инструментальной стали) с выдержкой при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе.
Нормализации подвергаются штампованные и кованые заготовки как из углеродистой, так и легированной стали. Цель нормализации— улучшение микроструктуры стали, повышение механических свойств и подготовка к последующей термической обработке. Нормализацией можно исправить структуру после ковки и штамповки деталей, уничтожить перегрев после сварки деталей и снять напряжения в сварном шве. После нормализации отливки имеют высокий предел текучести и прочности, а также повышенную ударную вязкость. Для некоторых марок углеродистых и специальных сталей нормализация является окончательной операцией термической обработки, так как в результате нормализации эта сталь приобретает требуемые свойства.
§ 4.	ЗАКАЛКА
При закалке конструкционные стали нагревают на 20—40°С выше линии GS (точки Лс3), а инструментальные стали — на 30—50°С выше линии PSK (точки Ас,), выдерживают в течение времени, необходимого для выравнивания температуры по всему сечению детали и быстро охлаждают.
Цель закалки — получение высокой прочности и твердости. Пластические свойства и ударная вязкость после закалки низкие.
В качестве закалочных сред чаще всего используют 5—10%- ный раствор едкого натра или поваренной соли, расплавленные соли с низкой температурой плавления, воду, минеральное масло.
В практике применяют следующие основные способы закалки.
67
1.	Закалка в одном охладителе состоит в погружении нагретых изделий в жидкость (вода — для углеродистых сталей, масло— для легированных), где оставляют их до полного охлаждения. Такой способ закалки применяется для закалки изделий простой формы.
Недостаток его заключается в том, что в результате большой разницы в температурах нагретого металла и охлаждающей среды в деталях возникают большие внутренние напряжения, называемые термическими, которые вызывают трещины и коробления и другие дефекты.
2.	Закалка в двух средах или прерывистая закалка состоит в следующем. Нагретые детали сначала быстро охлаждают в воде до температуры 200—300°С, а затем быстро переносят для полного охлаждения в масло. Такую закалку применяют обычно для высокоуглеродистых инструментальных сталей. Недостаток прерывистой закалки состоит в том, что трудно установить время пребывания детали в первой среде, так как оно очень мало (1 сек на каждые 5—6 мм сечения детали). Излишняя выдержка в воде вызывает коробление и появление трещин.
3.	Ступенчатая закалка, предложенная русским ученым — металлургом Д. К. Черновым, заключается в том, что нагретые детали сначала охлаждают в расплавленной соли или в масле (температура которых должна быть 150—300°С), выдерживают в этой среде, а затем переносят для окончательного охлаждения на воздух.
Ступенчатую закалку широко применяют в массовом производстве, особенно при изготовлении инструмента с небольшим сечением, требующего высокой твердости. Этот способ дает закалку с минимальными внутренними напряжениями, а следовательно, уменьшает опасность коробления и растрескивания деталей.
Наиболее хорошо поддаются ступенчатой закалке глубоко прокаливающиеся углеродистые и легированные стали 9ХС, ХГ, ХВГ и др.
4.	Закалка с подстуживанием применяется для уменьшения разницы в температурах металла и закалочной среды, если нагрев детали приведен до температуры, значительно превышающей температуру закалки данной стали.
Нагретую деталь перед погружением в закалочную среду выдерживают (подстуживают) некоторое время на воздухе. При подстуживании необходимо, чтобы температура детали не опускалась ниже точки Аг3 для конструкционных сталей и ниже точки At]—для инструментальных. Цель этого способа закалки — уменьшение внутренних напряжений и коробления деталей, особенно цементованных.
5.	Закалка самоотпуском состоит в том, что нагретую деталь выдерживают в охлаждающей среде не до полного охлаждения;
68
иногда в закалочную среду погружают только часть детали, для которой требуется высокая твердость.
В некоторый момент охлаждение прерывают, чтобы сохранить в сердцевине детали тепло, за счет которого осуществляется отпуск. Этот момент устанавливается опытным путем, качество закалки в этом случае зависит от мастерства термиста.
Контроль за температурой отпуска при этом способе закалки осуществляется по так называемым цветам побежалости, возникающим на поверхности детали при температуре 200—300°С.
6.	Изотермическая закалка — наиболее прогрессивный способ закалки, его применяют в том случае, когда нужно изготовить деталь с максимальной прочностью, достаточной пластичностью и вязкостью. Сталь, нагретую на 20—30°С выше линии GSK (точка Ас3), быстро охлаждают в соляной ванне, имеющей температуру 250—300°С, выдерживают в этой горячей среде (изотермическая выдержка), а затем деталь охлаждают на воздухе.
Этот способ закалки позволяет снизить термические напряжения, так как после изотермической выдержки структурные изменения в стали уже не происходят. Изотермическую закалку применяют для пружин, рессор, болтов, труб и других изделий.
При обычном охлаждении закаливаемых деталей необходимо соблюдать следующие правила:
1)	количество охлаждающей жидкости должно быть достаточным, чтобы температура ее мало изменялась во время охлаждения закаливаемых деталей;
2)	перед погружением нагретой детали охлаждающую среду (воду, масло) необходимо тщательно перемешать для выравнивания температуры;
3)	для удаления образующейся вокруг погружаемой в жидкость детали паровой рубашки, препятствующей свежему притоку воздуха, обрабатываемую деталь следует перемещать в вертикальном и горизонтальном направлениях;
4)	тонкие длинные детали во избежание коробления нельзя охлаждать, опуская в жидкость плашмя, так как нижние слои металла, охлаждаясь первыми, сжимаются. Детали с неодинаковым сечением следует погружать более толстой частью вниз.
Приемы погружения деталей при закалке показаны на рис. 24. На образование трещин оказывает влияние форма углов у детали. Поэтому углы, особенно острые, необходимо закруглять и тщательно обрабатывать.
Угольник с прямым углом при закалке также дает трещины, если не просверлить во внутреннем углу отверстия и не сделать подрезки. Например, зубья шлицевого валика охлаждаются быстрее сердцевины и уменьшаются в объеме быстрее, чем стержень. Поэтому в углах зубьев создаются сильные напряжения, вызывающие трещины.
69
Детали.	Правильно				Неправильно
Длинные детали (сверла, концевые фрезы,развертки, напили ники)	1 f Г i:		I11*		
	—о — -о -- о —				
Цилиндрические изделия (цилиндри веские фрезы)					рг=И L	 И ♦tzP
	к	В'	1	1	
		1	—				
Дисковые детали (дисковые Фрезы. дисковые пилы, пластины и пр.)					
					
Топоры, зубила, отвертки		1		1 ц	
								
Обжимки, штампы					L._
Матрицы	1 [		Z		1	1
					Igflggzgpg
Мелкие штампы	,1g lilil 111' 11				g
					li'i hi।1 Й1 „1 liliiii! 11
Рис. 24. Приемы погружения деталей при закалке
Поверхностная закалка
Часто требуется, чтобы деталь машины имела очень твердую износостойкую поверхность, но чтобы ее сердцевина при этом оставалась вязкой, прочной, хорошо переносила удары и знакопеременные нагрузки. К таким деталям относятся зубчатые колеса, шейки коленчатых валов и другие стальные тяжелые детали.
Из существующих способов поверхностной закалки наибольшее промышленное применение имеют: пламенная закалка, высокочастотная закалка токами высокой частоты (ТВЧ), закалка в электролитах.
Рис. 25. Схема установки горелки и охлаждающей трубки при нагреве поверхности металла для закалки
Рис. 26. Схема закалки в электролите
Пл аменная закалка. Поверхность стального или чугунного изделия подвергается нагреву кислородно-ацетиленовым пламенем или более дешевым газокислородным.
Для пламенной закалки поверхности применяются самые разнообразные устройства от простой ручной горелки, до сложных автоматов. Обычная кислородно-ацетиленовая горелка непригодна, поэтому применяют щелевые или форсуночные горелки, состоящие из большого количества сопел, или же горелки, имеющие смесительную камеру и несколько отверстий. В горелках сжигают ацетилен или светильный газ, оба газа применяют в смеси с кислородом.
Охлаждающим средством служит вода. Если только закаливаемая деталь не слишком тонка или не имеет сложной конфигурации, то нет опасности образования трещин, поскольку одновременно закаливаются обычно малые поверхности.
Качество пламенной закалки поверхности зависит прежде всего от температуры пламени и правильного охлаждения струей воды. Глубина и температура нагрева регулируются скоростью перемещения горелки и расстоянием горелки от изделия.
На рис. 25 приведена схема пламенной закалки. Горелку 1 перемещают вдоль поверхности нагреваемого изделия со скоростью 120—200 мм/мин. При такой скорости поверхностный слой металла нагревается до температуры 850°.
71
Расстояние пламени горелки до поверхности изделия зависит от мощности горелки, обычно оно составляет 8—15 мм. Охлаждается нагретый слей изделия водой из трубки 2, следующей за горелкой с такой же скоростью. Глубина закаленного слоя 3 обычно равна 2,5—4,5
мм.
Достоинствами этого способа закалки являются: возможность включения термической обработки в общий поток изготовления деталей, почти полное отсутствие обезуглероживания
а)
6)
Рис. 27. Схема индукционного нагрева (а), формы индукторов (б)
и окисления поверхности, простота практического осуществления; недостатками: трудность регулирования температуры нагрева и глубины закаленного слоя, возможность перегрева поверхностного слоя.
Закалка в электролите. При этом способе, предложенном советским инженером И. 3. Ясногородским, изделие помещают в электролит 4 (50%-ный раствор Na2S03). Корпус 5 (рис. 26) ванны является анодом, деталь I служит катодом. Постоянный ток поступает от генератора 3. При прохождении через электролит тока напряжением 250—350 в и плотностью 3— 4 а/см2 выделяется водород, который осаждается на поверхности детали. Оседание пузырьков 2 водорода резко повышает электросопротивляемость изделия и поверхность детали сильно нагревается. После этого ток выключают, а деталь закаливают в самом электролите или в закалочном баке.
Закалка в электролите проста по устройству, позволяет нагревать отдельные места детали, например торцы, дает возможность автоматизировать процесс. К недостаткам этого способа относятся ограниченное число деталей, поддающихся закалке и необходимости предохранения их от коррозии.
Высокочастотная закалка токами высокой частоты. Высокочастотной закалкой называется процесс, при котором поверхность изделия нагревается индуктированным электрическим током, после чего охлаждают водяной струей.
В зависимости от частоты применяемого тока и продолжи
72
тельности его действия металл может расплавиться (индукционная плавка), или деталь лишь прогреется по всему сечению (для ковки), или же нагреется только поверхность, которую требуется закалить.
Для поверхностного нагрева изделие 2 помещают внутрь катушки индуктора (рис. 27, а), представляющего собой один или несколько витков медной трубки /, охлаждаемой изнутри водой.
Через индуктор пропускается ток большой силы и высокой частоты — до 10 тыс. гц от машинного или до 400 тыс. гц лампового генераторов. Нагрев поверхности изделия происходит в течение нескольких секунд за счет теплового действия вихревых токов, возбуждающихся в зоне индуктора, после чего деталь сразу же охлаждается водой, пропускаемой через трубки.
В зависимости от конфигурации закаливаемых изделий индукторы имеют самую различную форму, только тогда изделие закалится на одну и ту же глубину по всему сечению (рис. 27,6).
Преимущества обработки деталей токами высокой частоты: высокая производительность и большая экономичность, более высокая твердость по сравнению с другими способами поверхностной закалки, возможность точного регулирования глубины закаленного слоя, отсутствие окалины и меньшее коробление закаленных деталей, возможность автоматизации процесса и включения его в общий технологический поток изготовления изделий, улучшение условий труда рабочих и др.
Недостатками этого способа закалки являются: необходимость изготовления специального индуктора для каждой отличающейся формой детали, сложность наладки режима нагрева и охлаждения и сравнительно высокая стоимость оборудования, что не позволяет применять индукционный нагрев в индивидуальном производстве.
Обработка холодом
Обработка холодом заключается в том, что детали после закалки подвергают охлаждению до отрицательных температур (ниже нуля). Ее в основном производят для сталей как углеродистых, так и легированных, содержащих более 0,6—0,7 углерода и предназначенных для изготовления режущих инструментов с целью повышения красностойкости и твердости, а также для измерительных инструментов, подшипников и других деталей с Целью стабилизации размеров.
Обработку холодом осуществляют в специальных холодильных установках, создающих отрицательную температуру в пределах от —70 до—195° С.
После обработки холодом стойкость режущего инструмента повышается на 20—40%.
73
§ 5. ОТПУСК
Отпуском называется процесс термической обработки, применяемый после закалки стали с целью устранения внутренних напряжений, уменьшения хрупкости, понижения твердости, увеличения вязкости и улучшения обрабатываемости.
Отпуск заключается в нагреве стали до температуры ниже линии PSK (точки Acj) выдержке при этой температуре с последующим медленным охлаждением в воде, масле или другой среде.
В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск.
Низкий отпуск (150—200°С) снимает внутренние напряжения и уменьшает хрупкость деталей, которые должны обладать высокой твердостью HRC 60 и износостойкостью. Низкому отпуску подвергаются преимущественно детали, не испытывающие ударных нагрузок, например режущие инструменты: сверла, метчики и др.
Средний отпуск (350—450°С) повышает прочность, упругость, вязкость деталей при сохранении достаточной твердости (HRC 35—45). Среднему отпуску подвергаются главным образом детали, испытывающие ударные нагрузки, например зубила, молотки, пружины, рессорные листы и т. д.
Высокий отпуск (500—650°С) применяется с целью полностью снять внутренние напряжения, придать деталям высокую вязкость при сохранении достаточной твердости (HRC 207—281).
Высокому отпуску подвергаются детали машин из конструкционной стали, которые работают при больших напряжениях и ударах: зубчатые колеса, валы, шатуны и т. д.
Закалку и отпуск инструментов простых форм (бородков, кернеров, зубил и т. д.) обычно осуществляют с одного нагрева (закалкой с самоотпуском). Нагретый под закалку инструмент охлаждают не весь, а «замачивают» только его рабочую часть и, не вынимая из закалочной среды, перемещают в вертикальном направлении. Этим достигается равномерное изменение свойств металла. Отпуск рабочей части происходит после того, как инструмент вынут из охлаждающей жидкости за счет тепла, сохранившегося в неохладившейся внутренней части инструмента. Рабочую часть инструмента быстро зачищают старым напильником, куском обломанного шлифовального круга или шлифовальной шкуркой. При появлении на поверхности рабочей части цвета побежалости, соответствующего необходимой температуре, инструмент вновь погружают в закалочную среду до полного охлаждения.
Цвета побежалости и приблизительно соответствующие им температуры приведены на рис. 28 (см. между стр. 64 и 65). Таким образом, сердцевина инструмента, подвергнутого самоотпус-
74
ку, будет иметь вязкость, необходимую, например, для зубила, которое должно выдерживать ударные нагрузки, испытываемые при рубке.
Стальные детали очищают от солей, масла и грязи в горячем 3%-ном растворе каустической соды или 10%-ном растворе кальцинированной соды. Температура раствора должна быть 80— 90°С. От окалины очищают детали в дробеструйных аппаратах и травильных ваннах.
§ 6. СТАРЕНИЕ ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ
При низкотемпературном отпуске большая часть внутренних напряжений в закаленной стали остается. С течением времени они постепенно исчезают, в результате чего в металле наступает полное структурное равновесие. Самопроизвольное исчезновение внутренних напряжений при комнатной температуре весьма длительно и сопровождается изменением формы и размеров закаленных деталей. Этот процесс называют естественным старением. Изменение размеров в процессе естественного старения невелико и измеряется в микронах. Для деталей машин и режущего инструмента изменения размеров не имеют практического значения, поэтому их обычно не учитывают. Однако при изготовлении сверхточных машин, например координатно-расточных станков, измерительных калибров, даже такие небольшие изменения недопустимы. Чтобы размеры деталей и инструмента не изменялись с течением времени и оставались стабильными, их подвергают искусственному старению.
Сущность искусственного старения состоит в том, что закаленные и отпущенные при низкой температуре детали и инструмент после предварительного шлифования сначала подвергают нагреву до 100— 150°С, затем выдерживают при этой температуре в течение 18—35 час. При таком нагреве и выдержке все процессы, вызывающие изменение размеров стали, протекают значительно быстрее, чем при комнатной температуре. Поэтому после старения размеры деталей и инструмента стабилизируются.
Искусственное старение чаще всего производится в масляных ваннах. При отсутствии в цехе масляных ванн искусственное старение производят в кипящей воде, с выдержкой в течение 36 час.
Глава VII
ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
Химико-термической обработкой называется процесс изменения химического состава, структуры и свойств поверхностных слоев стальных деталей.
Такой обработке часто подвергают детали с целью повышения твердости, износоустойчивости и коррозионностойкости поверхностного слоя при сохранении вязкой и достаточно прочной сердцевины.
В зависимости от элементов, насыщающих поверхность детали, различают следующие виды химико-термической обработки: цементацию, азотирование, алитирование, цианирование, хромирование. Из всех перечисленных видов химико-термической обработки самым распространенным является цементация.
§ I.	ЦЕМЕНТАЦИЯ
Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя малоуглеродистой стали при высоких температурах (850— 900° С) углеродом в углеродсодержащей среде, способной отдавать свой углерод металлу.
Цель цементации — повышение твердости или прочности поверхности детали после закалки при сохранении вязкой сердцевины.
Насыщенный углеродом поверхностный слой называется цементированным слоем.
Цементируют детали из углеродистой стали (иногда и легированных), содержащих 0,1—0,3% углерода и подвергающихся при работе одновременно износу и динамическим нагрузкам.
В зависимости от условий работы детали глубина цементированного слоя может составлять от 0,5 до 2 мм и более с доведением содержания углерода в поверхностном слое до 0,75-1,2%.
Процесс науглероживания производится в твердой среде, жидкой и газообразной. Среда, в которой осуществляется цементация, называется карбюризатором.
Цементация в твердой среде. Состав карбюризатора может быть самый различный. Наиболее часто применяется карбюризатор, имеющий следующий состав: углекислый барий около 20—25% по весу, углекислый кальций от 3,5 до 5% по весу, остальное—порошкообразный древесный березовый уголь. Добавление к древесному углю углекислых солей ускоряет процесс цементации.
Процесс цементации заключается в следующем: поступившую после механической обработки деталь (с припуском на последу
76
ющую обработку) перед цементацией тщательно очищают от окалины, грязи, ржавчины, следов масла и просушивают. Поверхности, не подлежащие цементации, покрывают огнеупорной глиной с 5—10% асбестового порошка или же слоем меди в гальванических ваннах.
Если нельзя предохранить поверхность указанными выше способами, цементируют всю деталь, а затем дополнительно закаливают те места, которые должны обладать высокой твердостью или износоустойчивостью.
Обрабатываемые детали укладывают в специальный ящик (рис. 29), изготовленный из жаростойкой стали в следующем порядке: на дно ящика 1 насыпают слой порошкообразного карбюризатора 5 толщиной 25—30 мм и плотно утрамбовывают.
На карбюризатор укладываются детали 4 на расстоянии 15— 30 мм друг от друга, а затем снова насыпают карбюризатор слоем толщиной 15—20 мм и утрамбовывают; после этого укладывают второй ряд деталей и т. д.
Одновременно с укладкой обрабатываемых деталей в ящик помещают контрольные прутки 3 диаметром 6—10 мм из такого же материала, как и материал детали. Эти прутки называются свидетелями. В дальнейшем по излому прутков определяют глубину науглероженного слоя.
Толщина верхнего слоя карбюризатора 30—40 мм. Ящик плотно закрывают металлической крышкой 2, места между крышкой и стенками ящика промазывают огнеупорной глиной 6, ставят в холодную печь и постепенно нагревают до температуры 800—900°С; более высокая температура может вызвать чрезмерное науглероживание поверхности, низкая температура замедляет процесс. Цементация при температуре выше 950° С, но не более 1000° допускается только для легированных сталей.
Длительность выдержки и температура зависят от требуемой глубины науглероживаемого слоя, например цементация стали при температуре 900°С в течение 5 ч дает науглероженный слой глубиной 1 мм, а в течение 10 ч—1,5 мм.
По окончании цементации ящики выгружают из печей, охлаждение деталей производится медленно, вместе с ящиками. После цементации детали подвергают обязательной термической обработке: закалке в воде при температуре 760—780°С и низкому отпуску при температуре 160—180°С.
77
Одним из существенных недостатков цементации в твердом карбюризаторе является большая длительность процесса. Для сокращения продолжительности цементации в качестве карбюризатора применяют пасты, имеющие различный состав, например, кокса 50%, углекислого натрия или калия 40%, щавелевокислого натрия или калия 10% и др.
Разведенную пасту наносят на детали и «свидетели» окунанием или кистью до получения слоя покрытия толщиной 2—3 мм, а затем высушивают при температуре 100—120°, после чего детали и «свидетели» укладывают в ящики.
Цементация в жидкой среде осуществляется путем погружения деталей в расплавленные соли, содержащие карбид кремния и поваренную соль. Процесс ведется при температуре 870—900°С в течение 0,5—2 ч. За 40—50 минут глубина цементированного слоя не превышает 0,2 мм.
Жидкой цементации подвергают мелкие детали, глубина цементированного слоя не должна превышать 0,5—0,6 мм.
Преимуществом цементации в соляных ваннах является равномерность нагрева и возможность непосредственной закалки после выемки из цементационной ванны. Процесс проходит быстрее, чем при цементации в твердой среде.
Газовая цементация заключается в насыщении поверхности стальных деталей углеродом в атмосфере углеродсодержащих газов.
Газовую цементацию (в окиси углерода) впервые применил П. П. Аносов в 1837 г.
Газовую цементацию стальных деталей осуществляют в герметически закрытых камерах (муфелях) печей периодического или непрерывного действия путем нагрева при температуре 930—950° в среде углерод со держащих газов, например естественных, состоящих в основном из метана СН4, или искусственных, являющихся продуктом разложения керосина, бензола, масла и т. п.
Продолжительность процесса устанавливается в зависимости от требуемой глубины цементуемого слоя.
Нагрев в газовом карбюризаторе и процесс насыщения поверхностного слоя является более прогрессивным и экономичным по сравнению с твердой цементацией.
§ 2.	АЗОТИРОВАНИЕ
Азотированием называется процесс насыщения поверхностного слоя стальных деталей азотом путем нагревания их в атмосфере аммиака NH3. Цель азотирования — повысить твердость, износостойкость, выносливость и коррозионную стойкость поверхностного слоя.
78
Азотирование осуществляют в специальных печах, в которые подают под давлением аммиак. При температуре 480—650° С аммиак разлагается на азот и водород. Атомы азота поглощаются поверхностью металла, диффундируют вглубь и, соединяясь с атомами железа, образуют твердое соединение — нитрид.
Введение в сталь легирующих элементов — алюминия, хрома, молибдена значительно повышает твердость азотированного слоя.
Для повышения коррозионной стойкости деталей из углеродистой и конструкционной сталей процесс азотирования проводят при более высоких температурах 600—700°С в течение 0,5—1 ч.
Глубина азотированного слоя зависит от температуры и длительности процесса азотирования, а также от химического и структурного состава стали; например, для получения слоя глубиной от 0,25—0,3 мм при температуре 500—520° С требуется 24 ч, а для слоя глубиной 0,4 мм — 48 ч.
Азотированию обычно подвергают детали, предварительно подвергнутые закалке, отпуску и механической обработке, включая шлифование; к таким деталям относятся гильзы цилиндров двигателей, зубчатые колеса, валы, клапаны и седла для клапанов, шпиндели и ходовые винты станков, измерительные инструменты и т. и.
§ 3.	ЦИАНИРОВАНИЕ
Цианированием называется процесс одновременного насыщения поверхностного слоя стали углеродом и азотом на глубину 0,1—0,2 мм (иногда до 2 мм) и выше с целью повышения твердости, износостойкости и выносливости поверхностного слоя.
Этот процесс может производиться в твердых, жидких и газовых средах. Наибольшее распространение получило цианирование в жидких и газовых средах.
В зависимости от температур, при которых осуществляют процесс, цианирование может быть высокотемпературным (750— 950°С) и низкотемпературным (550°С).
Цианирование в твердой среде осуществляется аналогично твердой цементации, при этом в карбюризатор добавляют цианистые соли. Такое цианирование применяется главным образом для повышения механических свойств режущего инструмента. Цианирование придает металлу большую износостойкость, чем цементация.
Жидкое высокотемпературное цианирование применяют для повышения твердости и износостойкости поверхности деталей из конструкционной и углеродистой стали (упорные и регулировочные болты, винты, валики, зубчатые колеса). Процесс ведут при 900—950° С в расплавленных цианистых со
79
лях в течение 1—5 ч; глубина цианированного слоя 0,5—1,5 мм. После цианирования детали подвергают закалке и низкому отпуску.
Низкотемпературное жидкое цианирование применяют для повышения износостойкости и красностойкости режущего инструмента из легированных инструментальных сталей— быстрорежущих и высокохромистых.
Процесс ведется в расплавленных цианистых солях, имеющих температуру 550—570° С в течение 60—80 мин, глубина слоя 0,05— 0,03 мм.
Газовое цианирование (нитроцементация) — процесс поверхностного насыщения деталей смесью, состоящей из науглероживающего (70—80%) и азотирующего газов (30—20%).
При высокотемпературной нитроцементации детали нагревают в газовой среде до 850—870° С и выдерживают в течение 3—4 ч, глубина слоя получается равной 0,4—0,6 мм. Такой способ цианирования применяют для мелких и сложной конфигурации деталей.
После нагрева в газовой среде детали сразу же закаливают.
Низкотемпературная нитроцементация применяется для режущих инструментов из инструментальной стали.
Детали предварительно подвергают закалке и отпуску, а затем нагревают до температуры 550—570° С, глубина упрочненного слоя 0,02—0,04 мм. При этом способе нитроцементации закалка не производится.	Продолжительность	низкотемпературной
нитроцементации 1,5—3 ч.
По сравнению с жидким цианированием основное преимущество нитроцементации состоит в том, что позволяет регулировать глубину цианированного слоя.
Оксидированием называют процесс насыщения поверхностного слоя стали кислородом. Оксидирование производится для защиты изделий из стали от коррозии. Оксидирование производится в ваннах, наполненных смесью растворов едкого натра, натриевой селитры и нитрида натрия в определенных процентных соотношениях при температуре 130—145° С в течение 1—2 ч и более. После оксидирования поверхность детали для повышения коррозионной стойкости покрывают жировым веществом или лаком.
Фосфатированием называется процесс покрытия стальных деталей пленкой путем погружения в раствор сернокислого железа и марганца при температуре 100° С. Продолжительность процесса 1—2 ч. Фосфатирование применяют и для подготовки поверхности под лакокрасочное покрытие.
К выполнению операций термической и химико-термической обработки допускаются только лица, изучившие инструкцию по технике безопасности и прошедшие специальный инструктаж.
80
§ 4.	ДИФФУЗИОННАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
Диффузионной металлизацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стальных изделий алюминием, хромом, кремнием, бором и другими элементами с целью придания ему окалиностойкости, коррозионной стойкости, износостойкости и твердости.
В настоящее время в производство внедрены процессы насыщения поверхностного слоя алюминием — алитирование, хромом— хромирование, кремнием — силицирование и бором — борирование.
Алитированием называется процесс насыщения поверхности стальных и чугунных деталей алюминием, он основан на диффузии алюминия в железо. Алитированию подвергают детали, работающие при высоких температурах (выхлопные коллекторы, колосниковые решетки, сопловые головки паровых котлов, камеры сгорания газогенераторных тракторов, цементационные ящики и т. п.), для повышения окалиностойкости.
Существуют три способа алитирования: в твердой, жидкой и газообразной среде.
Наибольшее распространение получило алитирование в твердых порошках. Детали для алитирования помещают в чугунные или стальные ящики и пересыпают порошком, состоящим из 49% ферроалюминия, 49% окиси алюминия и 2% нашатыря; плотно закрывают и нагревают в печи при температуре 950— 1000° С в течение 4—16 ч; затем охлаждают вместе с печью; в результате этого процесса на поверхности детали образуется алитированный слой глубиной 0,3—1 мм.
При жидком алитировании детали погружают в расплавленный алюминий, в который добавляют 6—8% железа. При температуре ванны 700—800° С в течение 1 ч образуется алитированный слой глубиной 0,2—0,3 мм.
Газовое алитирование осуществляют в атмосфере хлористого алюминия в закрытой реторте.
Все три способа алитирования повышают хрупкость поверхностного слоя, которую устраняют диффузионным отжигом при 900—1150° С.
Хромированием называют процесс насыщения поверхностного слоя изделий хромом с целью повышения коррозионной стойкости и кислотоупорности малоуглеродистых сталей; у средне- и высокоуглеродистых сталей одновременно повышается твердость и износостойкость.
Хромирование осуществляют в твердой, жидкой или газовой среде.
Для хромирования в твердой среде изделия помещают в ящик с порошкообразной смесью, состоящей из 50% феррохрома, 45% глинозема и 5% хлористого аммония, и нагревают
81
в печах при температуре 1000°С 8—10 ч. Глубина хромированного слоя 0,10—0,12 мм.
Жидкое хромирование проводят нагреванием изделий до 900—1100° в ванне, состоящей из расплавленных хлористых солей бария, магния и кальция с добавкой 15—30% хлористого хрома или 15—25% феррохрома.
Газовое хромирование осуществляют нагреванием изделий в атмосфере паров хлористого хрома при температуре 950— 1050° С в течение 3—4 ч; в результате чего образуется хромированный слой 0,05—0,1 мм.
Силицированием называется процесс насыщения поверхностного слоя стали и чугуна кремнием для повышения износостойкости, коррозионной стойкости против окисления при высоких температурах (до 800° С) и действия кислот.
Борированием называют процесс поверхностного насыщения стали бором с целью повышения твердости, теплостойкости, износостойкости (особенно абразивной) и коррозионной стойкости. Борирование стали осуществляется электролизным методом в расплавленной буре (деталь—катод, графит—анод).
Процесс ведут в течение 6—8 ч при температуре 950° С, глубина борированного слоя 0,15—0,25 мм.
Борирование применяют при изготовлении турбобуров и втулок грязевых насосов, втулок, траков и тракторов и т. и. Хрупкость борированного слоя препятствует широкому использованию этого процесса.
Глава VIII
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
§ 1.	ПОНЯТИЕ О КОРРОЗИИ
Почти все металлы (за исключением так называемых благородных— золото, платина, серебро) и сплавы под действием окружающего воздуха, влаги, газа, растворов кислот, щелочей и высоких темпёратур подвергаются химическим изменениям (разрушению): железо ржавеет, медь покрывается зеленым налетом углекислой меди, свинец тускнеет и т. д.
Разрушение металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней средой называется коррозией.
Наиболее сильно подвергаются коррозии сталь и чугун.
Убытки от коррозии металлов для народного хозяйства чрезвычайно велики. Большое количество сооружений, машин, механизмов становится негодным из-за разрушающих действий коррозии, поэтому борьба с коррозией имеет очень важное народнохозяйственное значение.
Производство коррозионностойких сплавов (например, высо-кохромовой и хромоникелевой стали) само по себе уже является способом борьбы с коррозией, причем наиболее эффективным.
Нержавеющие сталь и чугун, так же как и коррозионностойкие сплавы цветных металлов, являются наиболее ценным конструкционным материалом, однако применение таких сплавов не всегда возможно по причине их высокой стоимости или техническим соображениям.
Различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.
Химическая коррозия происходит под действием сухих газов или жидкостей неэлектролитов (бензин, масло и др.), а также при соприкосновении металлов с газами при высоких температурах.
Электрохимическая коррозия происходит при взаимодействии металлов и сплавов с жидкостями — электролитами, проводящими электрический ток (вода, пар, водные растворы солей, щелочи, кислоты и т. и.). Сюда относится также коррозия в атмосфере (атмосферная коррозия), так как воздух всегда содержит некоторое количество влаги. По характеру разрушения металла различают коррозию:
а)	равномерную (сплошную), которая характеризуется разрушением металла по всей поверхности изделия равномерно (рис. 30, a)j этот вид коррозии наиболее часто наблюдается у чистых металлов;
83
б)	местную (рис. 30, б), при которой разрушение начинает-
а)
4)
в)
Рис. 30. Виды коррозии: а — равномерная, б — местная, в — межкристаллитная
ся на отдельных участках поверхности металла, иногда очень небольших и распространяется в глубь металла,-в) межкристаллитную (интеркри-сталлитная), которая распространяется в глубь металла по границам кристаллов (рис. 30,в), не вызывая заметных изменений на поверхности, и зачастую приводит к мгновенной поломке деталей в условиях эксплуатации.
В технике применяют различные способы борьбы с коррозией, основные из них:
1)	вводят в состав металлического материала компоненты, повышающие коррозионную стойкость, или удаляют вредные примеси, ускоряющие процесс коррозии;
2)	рациональное конструирование изделий, т. е. выбор таких форм, при которых в пазах, углах, зазорах, щелях не задерживалась бы влага;
3)	защитные покрытия (металлические, неметаллические, химические).
§ 2.	МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ
Металлические покрытия применяют для защиты металлов от коррозии и с декоративной целью посредством покрытия поверхности одного металла слоем другого металла более коррозионностойкого.
Металлические покрытия наносятся разными способами: горячим, гальваническим, диффузионным и металлизацией.
Горячий способ применяется главным образом для стальных изделий и полуфабрикатов (лист, проволока), которые покрывают тонким слоем легкоплавких металлов — оловом (лужение), цинком (цинкование) или свинцом (свинцевание).
Очищенное изделие погружают в ванну с расплавленным металлом, который осаждается на поверхность защищаемого изделия.
Лужение используется в основном при изготовлении посуды (котлов, кастрюль и др.); цинкование — для кровельной стали, проволоки, труб, свинцевание—для химической аппаратуры и труб.
Недостатки этого способа: трудность регулирования толщины покрытия, неравномерность покрытия по толщине, невозможность защиты этим способом закаленных деталей во избежание их отпуска в
процессе самого покрытия.
Гальванический способ заключается в нанесении на изделие
цинка, меди, кадмия, олова, свинца, никеля, хрома и
84
других металлов; применяется чаще, так как позволяет наносить необходимую толщину защитного слоя металла, экономно расходовать цветные металлы, не требует нагрева ванны и дает защитные покрытия хорошего качества.
Защита протекторами основана на том, что при контакте двух различных металлов, погруженных в электролит (например, в морскую воду, являющуюся проводником электрического тока), металл с более низким электродным потенциалом (протектор) служит анодом и разрушается, защищая тот металл, который является катодом. В таких условиях протектор будет постепенно
Рис. 31. Пистолет для нанесения металлического покрытия
разрушаться, защищая тем самым поверхность изделия. После разрушения протектора его заменяют другим. С помощью цинкового протектора защищают от коррозии в морской воде подводные части судов, винты и киль.
Металлизация заключается в нанесении расплавленного и распыленного металла на поверхность, подлежащую покрытию. Разбрызгивание капель расплавленного защитного металла по поверхности изделия производится с помощью специального аппарата-пистолета.
Защитный металл (нержавеющая сталь или цветные металлы) в виде проволоки подается в пистолет (рис. 31), где расплавляется ацетилено-кислородным пламенем или электрической дугой и сжатым воздухом выбрасывается в виде мельчайших капель на поверхность изделия.
Металлизация удобна для защиты больших изделий и получения односторонних покрытий, недостаток ее — не обеспечивает сплошного слоя покрытия.
85
§ 3.	НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ
Защита металлов от коррозии посредством нанесения на поверхность красок, лаков, эмали является самым распространенным методом.
Масляные краски изготовляются растиранием сухих красок минерального или органического происхождения на высыхающих или полувысыхающих маслах или олифах.
Лаки представляют собой смолы, растворенные в маслах или других растворителях при определенных температурах. Лакокрасочные покрытия составляют около 70% всех антикоррозионных покрытий.
Эмали очень стойки против атмосферной коррозии, воздействия воды, минеральных и органических кислот, растворов солей и т. д. и очень хрупки. Эмалевое покрытие наносят на поверхность химической аппаратуры и пищевой посуды.
Смазки служат защитным средством при хранении и перевозках металлических изделий.
При транспортировке и хранении металлических изделий широко применяются следующие смазки: а) технический вазелин — для механизмов, машин и отдельных деталей, стойкость такой смазки 6—8 месяцев; б) ружейная смазка — для смазывания обрабатываемых деталей, кратковременного предохранения от коррозии стрелкового оружия; в) пушечная смазка — для деталей оборудования, подшипников, предметов вооружения; г) антикоррозионная смазка — для стальных деталей (запасных частей).
Гуммирование — покрытие металла резиной или эбонитом является очень стойким способом предохранения от коррозии аппаратуры химической промышленности и системы химво-доочистки.
§ 4.	ХИМИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ
Химическое покрытие металлических материалов заключается в том, что на их поверхности искусственно создают оксидные пленки — плотные, держащиеся на основном металле окислы, хорошо сопротивляющиеся коррозии.
Стали для этой цели подвергают оксидированию или фосфатированию.
Глава IX
НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Наряду с металлами и их сплавами в машиностроении широко используют различные неметаллические материалы, получаемые на основе органических и неорганических веществ.
К органическим веществам относятся пластические массы, резина, кожа, бумага, фибра и др.; к неорганическим — стекло, асбест, слюда и др.
Неметаллические материалы используют как в качестве заменителей дорогих и дефицитных металлов и сплавов, так и в качестве самостоятельных конструкционных материалов, обладающих в ряде случаев более высокими показателями свойств, чем металлы и сплавы.
§ 1.	ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ
Пластическими массами называются органические материалы, получаемые на основе искусственных и естественных смол, являющихся связующими веществами, в связи с древесной мукой, очесами хлопка или другими материалами, называемыми наполнителями.
Пластические материалы (пластики) обладают пластичностью и в то же время достаточной жесткостью для сохранения приданной формы. Пластические массы способны при определенных температурах и давлении (прессовании, литье под давлением и т. и.) формоваться.
Искусственные смолы, называемые полимерами, представляют собой соединение гигантских молекул, состоящих из большого числа обычных молекул. Искусственные смолы получают из продуктов переработки каменного угля, нефти и другого естественного сырья.
Для производства пластических масс применяют смолы термонеобратимые, затвердевающие при нагревании (термореактивные) и термообратимые, размягчающиеся при нагревании (термопластические).
Термообратимые смолы при нагревании не переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Изделия, полученные на основе этих смол, извлекаются из форм лишь после охлаждения. Изделия из термообратимых пластических масс можно подвергать повторному формованию.
Термонеобратимые смолы при нагревании легко переходят в вязкотекучее состояние, но с увеличением длительности действия повышенных температур превращаются в твердую стеклообразную или резиноподобную массу, не переходящую вновь в пластическое состояние. Изделия из термонеобратимых пластических масс не поддаются повторной переработке.
87
Пластические массы делятся на порошкообразные (порошковые), волокнистые и слоистые.
Некоторые пластические массы (органическое стекло) состоят только из чистых смол.
Пластические массы отличаются высокой коррозионной стойкостью. Большинство из них устойчиво к действию кислот и щелочей, обладает диэлектрическими свойствами, что дает возможность применять их в качестве электроизоляционных материалов.
Наиболее распространенными видами пластических масс являются фенопласты и аминопласты.
Фенопласты — это пластические массы, изготовляемые на основе фенолформальдегидной смолы. Фенопласт, в котором наполнителем является хлопчатобумажная ткань, известен под названием текстолит. Фенопласт с наполнителем из бумаги носит название гетинакс.
Пластические массы на основе фенолформальдегидных смол и фенопластов используются преимущественно в качестве конструкционно-поделочных материалов в машиностроении и в электротехнике.
Аминопласты — это пластические массы, изготовляемые на основе мочевинно-формальдегидных смол с различными наполнителями и присадками. Аминопласты легко окрашиваются в светлые тона и хорошо сохраняют цвет. Благодаря безвредности мочевинно-формальдегидных смол пластические массы из этих смол используют для изготовления пищевой тары. Аминопласты применяются также для изготовления деталей яркой окраски простого и сложного профилей, от которых не требуется высоких электроизоляционных свойств (корпуса измерительных приборов, осветительной арматуры и т. п.).
Полиэфирные смолы используются в качестве связующего при изготовлении стеклопластиков, применяемых в машиностроении, а также для изготовления волокнистых материалов и лакокрасочных покрытий. Из волокнообразующих полиэфирных смол изготовляют волокна, известные под названием лавсан или терилен. Они прочны, устойчивы к действию кислот, упруги и сохраняют стойкость до 150°С, используются для изготовления транспортерных лент, шлангов и т. п. Из ненасыщенных полиэфирных смол изготовляются весьма прочные материалы, и в частности стеклопластики.
Стеклопластики наряду с высокими свойствами обладают химической стойкостью и ценными технологическими свойствами.
Эпоксидные смолы обладают ценными физическими,, механическими, химическими свойствами. Они хорошо соединяются с металлами, стеклом и другими материалами. Поэтому их используют в качестве клея, защитных покрытий, связующего вещества для стеклопластиков и для изготовления различных заливочных смесей. Из армированной металлом эпоксидной смо
88
лы изготовляют штампы, матрицы, модели и т. и. Эпоксидная смола и вводимые в нее отвердители часто бывает токсична (ядовита) и может вызывать кожные заболевания, поэтому работать с ними необходимо при усиленной вентиляции и в резиновых перчатках.
Полиамидные смолы служат для изготовления пластических масс, известных под названием капрона, нейлона, перлона. Из полиамидных смол изготовляют волокнистые и литые изделия. Полиамидные смолы плавятся при температуре 210—280° С. Тонкие пленки полиамидов можно наносить на металлические детали способом огневого напыления или путем обсыпания деталей порошком полиамида с последующим расплавлением его в атмосфере азота или углекислого газа. Детали из полиамидных смол можно склеивать и сваривать. Материалы из полиамидных смол отличаются высокой износоустойчивостью, что позволяет использовать их в изнашивающихся деталях машин. Из полиамидов изготовляют бесшумно работающие зубчатые колеса, а из полиамидной пряжи — приводные ремни.
В зависимости от наполнителя различают следующие слоистые пластические массы:
Текстолит — хлопчатобумажная ткань, пропитанная фенолформальдегидной смолой и спрессованная под большим давлением и при определенной температуре.
Поделочный текстолит (ГОСТ 5—52) обладает хорошими механическими и электроизоляционными свойствами, хорошо обрабатывается резанием, выпускается в виде труб и стержней.
Электротехнический текстолит (ГОСТ 2910—54) используется в машиностроении, электро и радиотехнике. Из него изготовляют детали с повышенной механической прочностью (зубчатые колеса, работающие почти без шума и при высоких скоростях, вкладыши для подшипников, прокладки и другие детали). Текстолитовые подшипники, работающие на водяной смазке, износоустойчивее, чем бронзовые.
Гетинакс (ГОСТ 2718—66)—прессованная пластическая масса на бумажной основе, пропитанная фенолформальдегидной смолой, изготовляется в виде листов размером 400X400 и более и толщиной от 0,2 до 50 мм разных марок, предназначенных для использования в различных средах, при различных температурах. Гетинакс обладает хорошими диэлектрическими свойствами и используется для изготовления электротехнических деталей и как изоляционный материал.
Стеклотекстолит (ГОСТ 10292—62) — прессованная ткань, пропитанная фенолформальдегидными или другими искусственными смолами. Стеклотекстолит обладает высокими электроизоляционными свойствами, жаростойкостью и влаго-
89
стойкостью, имеет большой предел прочности при растяжении и хорошо поглощает вибрационные нагрузки. Стеклотекстолит используется в качестве электроизоляционного и конструкционного материала.
Органическое стекло (плексиглас) изготовляется из специальных смол в виде прозрачных листов различной толщины и размеров, прутков, труб. Органическое стекло эластично, не разбивается при ударах, поддается окраске в различные цвета, устойчиво против воды, бензина, масла и щелочей, растворяется в серном эфире, выдерживает температуру до 100°С. Органическое стекло широко используется в самолетостроении.
Асбестотекстолит получают горячим прессованием на основе асбестовой ткани, пропитанной спиртовым раствором фенолформальдегидных смол. Использование в качестве наполнителя асбестовой ткани дает возможность сочетать в асбестотекстолите высокую прочность к динамическим нагрузкам с повышенной термо- и кислотостойкостью. Асбестотекстолит обладает большим сопротивлением трению. Из асбестотекстолита изготовляют различные прокладки, а также детали тормозных устройств и механизмов сцепления.
Капрон — пластическая масса, изготовляемая из полиамидных смол в виде синтетического волокна путем выдавливания расплавленного поликапролактама через узкие отверстия (фильеры) и последующего охлаждения. Капрон отличается высокой прочностью на разрыв, малым влагопоглощением, большим относительным удлинением и химической стойкостью. Из капрона изготовляют искусственное волокно, бесшумно работающие зубчатые колеса. Капрон используют в качестве защитных покрытий деталей, подвергающихся трению.
Нейлон, как и капрон,— пластическая масса, изготовляемая из полиамидных смол; обладает хорошей вязкостью при низких температурах, малым коэффициентом трения, высокой сопротивляемостью и прочностью. Нейлон обладает самосмазывающими свойствами, легко формуется. Из нейлона изготовляют зубчатые колеса, вкладыши подшипников, крылчатки насосов, Прокладки и т. и.
Пенопласт — газонаполненная пластмасса, получаемая из искусственных смол. В зависимости от технологического процесса производства пенопласты изготовляются как в твердом, так и в мягком виде. Пенопласты характеризуются малым объемным весом, хорошо противостоят проникновению через них различных газов, высокими звуко-, тепло- и электроизоляционными показателями. Пенопласты нашли широкое применение в самолетостроении и машиностроении, а также в производстве предметов широкого потребления.
Целлулоид (ГОСТ 428—53) получают из нитроцеллюлозы с добавлением пластификаторов, пигментов и красителей.
90
Поделочный целлулоид изготовляется трех марок: А — для изготовления изделий методом выдувания в прессформах в разогретом состоянии; Б — для изготовления изделий обработкой резанием, тиснением, а также прессованием в разогретом состоянии; выпускается в виде полированных и неполированных листов; В — предназначается для изготовления обработкой резанием, выпускается в виде полированных и неполированных листов.
Технический прозрачный целлулоид (ГОСТ 576—41) изготовляется из коллоксилина с добавлением к нему пластификаторов, фосфорнокислого натрия и органических красителей, применяется для остекления машин, измерительных приборов, изготовления планшетов и других изделий; изготовляется трех марок? Tj Т2 и Т3. Под действием солнечных лучей целлулоид желтеет и теряет окраску.
Винипласт — термопластический материал, изготовляемый в виде листов, плит и отдельных изделий. Это непрозрачная пластическая масса коричневого цвета. Винипласт листовой выпускается трех марок: ВН — непрозрачный или окрашенный; ВП — прозрачный, бесцветный или окрашенный, ВНТ — нетоксичный, используется в тех случаях, когда он соприкасается с продовольственными продуктами. Винипласт имеет высокие антикоррозионные и электроизоляционные свойства. Хорошая химическая стойкость винипласта против кислот и щелочей и способность при нагревании приобретать пластичность позволяет изготовлять из него горячим прессованием трубы, конструкции и детали химической арматуры. Винипласт не горит, обладает малой теплостойкостью; хорошо поддается резанию, сверлению, шлифованию, полированию.
§ 2.	ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В машиностроении широко используются различного рода изоляционные материалы, из них наибольшее распространение получили следующие.
Резина (ГОСТ 7338—65)—продукт химической переработки каучуков во взаимодействии с вулканизирующими веществами (сера, натрий), получаемый путем горячей или холодной вулканизации. Резина характеризуется эластичностью, вибростойкостью, повышенной химической стойкостью и устойчивостью к истиранию.
Резина широко применяется в качестве электроизоляционного материала (изоляционной ленты, оболочки для электрических проводов). При нагреве до 60—70°С и при низкой температуре резина становится неэластичной и трескается.
Эбонит (твердая резина)—продукт черного цвета иногда с коричневым оттенком, получаемый продолжительным нагреванием резиновой смеси, содержащей от 25 до 50% серы (от веса
91
каучука). Изделия из эбонита обладают значительной механической прочностью и твердостью, хорошими электроизоляционными свойствами и высокой стойкостью против действия кислот, щелочей, масел, едких паров. Эбонит выпускается по ГОСТ 2748—52.
Эбонит хорошо обрабатывается резанием и штамповкой (в подогретом виде при толщине пластин до 5 мм). К недостаткам эбонита следует отнести его низкую теплостойкость. Эбонит широко применяют в электротехнической, авиационной и химической промышленностях.
Лента прорезиненная (изоляционная лента) изготовляется из узких полос хлопчатобумажной ткани с нанесением на них слоя резиновой смеси. Прорезиненная лента применяется для изоляции электрических проводов.
Картон водонепроницаемый (ГОСТ 6659—63) изготовляется из небеленой сульфидной целлюлозы, бумажной мануфактуры и битумной эмульсии, выпускается в листах, широко применяется в автомобильной промышленности и в кораблестроении.
Картон электроизоляционный изготовляется из сульфитной целлюлозы и тряпичного волокна, обладает высокими электроизоляционными свойствами и термостойкостью, гигроскопичностью и долговечностью. Электроизоляционный картон группы ЭМ (ГОСТ 4194—62) используется для работы в трансформаторном масле при температуре 95°С. Картон группы ЭВ (прессшпан) применяется при работе в воздушной среде, для пазовой изоляции в электромашинах, корпусов катушек, для изготовления шайб.
Картон прокладочный применяется в нефте- и бензопроводах, бензиновых двигателях, холодильниках, обладает высокой сжимаемостью и эластичностью.
Слюда является важнейшим из природных минеральных электроизоляционных материалов, обладает способностью расщепляться на очень тонкие гибкие, упругие пластинки, термостойка, не горит, нагревостойка, имеет высокие механические свойства. По назначению слюда разделяется на щипаную, предназначенную для производства магмиканитов (твердых электроизоляционных материалов, изготовляемых путем склеивания щипаной слюды при помощи лаков) и конденсаторную, предназначенную для производства деталей для электронных ламп. Температура плавления слюды 1200°С.
§ 3.	ПРОКЛАДОЧНЫЕ, УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ И НАБИВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В машиностроении широко применяются различные прокладочные, уплотнительные и набивочные материалы.
Асбест (ГОСТ 7—60)—волокнистый минерал, обладающий способностью расщепляться на тонкие гибкие волокна, до
92
пускающие при достаточной их длине скручивание в нить. Асбест обладает высокой огнестойкостью, малой электро- и теплопроводностью, кислото- и щелочеустойчивостью, широко используется в технике в качестве уплотняющих сальниковых набивок и прокладок, для изоляции горячих труб, аппаратов и печей. Из длинных асбестовых волокон изготовляют нити и шнуры, из коротких— асбестовый картон.
Фибра (ГОСТ 6910—59)—твердый гибкий и эластичный материал, получаемый из пористой спрессованной бумаги, она хорошо поддается механической обработке, гнется, склеивается, склепывается; основной ее недостаток—высокая гигроскопичность. Фибра применяется в качестве прокладочного материала в паровых турбинах, кислородном оборудовании, гидравлических прессах, карбюраторах, бензо- и маслопроводах.
Пар о и ит (ГОСТ 481—58)—листовой прокладочный материал серого цвета, изготовляемый из асбеста, каучука с добавлением наполнителей, применяется для уплотнения мест соединения металлических поверхностей, работающих в среде воды и пара до 450° и давлении до 50 кГ/см2, в нефтяных продуктах до 400° и давлении до 70 кГ/см2, при жидком и газообразном кислороде до минус 182° и давлении до 2,5 кГ/см.
Кожа техническая (ГОСТ 1898—48) состоит из двух основных слоев внутреннего и наружного, лицевая сторона имеет блестящий вид, внутренняя — негладкую и неблестящую поверхность, называемую бахтармой, эта кожа применяется для изготовления прокладок, приводных ремней и других изделий.
Войлок технический изготовляют из низких сортов шерсти с добавлением растительных волокон и клейстера. Различают грубошерстный (ГОСТ 6418—61), полугрубошерстный (ГОСТ 6308— 61) и тонкошерстный (ГОСТ 288—61). В зависимости от назначения войлок каждой группы разделяется на войлок для сальников, для прокладок, для фильтров.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
СЛЕСАРНОЕ ДЕЛО
Г лава X
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
§ 1. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА СЛЕСАРЯ
Рабочим местом называется часть производственной площади цеха или мастерской, закрепленная за данным рабочим или бригадой рабочих и оснащенная оборудованием, приспособлениями, инструментом и материалами, необходимыми для выполнения определенного производственного задания.
Обеспечение высокой производительности труда в значительной мере зависит от правильной организации рабочего места.
Организация рабочего места является важнейшим звеном организации труда. Правильный выбор и размещение оборудования, инструментов и материалов создают наиболее благоприятные условия работы.
Правильно организованным считается такое рабочее место, на котором при наименьшей затрате сил и средств благодаря рациональной и культурной организации труда достигаются наивысшая производительность, высокое качество продукции и обеспечиваются безопасные условия работы.
Площадь рабочего места должна определяться, исходя из необходимости размещения всех составляющих рабочее место слесаря элементов (верстак, стеллажи для хранения заготовок, деталей и т. д.) и выделения места (площади) для постоянной позиции рабочего и его передвижения в процессе работы.
Конкретно величина площади рабочего места слесаря определяется: характером выполняемых работ, габаритами и количеством основного оборудования и вспомогательной оснастки, а. также формами организации труда и производства.
94
При организации рабочего места необходимо создать такую обстановку на самом рабочем месте, чтобы рабочий имел возможность, не сходя со своего постоянного места у верстака и не меняя при этом положения (позы) корпуса, взять или положить на место нужный ему инструмент, заготовку, деталь и т. д. одним движением рук.
Во время работы на рабочем месте должны находиться только те предметы, которые необходимы для выполнения данного задания.
Рис. 32. Расположение инструмента на слесарном верстаке
Инструмент и заготовки должны располагаться на рабочем месте на строго закрепленных за ними местах. При этом те предметы, которыми рабочий пользуется чаше, следует класть ближе, на площади, ограниченной дугами радиусом 350 мм, т. е. в пределах досягаемости при движении свободно вытянутых рук (рис. 32). Предметы, которыми рабочий пользуется реже, класть дальше, но не далее чем в пределах площади, ограниченной дугами, образованными радиусом 550 мм, т. е. в пределах досягаемости при движении свободно вытянутых рук при небольшом наклоне корпуса вперед по направлению к верстаку.
Режущий или ударный инструмент, который берут правой Рукой, кладут с правой стороны; тот, который берут левой рукой — с левой стороны.
95
Приспособления, материалы и готовые детали нужно располагать в специальных ящиках (таре), находящихся на отведенных для них местах.
Измерительные инструменты должны храниться в специальных футлярах или же деревянных коробках.
Режущие инструменты (напильники, метчики, сверла, развертки и др.) следует предохранять от ударов и загрязнения и хранить на деревянных подставках (планшетах).
После окончания работы весь инструмент и приспособления, применяемые при работе, необходимо очистить от грязи и масла и протереть. Поверхность верстака очистить щеткой от стружки и мусора.
Рабочее место слесаря может быть организовано по-разному, в зависимости от характера производственного задания. Однако большинство рабочих мест оборудуется слесарным верстаком, на котором устанавливают тиски и раскладывают необходимые в процессе работы инструменты, приспособления, материалы; на специальных планшетах размещают документацию — технологические карты, чертежи и т. д.
Расстояние между отдельными рабочими местами, а также проходы между слесарными верстаками устанавливаются (1,5— 1,6 м) в зависимости от технических и технологических требований и условий техники безопасности.
Рабочие места должны иметь хорошее индивидуальное освещение. Свет должен падать на обрабатываемый предмет, а не лицо рабочего. Желательно, чтобы свет был рассеянным и не создавал бликов, мешающих работать.
Слесарный верстак представляет собой специальный стол, на котором выполняются слесарные работы. Он должен быть прочным, устойчивым. Каркас верстака сварной конструкции из чугунных или стальных труб, стального профиля (уголка). Крышку (столешницу) верстаков изготовляют из досок толщиной 50— 60 мм (из твердых пород дерева).
Столешницу, в зависимости от характера выполняемых на ней работ, покрывают листовым железом толщиной 1—2 мм. В качестве покрытия используют также линолеум, листы из алюминиевых сплавов или фанеру. Спереди и с боков столешницы устанавливают бортики, чтобы с нее не скатывались детали.
Под столешницей верстака находятся выдвижные ящики (не менее двух), разделенные на ряд ячеек для хранения инструментов, мелких деталей и документации.
Слесарные верстаки бывают одноместные и многоместные.
Одноместные слесарные верстаки имеют длину 1200— 1500 мм, ширину 700—800 мм, высоту 800—900 мм, а многоместные— длину от 2800 до 3500 мм (в зависимости от числа работающих) ; ширину ту же, что и у одноместных верстаков.
96
Многоместные слесарные верстаки имеют существенный недостаток: когда один рабочий выполняет точные работы (разметку, опиливание, шабрение), а другой в это время производит рубку или клепку, то в результате вибрации верстака нарушается точность работ, выполняемых первым рабочим.
Тиски на верстаке устанавливают на определенной высоте в соответствии с ростом работающего (рис. 33, а). При выборе вы-
Рис. 33. Установка тисков по высоте: а — при опиловке, б — при работе иа параллельных тисках, в — при рубке в стуловых тисках
соты, на которую должны быть установлены параллельные тиски, нужно локоть руки поставить на губки тисков так, чтобы концы выпрямленных пальцев руки касались подбородка (рис. 33,6).
Стуловые тиски должны устанавливаться на такую высоту, чтобы поставленная локтем на их губки рука касалась подбородка согнутыми в кулак пальцами (рис. 33,в).
При малом росте рабочего следует использовать специальные подставки (решетки) под ноги.
Слесарный верстак (рис. 34), применяемый на заводах, состоит из металлического каркаса 1 и верстачной доски (столешницы) 2, защитного экрана (металлическая сетка с очень мелкими отверстиями или стекло — плексиглаз) 4.
На верстаке располагаются слесарные тиски 3, планшет для размещения чертежей 5, индивидуальное освещение 6, кронштейн с-полочкой для измерительного инструмента 7, планшет для рабочего инструмента 8.
Под столешницей имеются четыре ящика 9 с отделениями Для хранения инструмента и две полки для хранения деталей и заготовок 10. К ножке верстака крепится откидное сиденье 11.
97
Рис, 34, Одноместный слесарный верстак
Рис. 35. Слесарный верстак с регулируемыми по высоте тисками:
1 - виит подъема. 2 — каркас, 3 — труба, 4 — сетка, 5 — полочка, 6 — планшет. 7 — рамка
лаоо_ 1200
Широкое применение в мастерских профессионально-технических училищ получил верстак, исключающий применение подставок и допускающий регулирование подъема тисков на нужную высоту (рис. 35). К каркасу 2 этого верстака прочно закреплена толстостенная труба 3, внутрь которой свободно входит стальной хвостовик. Тиски поднимаются вращением винта 1, соединенного с хвостовиком.
Верстак снабжен защитной металлической сеткой 4 высотой 1 м с ячейками не более 3 мм или прозрачного плексиглаза, полочкой 5 для измерительного инструмента, планшетами 6 для
Рис. 36. Переносный ящик с набором инструмента (а), инструментальная сумка (б)
99
рабочего инструмента, которые вместе с инструментом укладываются в ящик. У верстака вместо бортиков имеется рамка 7 из алюминиевого уголка.
Для работы механизированным инструментом к верстаку подводится силовая электрическая линия и магистраль сжатого воздуха.
Для выполнения слесарных работ непосредственно у машин широко применяют передвижные верстаки, передвигающиеся на роликах.
Когда слесарю приходится перемещаться по фронту работы, он пользуется переносными инструментальными ящиками с на-
Рис. 37. Стуловые тиски
бором слесарного инструмента (рис. 36, с) или инструментальными сумками (рис. 36,6).
Слесарные тиски. Слесарные тиски представляют собой зажимные приспособления для удержания обрабатываемой детали в нужном положении. В зависимости от характера работы применяют стуловые, параллельные и ручные тиски.
Стуловые тиски свое название получили от способа закрепления их на деревянном основании в виде стула, в дальнейшем они были приспособлены для закрепления на верстаках.
Стуловые тиски (рис. 37) изготовляются из кованой стали. На рабочую часть губок наваривается слой инструментальной стали марки У8А или же привертываются закаленные пластины
100
из этой же стали, что обеспечивает их высокую прочность. Внутренняя рабочая поверхность имеет насечку, способствующую более прочному закреплению детали в тисках. Эти тиски не пригодны для точных работ и применяются в кузнечных цехах и при выполнении таких работ, как рубка, клепка, гибка и пр.
Стуловые тиски (ГОСТ 7225—54) имеют ширину губок 100, 130, 150, 180 мм, наибольшее раскрытие губок 90, 130, 150 и 180 мм.
Стуловые тиски состоят из подвижной 4 и неподвижной 3 губок. На конце неподвижной части находится лапа 1 для крепления тисков к столу, а ее удлиненный стержень 8 заделывают в деревянное основание и зажимают скобой. Губки сдвигаются вращением рукоятки 6 винта 5, имеющего прямоугольную резьбу, а раздвигаются с помощью плоской пружины 7 при вывинчивании из втулки гайки 2 винта 5.
Преимуществами стуловых тисков являются простота конструкции и высокая прочность. Недостатком стуловых тисков является то, что рабочие поверхности губок не во всех положениях параллельны друг другу, вследствие чего при зажиме узкие обрабатываемые предметы захватываются только верхними краями губок, а широкие—только нижними, что не обеспечивает прочности закрепления. Кроме того, губки тисков при зажиме врезаются в деталь, образуя на ее по
Рис. 38. Параллельные тиски:
а — поворотные, б — иеповоротные; 1 — неподвижный круг, 2, 5 — рукоятки, 3 — поворотная плита, 4 — основание, 6 — подвижная губка, 7 — накладные губкн (закрепленные пластины с насечкой), 8—неподвижная губка, 9 — гайка, 10— ходовой винт,. 11 — Т-образный круговой паз

верхности вмятины.
В настоящее время стуловые тиски применяются редко, только для выполнения грубых работ.
Параллельные тиски по устройству разделяются на поворотные и неповоротные, губки у этих тисков перемещаются параллельно одна другой.
Поворот ные параллельные тиски (рис. 38, а) могут поворачиваться на любой угол. Они состоят из основания 4„ неподвижной 8 и подвижной 6 губок. Неподвижный круг 1 крепится к верстаку.
101
Перемещается подвижная губка вращением ходового винта 10, входящего в неподвижно закрепленную гайку 9 при повороте рукоятки 5. Основание устанавливается на поворотной плите 3 и соединяется с ней осью. В Т-образный круговой паз 11 входит болт. Поворотом рукоятки 2 можно освободить этот болт и повернуть тиски в требуемое положение.
Тиски изготовляют из серного чугуна. Для увеличения срока службы к рабочим частям губок двумя винтами привинчиваются из стали У8 закаленные пластины — накладные губки 7, на поверхности которых нанесена крестообразная насечка.
Тиски должны иметь нагубники из мягкого металла. Нагубники надевают на губки тогда, когда в тисках зажимают уже обработанную деталь. Без нагубников разрешается зажимать только те детали или заготовки, поверхности которых будут в дальнейшем подвергаться станочной или ручной обработке.
К верстаку тиски прикрепляют болтами, проходящими через отверстия в плите (основания) тисков.
Поворотные параллельные тиски по ГОСТ 4045—57 изготовляют с шириной губок 80 и 140 мм и наибольшим раскрытием (разводом) их 95 и 180 мм.
У неповоротных параллельных тисков (рис. 38, б) основание закрепляется непосредственно на крышке верстака болтами, проходящими через отверстия в основании тисков или в неподвижной губке.
Неповоротные тиски по ГОСТ 4045—57 изготовляют с наибольшим раскрытием губок 45, 65, 95, 180 мм и шириной их 60, 80, 100 и 140 мм.
Несмотря на достоинства параллельных тисков, обеспечивающих прочное крепление их к верстаку, они имеют существенный недостаток, заключающийся в малой прочности губок. Поэтому для тяжелых работ эти тиски не пригодны.
Пневматические тиски обеспечивают быстрый и надежный зажим деталей с постоянным усилием без применения физической силы. Время зажима составляет 2—3 сек. Усилие зажима на губках тисков достигает 3000 кГ.
Пневматические тиски с диафрагменным зажимом (рис. 39) состоят из основания 1, поворотной части 2, закрепляемой в нужном положении болтами 3, подвижной губки 4, помещенной в пазе поворотной части 2, и неподвижной губки 5, скрепленной с этой поворотной частью. Внутри поворотной части 2 перемещается каретка 6, соединенная регулировочным винтом 7 с подвижной губкой 4. Регулировочный винт позволяет менять расстояние между обеими губками тисков. В том случае, когда воздух не поступает в тиски, их губки находятся в крайнем раздвинутом положении под действием пружины 8. Когда же сжатый воздух под давлением 5—6 ат поступает в камеру тисков, шток 9 опускается и поворачивает находящийся в каретке рычаг 10, кото-
102
рый нажимает на каретку своим коротким плечом через толкатель 11 и тянет подвижную губку, зажимающую деталь. Воздушная камера этих тисков образуется стенками основания 1 и резиновой диафрагмой 12. Воздух через диафрагму давит на опорное кольцо 13 штока и создает рабочее усилие.
Рис. 39. Пневматические слесарные тиски
При работе на тисках следует соблюдать следующие правила:
1)	перед началом работы осматривать тиски, обращая особое внимание на прочность их крепления к верстаку;
2)	не выполнять на тисках грубых работ (рубки, правки или гибки) тяжелыми молотками, так как это приводит к быстрому разрушению тисков;
3)	при креплении деталей в тисках не допускать ударов по рукоятке, что может привести к срыву резьбы ходового винта или гайки;
4)	по окончании работы очищать тиски волосяной щеткой от стружки, грязи и пыли, а направляющие и резьбовые соединения смазывать маслом;
5)	после окончания работ не сводить плотно губки тисков, так как это вызывает излишние напряжения в винтовых соединениях; необходимо оставлять между губками зазор 4—5 мм.
Специальные тиски (рис. 40) находят широкое применение благодаря удобству и точности крепления. В этих тисках зажимают поршни, а также различные короткие цилиндрические детали диаметром от 80 до 165 мм.
103
Ручные слесарные тиски применяются для закрепления деталей или заготовок небольших размеров при опиливании или сверлении, которые неудобно или опасно держать руками.
По ГОСТ 7226—54 ручные
тиски изготовляют двух типов: тиски с пружиной и шарнирным соединением с шириной губок 36; 40 и 45 мм и наибольшим раскрытием губок — 29; 30 и 40 мм (рис.
41, а) и для мелких работ с шириной губок 6; 10 и 15 мм (рис. 41, б).
При работе ручные тиски
держат в руке или же их неподвижную губку зажимают
Рис. 41. Ручные тиски: а — с пружиной, б — для мелких работ, в — угловые
Рис. 40. Специальные тиски
§ 2. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СЛЕСАРНЫХ РАБОТ
Охрана труда в СССР — государственное дело. Коммунистическая партия и правительство Советского Союза уделяют исключительно большое внимание созданию здоровых, безопасных и культурных условий труда на производстве. Но безопасность работы в значительной степени зависит и от того, насколько сами работающие соблюдают правила техники безопасности.
Каждый слесарь должен не только хорошо знать, но и строго соблюдать все правила техники безопасности и меры предосторожности при всех слесарных работах, знать причины, которые могут вызвать при работе несчастные случаи.
104
Несчастные случаи на производстве — ушибы, ранения и т. д. называются промышленным травматизмом, который чаще всего происходит по двум причинам: 1) вследствие недостаточного освоения работающими производственных навыков и отсутствия необходимого опыта в обращении с инструментом и оборудованием; 2) из-за невыполнения правил техники безопасности и правил внутреннего распорядка.
Основными условиями безопасной работы при выполнении слесарных операций являются правильная организация рабочего места, пользование только исправными инструментами, строгое соблюдение производственной дисциплины и правил техники безопасности.
Каждый рабочий должен хорошо знать и обязательно соблюдать все правила техники безопасности, изложенные в памятках, специальных инструкциях и плакатах по технике безопасности.
Все вращающиеся части станков и механизмов, а также обрабатываемые детали с выступающими частями должны иметь защитные ограждения.
Опасность представляет внутризаводской автомобильный и безрельсовый электротранспорт, ручные вагонетки, тележки, а также движение рабочих в узких проходах или на путях, где работает грузоподъемный транспорт.
Для движущегося транспорта устанавливают различные сигналы: звуковые (звонки, сирены), световые (различные цвета ламп — красный, желтый, зеленый), которые нужно знать и соблюдать.
При непосредственном прикосновении к токоведущим частям (выключателям, рубильникам и т. и.) или металлическим предметам, случайно оказавшимся под напряжением, возникает опасность поражения электрическим током. В местах, где имеются электрические установки, вывешивают предупредительные надписи (например, «опасно!», «под током!») или же ставятся условные знаки.
Электроинструменты, кроме инструментов со встроенными двигателями с напряжением 36 в, должны присоединяться к электрической сети при помощи шлангового кабеля, имеющего специальную жилу, служащую для заземления и зануления, через штепсельную розетку, одно гнездо которой соединено с землей или с нулевым проводом. На штепсельной вилке контакт для соединения корпуса электроинструмента с землей делается более длинным, чем остальные токоведущие контакты. Благодаря такому устройству при включении электроинструмента сначала происходит заземление или зануление, а потом включаются токоведущие контакты.
При работе с электроинструментами следует применять индии-видуальные средства защиты: резиновые перчатки и калоши,, резиновые коврики, изолирующие подставки и т. и.
105.
Ниже приводятся краткие правила по технике безопасности.
До начала работы необходимо:
1)	надев спецодежду, проверить, чтобы на ней не было свисающих концов. Рукава надо застегнуть или закатать выше локтя;
2)	подготовить рабочее место: освободить нужную для работы площадь, удалив все посторонние предметы, обеспечить достаточную освещенность. Заготовить и разложить в соответствующем порядке требуемые для работы инструмент, приспособления, материалы и т. и.;
3)	проверить исправность инструмента, правильность его заточки и заправки; инструмент должен быть прочно закреплен на ручках и не иметь поврежденных мест;
4)	проверить слесарный верстак, который должен быть прочным и устойчивым, соответствовать росту рабочего. Слесарные тиски должны быть исправны, прочно закреплены на верстаке; винт должен вращаться в гайке легко, губки тисков иметь хорошую насечку;
5)	при проверке инструмента обратить внимание на то, чтобы молотки имели ровную, слегка выпуклую поверхность, были хорошо насажены на ручки и укреплены клином; зубила и крейцмейсели не должны иметь зазубрин на рабочей части и острых ребер на гранях, а напильники и шаберы прочно закреплены в ручках;
6)	проверить исправность оборудования, на котором придется работать, и его ограждение;
7)	перед поднятием тяжестей проверить исправность подъемных приспособлений (блоки, домкраты и др.); все подъемные механизмы должны иметь надежные тормозные устройства, а вес поднимаемого груза не должен превышать грузоподъемность механизма. Грузы необходимо надежно привязывать прочными стальными канатами или цепями. Нельзя оставлять груз в подвешенном состоянии после работы. Запрещается стоять и проходить под поднятым грузом. Предельные нормы веса для переноски вручную: для мужчин — 80 кг, женщин — 20 кг, юношей 16—18 лет — 16,4 кг, для девушек 16—18 лет— 10,25 кг.
Если вес груза превышает 50 кг, то подъем его на спину грузчика и съем со спины производится с помощью других грузчиков.
Во время работы необходимо:
1)	прочно зажимать в тисках деталь или заготовку, а во время установки или снятия ее соблюдать осторожность, так как при падении деталь может нанести травму;
2)	удаление опилок с верстака или с обрабатываемой детали производить только щеткой;
3)	при рубке металла зубилом учитывать, в какую сторону безопаснее для окружающих направить отлетающие частицы и установить с этой стороны защитную сетку; работать только в
106
защитных очках. Если по условиям работы нельзя применить защитные сетки, то рубку нужно производить так, чтобы отрубаемые частицы отлетали в ту сторону, где нет людей;
4)	не пользоваться при работах случайными подставками или неисправными приспособлениями;
5)	не допускать загрязнения одежды керосином, бензином, маслом.
Во время работы пневматическими инструментами необходимо соблюдение следующих требований:
1)	при присоединении шланга к инструменту предварительно проверить его и продуть сжатым воздухом;
2)	не держать пневматический инструмент за шланг или рабочую часть;
3)	во время работы не разъединять шланги;
4)	включать подачу воздуха только после установки инструмента в рабочее положение.
По окончании работы необходимо:
1)	тщательно убрать рабочее место;
2)	уложить инструмент, приспособления и материалы на соответствующие места;
3)	во избежание самовозгорания промасленных тряпок и концов и возникновения пожара убрать промасленные концы и тряпки в специальные металлические ящики.
§ 3.	ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Случайная искра, попавшая на горючие производственные отходы (масляные тряпки, паклю, бумагу и другие легко воспламеняющиеся материалы), самовозгорание твердого минерального топлива, курение в запрещенных местах, короткое замыкание неисправных проводов, электроприборов, а также при небрежном обращении с ними и другие причины могут вызвать пожар.
Для предупреждения пожаров необходимо постоянно содержать рабочее место в чистоте и порядке, осторожно обращаться с огнем, нагревательными приборами и легко воспламеняющимися материалами. Нельзя оставлять у рабочего места легко воспламеняющиеся производственные отходы, их необходимо убирать в специальные железные ящики с крышками. Сосуды с маслом, керосином, бензином и другими легко воспламеняющимися веществами необходимо после пользования вынести в места, специально отведенные для их хранения.
По окончании работы следует проверить, выключены ли электрорубильники, все электроприборы и осветительные точки.
При возникновении пожара необходимо немедленно вызвать пожарную команду и до прибытия ее принять участие в тушении
107
пожара имеющимися на производственном участке средствами-огнетушителями, песком и т. и.
Горящий бензин, керосин, нефть, смазочные масла следует тушить пенными огнетушителями. При пожаре нельзя выбивать стекла в окнах, так как от этого создаются сквозняки, увеличивающие очаг пожара.
Во время пожара чрезвычайно важно соблюдение спокойствия и беспрекословное выполнение распоряжений руководителей производства.
§ 4.	ПРОМЫШЛЕННАЯ САНИТАРИЯ И ЛИЧНАЯ ГИГИЕНА
Задачами промышленной санитарии является охрана здоровья трудящихся и оздоровление условий труда. Это достигается устройством душа, вентиляции, комнат отдыха, поддерживанием чистоты и порядка, нормальной температуры (16—18°С) в цехах и на участках, обеспечением хорошим естественным и искусственным освещением. Кроме того, в задачи промышленной санитарии входит обеспечение рабочих столовыми, бесплатным лечением, домами отдыха, санаториями и т. д.
Большое значение для сохранения здоровья и повышения производительности труда имеет также личная гигиена рабочего. Под личной гигиеной рабочего понимаются меры сохранения здоровья, предупреждения и устранения условий, вредно отражающихся на здоровье. Утомление в зависимости от условий труда и может наступать быстрее и медленнее. Если в процессе рабочего дня приходится часто нагибаться или высоко поднимать руки (слишком высокий или низкий верстак, станок и т. д.), работать в неудобной позе, утомляемость наступает быстрее, и производительность труда значительно снижается.
В результате продолжительной работы человек утомляется. Короткие перерывы и отдых во время работы предупреждают наступление утомляемости. Если рабочий работает стоя, необходимо отдыхать сидя; тот, кто работает сидя, должен отдыхать стоя. При работе рекомендуется также время от времени менять положение корпуса. Если это не делать, то у слесаря постепенно может развиваться боковое искривление позвоночника и сутулость, а иногда и сгорбленность. Для восстановления сил и для борьбы с утомляемостью и сутулостью рекомендуется заниматься производственной гимнастикой и спортом. Утренняя зарядка и физические упражнения в процессе рабочего дня способствуют более совершенной работе нервно-мышечного аппарата, повышают работоспособность организма.
Во время работы пыль, грязь и масло могут попадать на лицо и руки. Пот и грязь забивают поры, кожа грубеет и трескается, на ней появляются гнойнички, раздражения, поэтому после
108
работы необходимо водой с мылом тщательно вымыть лицо, шею и руки или принять душ. Перед приемом пищи следует тщательно мыть руки с мылом.
Источником многих заболеваний является грязь, неопрятность.
Большое значение для предупреждения заболеваний имеет правильный уход за спецодеждой. Спецодежду нужно просушивать и регулярно стирать.
Вопросы для самопроверки
1.	Проверьте, правильно ли оборудовано ваше рабочее место.
2.	Проверьте ваши параллельные тиски. Какие неисправности они имеют?
3.	Каковы преимущества и недостатки стуловых, параллельных и пневматических тисков? В каких случаях применяют каждые из них?
4.	Какие правила техники безопасности нужно соблюдать при выполнении слесарных операций?
Глава XI
ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЯ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Под измерениями в машиностроении обычно понимается сравнение данной величины с другой величиной такого же рода, принятой за образец (длины с длиной, площади с площадью, угла с углом и т. д.).
В современном машиностроении технические измерения являются одной из важнейших основ производства, ни одна технологическая операция не выполняется без измерений размеров.
Детали машин и механизмов изготовляются в разных цехах, а иногда и на разных заводах, а в процессе сборки эти детали должны сопрягаться одна с другой без дополнительной обработки, что требует высокой точности изготовления, которую без правильного и точного измерения осуществить невозможно.
Состояние производства измерительных средств характеризуется резким увеличением выпуска высокоточных (прецизионных) приборов и инструментов для автоматического контроля размеров. Выпускаются оригинальные конструкции пневматических, электрических и оптических измерительных приборов, в том числе и контрольные автоматы.
В большинстве случаев в машиностроении требуемая точность измерений колеблется в пределах от 0,1 до 0,001 мм. В соответствии с этим разработаны и конструкции измерительных инструментов и приборов.
§ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
Наиболее целесообразна классификация измерительных средств по методу измерения. По этому признаку измерительные средства подразделяются на следующие четыре основные группы:
1)	инструменты с непосредственным отсчетом измеряемого размера, к ним относятся штриховые меры длины и штангенин-струменты, имеющие шкалы;
2)	инструменты для измерения методом сравнения, называемые калибрами; их применяют для проверки диаметров валов и отверстий, шлицевых сопряжений и других поверхностей. В настоящей книге эти средства измерения не рассматриваются,
3)	плоскопараллельные концевые меры, которые можно было бы отнести к первой и второй группам измерительных инструментов, но ввиду того, что они имеют особо важное значение и широко применяются, их выделяют в отдельную группу;
ПО
4)	измерительные приборы и аппараты, подразделяющиеся на механические, оптико-механические, оптические, электрические, пневматические и жидкостные.
§ 3.	ТОЧНОСТЬ И ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ
Ни одно измерение не может быть проведено абсолютно точно. Между измеренным значением величины и ее действительным значением существует всегда некоторая разница, которая называется погрешностью измерения. Чем меньше погрешности измерения, тем, естественно, выше точность измерения.
Точность измерения характеризует ту ошибку, которая неизбежна при работе самым точным измерительным инструментом или прибором определенного вида. На точность измерения оказывают влияние свойства материала измерительного инструмента и конструкция его. Точность измерения может быть достигнута только при условии, если измерение производят по правилам.
Основными причинами, понижающими точность измерения, могут быть:
1)	неудовлетворительное состояние инструмента: поврежденные грани, загрязненность, неправильное положение нулевой отметки, неисправность;
2)	нагрев инструмента;
3)	неточность установки инструмента или измеряемой детали относительно инструмента;
4)	разность температур, при которых производится измерение (нормальная температура, при которой следует производить измерения, 20°С);
5)	незнание устройства измерительного инструмента или неумение пользоваться им, неправильный выбор инструмента для измерения.
Повышения точности измерения можно добиться повторным измерением с последующим определением среднего арифметического, полученного в результате нескольких измерений.
Приступая к измерению, необходимо хорошо знать средства измерения, правила обращения с инструментом и владеть приемами пользования им.
§ 4.	ШТРИХОВЫЕ МЕРЫ ДЛИНЫ
Штриховые меры определяются расстояниями между штрихами, нанесенными на плоской протяженной поверхности. К ним относятся металлические линейки, складные метры, гибкие ленты (рулетки), применяемые для грубого измерения.
Штриховыми мерами можно измерять изделия различных форм и размеров, поэтому такой инструмент относится к категории многомерного.
in
Металлическая линейка (ГОСТ 427—56) предназначена для определения линейных размеров различных заготовок и изделий с точностью, не превышающей ±0,5 мм. Линейки изготовляют длиной 150; 200; 300; 500; 750; 1000 мм.
Складные металлические метры (ГОСТ 7253— 54) применяют для грубых, предварительных линейных измерений. Складной метр состоит из десяти стальных упругих пластин (звеньев), шарнирно соединенных между собой. На линейках нанесены миллиметровые, полусантиметровые и сантиметровые деления.
Длина складных метров равна 1 м и иногда 2 м, длина звена 100 мм. Точность измерения до 1 мм.
§ 5.	ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТЫ
Штангенинструменты являются наиболее распространенными в машиностроении видами измерительного инструмента. Их применяют для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин, глубин и т. д.
Все штангенинструменты основаны на применении нониусов, по которым отсчитывают дробные доли делений основных шкал.
Рис. 42. Штангенциркуль типа ШЦ-1
Штангенциркули. В машиностроении применяют три типа штангенциркулей: ШЦ-I, ШЦ-П и ШЦ-Ш. Штангенциркули по ГОСТ 166—63 изготовляют с пределами измерений 0—125 мм (ШЦ-1), 0— 200 и 0—320 мм (ШЦ-П), 0—500, 250—710, 320—1000, 500—1400, 800—2000 мм (ШЦ-Ш) и с величиной отсчета 0,1 мм (ШЦ-1 и ШЦ-III), 0,05—0,1 мм (ШЦ-П).
Наиболее широко применяются штангенциркули ШЦ-1 и ШЦ-П.
Штангенциркуль ШЦ-1 применяется для измерения наружных и внутренних поверхностей, диаметров, глубины глухих отверстий, выточек; величина отсчета — 0,1 мм.
Основной частью штангенциркуля является штанга 1 (рис. 42) с миллиметровыми делениями, на одном конце которой име
112
ются неподвижные измерительные губки 2, а на другом — линейка 6 для измерения глубины отверстий. По штанге может передвигаться рамка 3, имеющая губки 2. Рамка в процессе измерения закрепляется на штанге зажимом 4. На скошенной грани рамки нанесена шкала 5, называемая нониусом.
Нижние губки служат для измерения наружных размеров детали, а верхние — для внутренних.
Шкала нониуса длиной 19 мм разделена на 10 равных частей; следовательно, каждое деление нониуса равно 19:10=1,9 мм, т. е. оно короче расстояния между каждыми двумя делениями, нанесенными на шкале штанги на 0,1 мм (2,0—1,9=0,1). При сомкнутых губках начальные деления нониуса совпадают с нулевым штрихом шкалы штангенциркуля, а последний — десятый штрих нониуса — с девятнадцатым штрихом шкалы. При передвижении рамки деления нониуса могут совпасть с делениями штанги через одно. Например, первое от нуля деление нониуса совпадает со вторым делением шкалы, второе — с четвертым и т. д.
При измерении штангенциркулем ШЦ-I деталь берут в левую руку, а штангенциркуль — в правую, и нажатием на выступ большим пальцем перемещают подвижную рамку 3 по штанге
Рис. 43. Штангенциркуль типа ШЦ-П
до тех пор, пока рабочие поверхности губок не будут плотно прилегать к поверхностям измеряемой детали. После этого рамку закрепляют зажимом 4.
Штангенциркуль ШЦ-П (рис. 43) с величиной отсчета по нониусу 0,05 мм позволяет производить измерения с большей точностью, верхние губки заострены и могут быть использованы Для разметочных работ. Этот штангенциркуль для облегчения определения размера и создания необходимого усилия измерения снабжен микрометрической подачей.
113.
Деления на штанге 1 нанесены через один миллиметр. Шкала нониуса 5 длиной 39 мм разделена на 20 равных частей. Следовательно, каждое деление нониуса равно 1,95 мм (39:20=1,95), т. е. короче расстояния между каждыми двумя делениями, нанесенными на шкале штанги, на 0,05 мм (2—1,95 = 0,05).
Перед измерением детали необходимо прежде всего проверить совпадение нулевого штриха нониуса с нулевым штрихом штанги.
Для грубых измерений рамку 3 перемещают по штанге до плотного прилегания губок 2 к поверхности измеряемой детали
Рис. 44. Штаигеиглубииомер
и после закрепления зажимом 4 производят отсчет. Для точной установки штангенциркуля и точных измерений пользуются микрометрической подачей, которая работает так. Освобождают зажим 4, закрепляющий рамку 3 и закрепляют движок 7 зажимом 6; затем вращением гайки 8 заставляют рамку 3 медленно перемещаться до полного соприкосновения губок 2 с измеряемой поверхностью.
Чтобы определить размер, показываемый штангенциркулем, необходимо:
1)	установить, какое деление штанги прошло нулевое деление (или начальный штрих) нониуса, т. е. отсчитывают целое число миллиметров;
2)	определить, какое деление нониуса точно совпадает с делением штанги (установить, сколько десятых или сотых долей мил
114
лиметра, в зависимости от конструкции нониуса, надо прибавить к величине, определенной по пункту первому);
3)	сложить результаты отсчетов.
При измерении штангенциркулем необходимо наблюдать за правильной установкой губок штангенциркуля по отношению к измеряемой плоскости.
Штангенглубиномер (ГОСТ 162—64). Служит для измерения высот, глубины глухих отверстий, канавок, пазов, выступов. Штангенглубиномеры изготовляются с пределами измерений 0—200; 0— 320 и 0—500 мм и величиной отсчета по нониусу 0,1 и 0,05 мм.
Штангенглубиномер (рис. 44) состоит из основания / с рамкой 2, нониусом 3, зажимом 4, штанги 7 с миллиметровой шкалой, механизма микрометрической подачи с движком 6, зажимом 5, винтом 8, гайкой 9.
Измерительными поверхностями штангенглубиномера служат плоское основание и торец штанги.
При измерении штангенглубиномером основание его ставят на поверхность детали, от которой начинают измерение, а штангу выдвигают до упора в измеряемую поверхность (например, в дно отверстия, паза и т. п.), после чего движок микрометрической подачи стопорят зажимом. Затем вращают гайку и рамку стопорят зажимом. Отсчет ведут по основной шкале (целые миллиметры) и по нониусу (дробные части миллиметров).
В некоторых случаях для измерения труднодоступных мест применяют штанги с изогнутым концом.
Шт а и г е и з у б о м е р с нониусами (ГОСТ 163—41). Применяется для измерения толщины зубьев зубчатых колес и реек. Штангензубомеры выпускаются двух типов: для зубчатых колес с модулем от 1 до 18 мм и от 5 до 36 мм, величина отсчета по нониусу 0,02 мм.
Штангензубомер (рис. 45) имеет две штанги 1 и 2, расположенные по отношению одна к другой под прямым углом. По штанге 2, имеющей губку 4 перемещается высотная линейка 6 с рамкой, а по штанге 1 — рамка с подвижной губкой 5. Высотная линейка и подвижная губка точно устанавливаются микрометрической подачей и закрепляются зажимами 3.
При измерении высотную линейку 6 совмещают с делением штанги 2, соответствующим высоте головки зуба, и закрепляют зажимным винтом. После этого штангензубомер устанавливают высотной линейкой на контролируемый зуб шестерни. Показание штангензубомера отсчитывают по шкале штанги 1 и нониусу 7.
Штангенрейсмас (ГОСТ 164—64). Предназначается главным образом для измерения высоты (рис. 46, а) и для точной разметки деталей размером до 2500 мм (рис. 46, б).
В отличие от штангенциркуля штангенрейсмас имеет массивное основание 1, перпендикулярно которому установлена и за
115
креплена штанга 5 с делениями. По штанге перемещается рамка 6 с нониусом 7 и движок с микрометрической подачей 4. К рамке хомутиком 3 крепится сменная ножка 2.
К штангенрейсмасу прилагается комплект из пяти сменных ножек: одна острозаточенная для разметки, две с измеритель-
Рис. 45. Штангензубомер:
1, 2—штанги, 3— зажим рамки, 4 — губка, 5 — рамка с подвижной губкой, 6 — высотная линейка, 7 — иониусы
ними поверхностями и три ножки-шпильки для измерения глу-бин и высот.
Штангенрейсмасы изготовляют с нижним и верхним пределами измерений: 0—250; 40—400; 60—630; 100—1000; 600—1600; 1500—2500 мм и величиной отсчета по нониусу 0,1 и 0,05 мм.
Перед использованием для проверки нулевого отсчета штан-генрейсмас устанавливают на проверочную плиту и рамку опускают вниз до соприкосновения измерительной поверхности ножки с плитой; при этом нулевой штрих нониуса должен совпадать с нулевым штрихом шкалы. Если же штангенрейсмас имеет нижние пределы измерения выше 40 мм, то проверка производится установкой под ножку плоскопараллельных плиток, размер которых должен быть равен нижнему пределу измерения.
При измерении подвижную ножку сначала подводят к поверхности, затем доводят микрометрической подачей до полного соприкосновения нижней части ножки с проверяемой поверхностью. Проверяют соприкосновение ножки штангенрейсмаса с деталью перемещением их относительно друг друга.
Отсчет показаний по штангенрейсмасу ведется так же, как по штангенциркулю. При измерении высоты верхней измерительной плоскостью необходимо к полученному размеру прибавить высоту ножек.
При разметке подвижную ножку устанавливают на требуемую высоту, а затем, перемещая штангенрейсмас вдоль детали, острием ножки наносят риски (см. рис. 46,6).
116
Рис. 46. Штангенрейсмас:
а — измерение с помощью контрольных плиток, б — разметка
Правила обращения со ш т а и г е и и и с т р у м е нт а м и :
1)	при измерении изделия не допускать сильного зажима: может возникнуть перекос движка, и показания будут неверными; перед измерением стопорный винт должен быть освобожден;
2)	категорически запрещается применять штангенинструменты для измерения детали на работающем станке или пользоваться ими как скобой;
3)	не допускать ослабления посадки и качки движка на линейке — это приводит к перекосу ножек и к ошибкам измерения;
4)	точность штангенинструмента надо регулярно проверять;
5)	по окончании работы штангенинструменты должны быть тщательно протерты, смазаны и уложены в футляры;
6)	при хранении в футляре измерительные поверхности штангенинструмента должны быть разъединены, а стопорные винты ослаблены.
§ 6. МИКРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Микрометр. Микрометр служит для измерения наружных размеров с ценой деления 0,01 мм. Изготовляют следующие типы микрометров (ГОСТ 6507—60):
МК—микрометры гладкие для измерения наружных размеров изделий;
МЛ — микрометры листовые с циферблатом для измерения толщины листов и лент;
МТ — микрометры трубные для измерения толщины стенок труб; М3 — микрометры зубомерные для измерения длины общей нормали зубчатых колес.
Микрометры типа МК выпускаются с пределами измерений: 0—25; 25—50; 50—75; 75—100; 100—125; 125—150; 150—175; 175—200; 200—225; 225—250; 250—275; 275—300; 300—400; 400—500; 500—600 мм.
118
Микрометры с верхним пределом измерений более 300 мм снабжаются соединительными гильзами к установочным мерам, обеспечивающими возможность измерения любого размера (в пределах измерений данного микрометра).
Микрометры с верхним пределом измерений 50 мм и более снабжаются установочными мерами.
Рис. 48. Приемы измерения микрометром и чтение размеров
Микрометр (рис. 47) состоит из скобы 1, имеющей на одном конце пятку 2, а на другом втулку-стебель 5, внутрь которой ввернут микрометрический винт 3. Торцы пятки и микрометрического винта являются измерительными поверхностями. На наружной поверхности стебля проведена продольная линия, ниже которой нанесены миллиметровые деления, а выше ее — полумиллиметровые деления. Винт 3 жестко связан с барабаном 6, на конической части барабана нанесена шкала (нониус) с 50 делениями.
119
На головке микрометрического винта имеется устройство, обеспечивающее постоянное измерительное давление, называемое трещоткой 7. Трещотка соединена с винтом так, что при увеличении измерительного усилия свыше 900 Г, она не вращает винт, а проворачивается. Для фиксирования полученного размера детали 8 служит стопор 4.
Шаг микрометрического винта 3 равен 0,5 мм. Так как на скосе барабана имеется 50 делений, то при одном полном обороте барабана продольное перемещение равно шагу винта 0,5 мм, а цена одного деления 0,01 мм (0,5: 50=0,01).
При измерении (рис. 48) микрометр берут левой рукой за скобу 1, а измеряемую деталь 3 помещают между пяткой 2 и торцом микрометрического винта 4. Плавно вращая трещотку, прижимают торцом микрометрического винта 4 деталь 3 к пятке 2 до тех пор, пока трещотка 5 не начнет провертываться и издавать пощелкивание.
Целые миллиметры отсчитывают по нижней шкале, полумиллиметры — по числу делений верхней шкалы стебля, сотые доли миллиметра — по конической части барабана (какой штрих совпадает с продольной риской на стебле).
Пример 1. Под продольной линией на стебле восемнадцать полных делений шкалы— 18,0 мм; над продольной линией виден штрих правее правого штриха нижней шкалы — 0,5 мм, с продольной линией на стебле совпадает штрих пятого деления на конической части барабана — 0,05 мм. Отсчет равен 18,0+0,5+ +0,05= 18,55 мм.
Пример 2. Под продольной линией на стебле шестнадцать полных делений— 16 мм; над продольной линией не видно штриха правее правого штриха нижней шкалы — 0 мм; с продольной линией на стебле совпадает штрих тринадцатого деления — 0,13 мм. Отсчет равен 16+0+0,13= 16,13 мм.
Пример 3. Под продольной линией на стебле нет ни одного полного деления шкалы —0 мм; над продольной линией виден штрих правее правого штриха нижней шкалы — 0,5 мм; с продольной линией совпадает штрих девятнадцатого деления — 0,19 мм. Отсчет равен 0 + 0,5 + 0,19 = 0,69 мм.
Резьбовой микрометр со вставками (ГОСТ 4380— 63). Применяют для измерения метрической и дюймовой резьб. Он отличается от обычного микрометра только наличием отверстий в пятке 1 и микрометрическом винте 2 (рис. 49, а), в которые вставляются сменные вставки: призматические, конические, конические укороченные, плоские, шаровые (рис. 49,6). К каждому микрометру прилагается комплект таких вставок, они предназначаются для измерения резьбы с шагом 1—1,75; 1,75—2,5; 3—4,5 и 5—6 мм.
Угол профиля вставок должен соответствовать углу профиля проверяемой резьбы.
120
Резьбовые микрометры с пределами измерений выше 25 мм устанавливаются на ноль по установочным мерам, прилагаемым к каждому микрометру (рис. 49, а). Средний диаметр резьбы детали 3 проверяют призматической вставкой 4, устанавливаемой на один из витков резьбы; с другой стороны, перпендикулярно оси резьбы во впадину резьбы вставляется конусная вставка 5.
Рис. 49. Резьбовой микрометр:
а — общий вид, б — сменные вставки, в — прием измерения
Правила обращения с микрометрами.
1.	Не разрешается измерять микрометром черные, грубооб-работанные поверхности и особенно детали, покрытые наждачной или металлической пылью.
2.	Запрещается измерять микрометром нагретые детали и не следует продолжительное время держать его в руке, так как при этом показания будут неточными. Измерения следует производить при температуре 20°С.
3.	В процессе измерения барабан трещотки следует вращать плавно и не слишком быстро. Резкая подача микрометрического винта и сильный зажим измеряемой детали вызывают неправильные показания и преждевременный износ винта. Перед использованием микрометра надо освободить стопор.
4.	Не пользоваться микрометром, как скобой. Такой способ измерения приводит к быстрому износу измерительных поверхностей.
5.	При пользовании микрометром его надо класть на сухую, чистую поверхность.
6.	По окончании работы микрометр следует тщательно протереть, стопоры ослабить, измерительные поверхности немного развести.
7.	Хранить микрометры нужно в деревянном футляре. Для Длительного хранения микрометр следует промыть в чистом
121
авиационном бензине, насухо протереть и смазать техническим вазелином. Нельзя хранить микрометры в сырых помещениях и при резких колебаниях температуры.
Микрометрический глубиномер (ГОСТ 7470— 55). Предназначается для измерения глубин пазов, отверстий и высоты уступов до 100 мм, с точностью измерения до 0,01 мм. В отличие от микрометра вместо скобы он имеет основание 1
Вставки
Рис. 50. Прием измерения микрометрическим глубиномером:
I— основание, 2— измерительный стержень
(рис. 50) с измерительным стержнем 2. Сменные стержни позволяют производить измерения в пределах 0—25; 25—50; 50—75; 75—100 мм.
При измерении необходимо левой рукой прижать основание глубиномера к верхней поверхности детали, а правой при помощи трещотки в конце хода довести измерительный стержень до соприкосновения с другой поверхностью детали. Затем застопорить микровинт и прочитать размер. Перед началом измерения глубиномер необходимо проверить. Отсчитывают измерения по шкалам глубиномера.
Микрометрический нутромер (ГОСТ 10—58). Предназначен для измерения внутренних размеров. Микрометрические нутромеры изготовляют с пределами измерений 50—75; 75—175; 75—600; 150—1250; 800—2500; 1250—4000; 2500—6000
122
и 4000—10 000 мм. Шаг резьбы микрометрической винтовой пары равен 0,5 мм. Микрометрический нутромер имеет стебель 2, (рис. 51) в отверстие которого вставлен микрометрический винт 4. Концы стебля и микровинт имеют сферические измерительные поверхности 1. На винт насажен барабан 5 с установочной гайкой 6. В установленном положении микровинт закрепляется стопором 3. При перемещении микрометрического винта в стебле
Рис. 51. Микрометрический нутромер (а), удлинитель (б)
изменяется расстояние между измерительными поверхностями У от 50 до 63 мм.
Для измерения отверстий размером более 63 мм используют удлинительные стержни (рис. 51,6) с размерами: 13; 25; 50; 100; 150; 200 и 600 мм. Это дает возможность увеличить предел измерения до 1500 мм и даже более. Перед навинчиванием удлинителя со стебля свинчивают гайку, а после присоединения удлинителя ее навинчивают на резьбовой конец последнего стержня.
Измерение нутромером отверстий производят по двум взаимно перпендикулярным диаметрам. Левой рукой прижимают измерительный наконечник к одной поверхности, а правой рукой вращают барабан до легкого соприкосновения с другой поверхностью (рис. 52). Отыскав наибольший размер в плоскости, перпендикулярной оси изделия, и наименьший размер в плоскости, проходящей через ось изделия, нужно стопором закрепить микровинт и прочитать размер. Во время работы микрометрический нутромер следует периодически проверять с помощью концевых плиток или же точным микрометром.
Для отсчета показаний на стебле нутромера имеется шкала Длиной 13 мм с полумиллиметровыми и миллиметровыми делениями. Вторая шкала нанесена на конической части барабана. Она имеет 50 делений по окружности. По этой шкале и отсчитывают сотые доли миллиметра.
123

Рис. 52. Приемы измерения микрометрическим нутромером
Отсчет размера по шкалам нутромера производят так же, как у микрометра. К показанию, прочитанному на нутромере, прибавляют размер удлинителей, если они были использованы при данном измерении.
§ 7. ШАБЛОНЫ
Для проверки сложных профилей применяются шаблоны, изготовляемые из листовой или полосовой стали толщиной 0,5—6 мм с содержанием углерода не менее 0,5%- Иногда шаблоны делают из высокоуглеродистых сталей У7А и У8А.
Шаблоны могут иметь самую разнообразную форму, которая зависит от формы и профиля проверяемой детали.
Проверяют детали шаблонами двумя способами:
1) шаблон прикладывают к проверяемой поверхности (рис. 53, а) и по величине просвета судят о точности и правильности изготовления изделия. Точность такой проверки примерно 0,01 мм, а при наличии опыта даже выше;
2) когда нет возможности проверить на просвет, прибегают к проверке на краску, например, при контроле выемок, глухих мест и т. д. В этом случае проверяемые места покрывают тонким слоем краски, затем накладывают шаблон на проверяемую поверхность. По следам краски, остающимся на поверхности шаблона, определяют правильность обработки детали.
Резьбовые шаблоны (ГОСТ 519—41) являются сортирующим прикладным инструментом для определения шага и профиля резьбы (рис. 53, б, в, г). Они представляют собой закрепленные в обоймы наборы тонких стальных пластин толщи-
124
ной 1 мм с точными зубьями резьбы. Шаблоны комплектуются в два набора: для метрической резьбы с углом 60°, для дюймовой резьбы с углом 55°. Набор № 1 для определения шага метрической резьбы по ГОСТ 8724—58 состоит из 20 резьбовых пластин с шагом: 0,4; 0,45; 0,5; 0,6; 0,7; 0,75; 0,8; 1,0; 1,25; 1,5; 1,75; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0 мм. Набор № 2 для определения шага дюймовой резьбы по ОСТ НКТП 1260 и трубной по
Рис. 53. Шаблоны: а — профильные, б, е, г — резьбовые, д — радиусные
ГОСТ 6357—52 состоит из 16 резьбовых шаблонов с числом ниток на один дюйм: 28; 20; 19; 18; 16; 14; 12; 11; 10; 9; 8; 7; 6; 5; 4'/2 и 4.
На каждой пластине указана величина шага или количество ниток на дюйм, а на накладке обоймы обозначена резьба метрическая (60°) или дюймовая (55°).
Пластины поочередно прикладывают к проверяемой резьбе до тех пор, пока резьба пластинки точно (без просветов) не совпадает с резьбой детали.
Радиусные шаблоны (ГОСТ 4126—66) служат для измерения отклонения размеров выпуклых и вогнутых поверхностей деталей. Эти шаблоны (рис. 53, д) состоят из набора тонких
125
стальных пластин с различными радиусами закруглений на концах. Набор № 1 соответствует радиусам 1—6,5 мм; набор № 2— радиусам 7—14,5 мм; набор № 3 — радиусам 15—25 мм. Каждый набор состоит из 32 шаблонов (16 выпуклых и 16 вогнутых).
Величина радиуса закруглений определяется совпадением того или другого шаблона с проверяемым профилем (на просвет).
$ 8. ЩУПЫ
Щупы представляют собой набор заключенных в обойму стальных, точно обработанных пластинок (рис. 54, а) толщиной 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95;
а — общий вид, б— приемы измерения, в — клиповый щуп
1 мм и длиной 100 и 200 мм. Толщина пластинок в наборе от 0,02 до 1 мм с интервалами 0,01 мм и от 0,1 до 1,0 с интервалом 0,05 мм. На каждой пластинке указана ее толщина.
ГОСТ 882—64 предусмотрено изготовление четырех наборов № 1, 2, 3, 4, отличающихся друг от друга количеством пластинок и их толщиной.
Щупы применяются для проверки величины зазоров между поверхностями детали или сопряженными деталями (рис. 54,6).
126
Можно использовать как одну, так и несколько сложенных вместе пластинок.
Для определения величины зазора пластинки вводятся поочередно по одной (или по две) до тех пор, пока какая-нибудь из них не окажется по толщине подходящей.
Клиновый щуп, или калиброванный клин (рис. 54, в), предназначен для измерения глубоких зазоров. Он представляет собой стальную клиновидной формы пластину, на которой нанесена шкала с делениями. Точность отсчета по такой шкале 0,1 мм. Пределы измерения этими щупами колеблются от 1 до 9 .и.и.
Клиновым щупом пользуются вместе со скользящим по его базовым поверхностям движком, а в случае отсутствия движка щуп покрывают краской и величину зазора определяют по окрашенным местам.
§ 9. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Наряду с измерительными инструментами, предназначенными для проверки размеров деталей, применяются инструменты для определения чисел оборотов деталей машин, прослушивания шума в машинах во время работы и т. д.
К таким инструментам относятся: тахометры и стетоскопы.
Тахометры. Для измерения чисел оборотов шпинделей, валов и других вращающихся деталей (при испытании и сборке машин) используют тахометры. Выступающий шпиндель тахометра с резиновым наконечником прижимают к центровому отверстию вращающейся детали; число оборотов в минуту читается непосредственно против указателя на шкале прибора. Острый наконечник можно заменять роликом определенного диаметра, который прижимается к цилиндрической поверхности вращающейся детали. В этом случае на шкале прибора указывается окружная скорость вращения. Зная диаметр детали в месте измерения, определяют число оборотов в минуту по формуле
1000 V
п =--------
7TD
об/мин,
где п — число оборотов, мин;
D — диаметр вращающейся детали, мм;
П= 3,14;
V — скорость, м/мин. Существует много принципиальных разновидностей тахометров, не говоря уже о разнообразии конструктивного офор
Рис. 55. Тахометр с часовым регулятором
127
мления их (центробежные, магнитные, с часовым регулятором).
Тахометры с часовым регулятором являются сочетанием счетчика оборотов с секундомером (рис. 55). Первый ряд цифр на шкале соответствует измерениям чисел оборотов в минуту, а второй со значениями в десять раз меньшими —измерениям ли-
Рис. 56. Стетоскопы:
а — стержневой; 1 — наушник, 2 — стержень; б — мембранный, — коробочка. 2 — слуховые гибкие трубки,
3— наконечник звукопроводящего стержня
нейных скоростей в метрах в минуту, которые получаются при пользовании дисковым наконечником.
Прибором можно измерять скорости до 10 000 об/мин или до 1000 м/мин.
Стетоскопы. Эти приборы применяются для определения на слух неисправностей в механизмах, машинах (зубчатых колесах, подшипниках, клапанах).
Существуют стержневые и мембранные стетоскопы.
Стержневой стетоскоп (рис. 56, а) состоит из пластмассового наушника 1 и металлического звукопроводящего составного стержня 2.
128
Мембранный стетоскоп (рис. 56,6) состоит из коробочки 1, внутри которой находится чувствительная пластина — мембрана, слуховых гибких трубок 2 и наконечника звукопроводящего стержня 3.
§ 10. ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ КОНЦЕВЫЕ МЕРЫ ДЛИНЫ
Плоскопараллельные концевые меры длины (ГОСТ 9038— 59) — измерительные плитки — применяются для точных измерений при разметке деталей, проверке измерительных инструментов— микрометров, штангенциркулей, калибров-скоб и др. В отдельных случаях, когда требуется особо высокая точность, этими плитками пользуются при проверке и точной установке
Рис. 57. Плоскопараллельные концевые меры: а — набор плиток, б — блок плиток, в — наложение плиток
деталей, а также при установке и регулировке различных приборов и станков.
Плоскопараллельные плитки представляют собой обработанные с высокой точностью закаленные пластинки прямоугольного сечения с двумя взаимно параллельными измерительными плоскостями, изготовленные из легированной инструментальной стали X, ХГ.
129
В зависимости от предельных отклонений от плоскопарал-лельности плитки разделяются на классы: 0, 1, 2 и 3-й. Самым точным является 0-й класс.
Плитки выпускаются наборами (рис. 57, а). Набор № 1 состоит из 87 мер; № 2 — из 42 мер; № 3 — из 116 мер; № 4, 5, 6, 7 и 8 — из 10 мер каждый; № 9 — из 12 мер; № 13 — из 20 мер; № 14 — из 7 мер; № 15 — из 4 мер (из твердых сплавов).
Наиболее распространенными являются наборы № 1, состоящие из 87 и № 2 из 42 плиток. Путем различных комбинаций пли-
Рис. 58. Использование плоскопараллельных концевых мер:
а — для разметки окружности, 6 — для измерения внутренних диаметров, в — для контроля точности показаний микрометра
ток можно получить любые размеры в пределах от 1 до 200 мм через каждые 0,001 мм. Размер плитки обозначен на широкой ее плоскости.
Особым свойством контрольных плиток является их способность плотно прилегать (притираться) одна к другой, причем для их разъединения требуется значительное усилие. Это свойство позволяет при помощи державок соединять несколько плиток в один блок (рис. 57, б) и получать таким образом любой размер, нужный для измерения.
Основным требованием при пользовании плитками является их правильное складывание. Плитки накладывают друг на дру
130
га под прямым углом (крест-накрест), а затем одну из них с легким нажимом поворачивают до полного совпадения одной с другой (рис. 57, в). Приемы пользования плитками показаны на рис. 58.
Правила обращения с плоскопараллельными концевыми мерами длины
1.	Необходимо предохранять плитки от коррозии и механических повреждений. Поврежденные поверхности плиток теряют способность притираться одна к другой, плитки становятся негодными к употреблению.
2.	Не следует брать плитки грязными или потными руками, руки должны быть тщательно вымыты и насухо вытерты; плитку надо брать специальными щипцами.
3.	Во время работы плитки необходимо класть только на деревянный подносик, покрытый чистой бумагой.
4.	По окончании работы плитки нужно промыть в бензине, протереть насухо, смазать бескислотным вазелином и уложить в порядке размеров, указанных в ячейках футляра. При смазке и укладке плитки следует держать за нерабочие поверхности пальцами, смазанными вазелином.
§ 11.	РЫЧАЖНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Принцип действия рычажно-механических приборов (инструментов) основан на использовании специального передаточного механизма, который преобразует незначительные перемещения измерительного стержня в увеличенные и удобные для отсчета перемещения стрелки по шкале. К наиболее известным в практике типам рычажно-механических приборов относятся индикаторы, рычажные скобы, рычажные микрометры и миниметры.
Рассмотрим наиболее часто применяемые в слесарной практике рычажно-механические приборы.
Индикаторы. Индикаторы предназначаются для относительного или сравнительного измерения и проверки отклонений от формы, размеров, а также взаимного расположения поверхностей детали. Этими инструментами проверяют горизонтальность и вертикальность положения плоскостей отдельных деталей (столов, станков и т. и.), а также овальность, конусность валов, цилиндров и др. Кроме того, индикаторами проверяют биение зубчатых колес, шкивов, шпинделей и других вращающихся деталей.
Индикаторы бывают часового и рычажного типа. Наибольшее распространение имеют индикаторы часового типа, которые в сочетании с нутромерами, глубиномерами и другими инструментами используются для измерения внутренних и наружных размеров, параллельности, плоскостности и т. д.
131
Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм (ГОСТ 577— 60) изготовляются двух типов:
I — с перемещением измерительного стержня параллельно шкале;
II — с перемещением измерительного стержня перпендикулярно
к шкале.
Индикаторы типа I
Рис. 59. Индикаторы часового типа:
1 — корпус, 2 — стопор, 3 — циферблат, 4— ободок. 5— стрелка, 6 — указатель полных чисел оборотов, 7 — гильза, 8 — стержень, 9— наконечник, Ю— шарик, 11 — головка
имеют пределы измерений 0—5 и 0—10 мм; 0—2 и 0—3 мм, а индикатору типа II — пределы измерений 0—2 и 0—3 мм.
Конструкция часового индикатора основана на применении зубчатых зацеплений, преобразующих поступательное движение измерительного стержня 8 (рис. 59) во вращательное движение стрелки 0.
Полный оборот большой стрелки по этой шкале соответствует 1 мм вертикального перемещения стержня, а поворот стрелки на одно деление соответствует перемещению стержня на 0,01 мм. Перемещение стержня на целые миллиметры отмечается стрелкой на указателе числа оборотов 6. На ноль индикатор устанавливают поворотом ободка 4 циферблата или головки 11 измерительного стержня (при неподвижном циферблате).
При измерении индикатор устанавливают (рис. 60, а) на передвижной штанге 1, которая закрепляется на стойке 2. Стойка соединена с призмой 5 и закрепляется гайкой 4. Такое устройство дает
возможность устанавливать индикатор в любой точке измеряемой детали 3. Измерительную поверхность шарика прижимают к проверяемой поверхности (рис. 60, б) и, перемещая деталь или индикатор, определяют отклонение по шкале.
На рис. 61 показана изготовленная заводом «Красный инструментальщик» индикаторная стойка с магнитным основанием, предназначенная для установки индикатора часового типа в исследуемой части станка или прибора с целью выполнения необходимых измерений. Стойка 1 посредством встроенного в нее основания постоянного магнита 4 притягивается к стальным и чугунным деталям, что позволяет устанавливать ее на наклонных и вертикальных плоскостях, а также на цилиндрических поверхностях, без дополнительного крепления.
Основание состоит из двух стальных частей 2, разделенных латунной прокладкой 3. Магнит может перемещаться в корпусе
132
Рис. 60. Приемы измерения индикатором: а — в центрах, б — небольших деталей
Рис, 61. Индикаторная стойка с магнитным основанием
и занимать два положения: крайнее правое положение соответствует включению стойки, при этом силовые линии замыкаются ч. рез деталь, на которой стойка установлена; крайнее левое положение соответствует выключению стойки, при этом силовые линии замыкаются через стальной корпус стойки. Сила притя-
с)
<9
Рис. 62. Индикаторный нутромер и приемы измерения:
а — общий вид, б — приемы измерения
жения стойки к плоскости не менее 14 кГ, пределы измерения по высоте 0—200 мм.
Индикаторные нутромеры предназначены для измерения диаметров глубоких отверстий. Пределы измерения индикаторными нутромерами по ГОСТ 868—63:6—10; 10—18; 18—35; 35— 50; 50—100; 100—160; 160—250; 250—450; 450—700 и 700—1000 мм.
Индикаторный нутромер (рис. 62) имеет корпус 4, в который вставлена направляющая втулка 2. С одной стороны втулки помещен неподвижный измерительный стержень 1, ас другой — подвижный измерительный стержень 3.
В процессе измерения стержень 3 перемещается, и его движение через толкатель 5 передается установленному в трубке 7 вертикальному штоку б, к которому прижимается наконечник 8 индикатора 9. Прибор снабжается комплектом сменных неподвижных стержней 10.
134
Для измерения прибор осторожно вводят в отверстие (рис. 62, б) и слегка покачивают: крайнее правое отклонение стрелки индикатора
соответствует проверяемому значению диаметра отверстия.
Индикаторные глубиномеры с ценой деления 0,01 мм (рис. 63) предназначены для измерения глубины пазов, отверстий, высоты уступов и т. д. Эти приборы по ГОСТ 7661—55 изготовляют с верхним пределом измерения до 100 мм. Они снабжены набором измерительных стержней, позволяющих производить измерения от: 0—10; 10—20; 20—30; 30—40;
40—50; 50—60; 60—70; 70—80; 80—90 и 90—100 мм.
§ 12.	СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ И ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ
не и откло-плоскост-
Работоспособность соприкасающихся между собой поверхностей деталей машин в значительной степени определяется только заданными размерами, но нением от прямолинейности и ности. При измерении плоскостности
Рис. 63. Индикаторный глубиномер:
1 — основание, 2 — державка, 3 — индикатор, 4 — винт для крепления индикатора, 5	— сменный
измерительный стержень
опреде-
ляют, насколько отклоняется поверхность
обработанной детали от идеальной плос-
кости.
Наиболее распространенными средствами измерений прямолинейности являются проверочные линейки (ГОСТ 8026—64), которые подразделяются на следующие типы:
1.	Лекальные линейки: с двухсторонним скосом (ЛД), трехгранные (ЛТ), четырехгранные (ЛЧ).
2.	Линейки с широкой рабочей поверхностью: прямоугольного сечения (ШП), двутаврового сечения (ШД), мостики (ШМ).
3.	Линейки угловые: трехгранные клинья (УТ).
Лекальные линейки (рис. 64,а) с двухсторонним скосом (ЛД) изготовляются из инструментальной легированной стали с высокой точностью и имеют тонкие рабочие поверхности, называемые ребрами или лезвиями с радиусом закругления не более 0,1—0,2 мм, благодаря чему можно весьма точно определять отклонения от прямолинейности.
ГОСТ 8026—64 предусматривает два класса точности линеек: 0 и 1-й, причем 0-й класс более точный.
Проверка лекальной линейкой производится методом световой щели. На проверяемую поверхность накладывают острым Ребром линейку и держат ее вертикально строго на уровне глаз.
135
Рис. 64. Лекальные линейки:
а — с двухсторонним скосом (ЛД), б—с широкой рабочей поверхностью — мостик (ШМ), в — трехграииая угловая — клии (УТ)
наблюдая за просветом между линейкой и поверхностью в разных местах по длине линейки. Наличие просвета между линейкой и деталью свидетельствует об отклонении от прямолинейности. При достаточном навыке такой способ контроля позволяет уловить просвет от 0,003 до 0,005 мм.
Линейки с широкой рабочей поверхностью —, мостики ШМ (рис. 64,6) по ГОСТ 8026—64 изготовляются длиной 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000 мм, 0, 1 и 2-го классов точности. Они применяются для проверки плоскостности методом линейных отношений и «на краску». Первый метод заключается в определении зазора между рабочим ребром линейки и проверяемой плоскостью. При помощи тонких пластинок щупа или папиросной бумаги, полоски которой толщиной не более 0,02 мм подкладывают под линейку равномерно в нескольких местах, измеряют величину зазора.
Большую точность дает проверка на краску. Рабочую поверхность линейки равномерно покрывают тонким слоем краски (сажа, сурик) и затем ее плавно без нажима перемещают двумя, тремя круговыми движениями по проверяемой поверхности, после чего линейку осторожно снимают и по расположению и количеству пятен на поверхности судят о прямолинейности изделия. При идеальной плоскостности поверхность детали покрывается краской равномерно. Однако любая поверхность имеет чередующиеся выступы и впадины, а следовательно, краска ложится на выступающие части. Трехгранные угловые л и -служат для проверки на краску плоско
стей, находящихся под углом друг к другу, и часто применяются при ремонте машин.
Трехгранные угловые линейки (рис. 64, в) по ГОСТ 8026—64 делаются с рабочими углами 45; 55 и 60° и длиной 250; 500; 750; 1000 мм, четырехгранные — длиной 630 и 1000 мм. Проверка этими линейками производится на краску.
Вертикальность и горизонтальность поверхности обычно измеряются отвесом или уровнем. При измерении отвесом или уровнем нужно, чтобы измеряемые детали и средства измерения находились в покое.
н е й к и — клинья (УТ)
136
Уровни предназначены для проверки горизонтального и вертикального положения поверхностей элементов машин при монтаже.
Брусковые уровни (рис. 65) применяют для контроля отклонений от горизонтального положения поверхностей. Металлический корпус уровня имеет длину 100; 150; 200 (250) и 500 мм, внутри его помещена стеклянная продольная трубка — ампула 2
Рис. 65. Брусковый уровень:
1 — корпус, 2 — продольная ампула, 3 — поперечная ампула
и установочная (поперечная) ампула 3. В ампулы заливают этиловый эфир или этиловый спирт с таким расчетом, чтобы образовался пузырек. На ампуле 2 нанесена шкала.
При цене деления шкалы основной ампулы 2	перемещение
пузырька на одно деление свидетельствует о разности	уровней
этих точек, равной 0,02 мм. Под ценой деления уровня понимается наклон его, соответствующий перемещению пузырька основной ампулы на одно деление шкалы, выраженное в мм на 1 м.
При пользовании уровень накладывают на проверяемую поверхность и, передвигая его в продольном и поперечном направлениях, определяют по шкале ампулы 2 величину отклонения от горизонтального положения.
Рис. 66. Рамиый уровень:
1 — корпус, 2 — продольная ампула. 3— поперечная ампула
Рамные уровни (рис. 66) предназначены для контроля горизонтального и вертикального положения поверхностей. Длина рабочей поверхности рамных уровней 100; 150; 200 и 300 мм.
Рамный уровень состоит из корпуса 1, основной (продольной) 2 и установочной
По основной шкале определяют величину клонения.
Точность уровня определяют на проверочной плите. Пузырек основной ампулы должен показывать одинаковое положение при
3 (поперечной) ампул, и направление от-
137
§ 13. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ
При слесарной обработке широко применяются угольники, угломеры, шаблоны угловые и угловые меры (плитки).
Угольники 90° (ГОСТ 3749—65) предназначены для проверки и разметки прямых углов, для контроля взаимно перпендикулярного расположения поверхностей деталей при монтаже различных видов оборудования и для проверки точности станков.
Угольники изготовляют из инструментальной легированной
Рис. 67. Угольники:
а — специальный; б -лекальные; 1 — плоский, 2 — с широким основанием, 3 — с уровнем;
в—приемы измерения угольником угла н плоскости
стали ХГ и X, углеродистой стали марок 10; 15; 20 и 50, а также из инструментальной углеродистой стали марки У8.
Промышленность выпускает угольники с углами 45; 60; 90 и 120° и специальные угольники с углами 30; 45; 90; 120 и 135° (рис. 67, а). Если требуются угольники с другими углами, то их изготовляют в виде шаблонов, например для проверки углов сверл, резьбы, шаблон типа «ласточкина хвоста» и др.
По ГОСТ 3749—65 угольники выпускаются четырех классов точности 0, 1,2, 3-й. Наиболее точные — угольники класса 0.
Точные угольники с фасками называются лекальными. Угольники 1-го класса точности применяют в инструментальном производстве для особо точных работ, 2-го класса — для выполнения слесарных работ повышенной точности, 3-го класса — для грубых работ.
Применяют следующие типы лекальных угольников (рис. 67, б): плоский 1, с широким основанием 2, с уровнем 3.
У лекальных угольников края длинной стороны скошены с обеих сторон. Скосы дают возможность точнее обработать уголь
138
ник. Таким угольником удобно определять отклонения в углах проверяемого изделия методом световой щели (на просвет).
Угольники с широким основанием (аншлажные) предназначены для проверки прямого угла у изделия при установке его на проверочной плите.
При проверке внутренних углов угольник прикладывают к поверхности детали наружной частью (рис. 67, в), а при провер-
ке наружного угла — внутренней частью. По просвету между угольником и проверяемой деталью на глаз (а иногда щупом) определяют отклонение угла.
Угломеры с нониусом (ГОСТ 5378—66) применяют для измерения углов контактным методом с отсчетом по угловому нониусу. В настоящее время широко распространены угломеры типа I (УН) и величиной отсчета по нониусу 2' (2 мин) и 5' (5 мин).
Угломер типа I (рис. 68, а), предназначенный для измерения наружных углов от 0 до 180° и внутренних углов от 40 до 180°,
139
состоит из полукруглого основания (диска) 5, скрепленного со съемной линейкой 4. Подвижная линейка 10 вращается на оси 2 вместе с сектором 3, на котором закреплен нониус 8. Микрометрическая подача б подвижной линейки 10 осуществляется гайкой 7, после чего линейка 10 закрепляется стопором 9.
Измерение углов от 0 до 90° производится с помощью угольника 1, углы более 90° измеряются без угольника 1. На шкале
Рис. 69. Угломер типа II
нониуса нанесено 30 делений; каждое деление соответствует 2 минутам.
Угломер накладывают на проверяемую деталь так, чтобы линейки 10 и 4 были совмещены со сторонами измеряемого угла. Целое число градусов отсчитывают по шкале диска до нулевого штриха нониуса. Затем определяют штрих нониуса, совпадающий со штрихом основной шкалы. После следует определить на нониусе число минут, обозначенное ближайшим меньшим числом, совпадающим со штрихом нониуса. Показания градусов и минут складываются, причем минуты нужно умножить на точность отсчета.
Прием измерения угломером показан на рис. 68, б.
Угломер типа II (УМ) предназначается для измерения наружных углов от 0 до 180° (рис. 69) с величиной отсчета по нониусу 15' (15 мин).
Угломер состоит из полукруглого основания 1, на котором закреплена линейка 2. Сектор 3 с нониусом 8 перемещается по основанию 1 и после установки закрепляется винтом 4. К сектору 3 при помощи державки 7 крепится угольник 5, а к нему присоединяется съемная линейка 6. Этим угломером можно измерить не только наружные, но и внутренние углы.
140
Проверку погрешности показаний угломеров следует производить по угловым плиткам в пяти — семи точках, равномерно расположенных по основной шкале нониуса.
Рис. 70. Набор угловых плиток (а), прием проверки угла (б)
Более точно углы проверяются при помощи угловых призматических плиток (ГОСТ 2875—62), которые подбираются в блоки (рис. 70).
Вопросы для самопроверки
1.	Чем отличается устройство резьбового микрометра от гладкого, как резьбовой микрометр устанавливается на нуль и как этим микрометром измеряется средний диаметр резьбы?
2.	Составьте из плоскопараллельных плиток малого набора блоки следующих размеров: 28,04; 4,32, 3,35; 3,29; 2,08 мм.
3.	Установите микрометр на следующие размеры: 10,15; 15,23; 8,56; 12,42; 12,92 мм Покажите установки на эти размеры преподавателю или мастеру.
4.	Измерить микрометром средний диаметр резьбы на болтах М12, М18.
5.	Определить с помощью резьбометра систему и шаг резьбы на нескольких деталях.
6.	Установите угломер на размеры углов: 30°30'; 60°22'; 132°24'; 140°18'.
Глава XII
ДОПУСКИ И ПОСАДКИ
§ I.	ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ
Назначение любого вида обработки состоит в том, чтобы изготовить детали с заданной точностью. Под точностью обработки понимают соответствие размеров, формы и взаимного расположения участков обрабатываемых поверхностей заданной точности, а также чистоты обработки поверхности детали требованиям чертежа и техническим условиям.
Долговечность машин, работающих с большими скоростями и нагрузками, зависит во многом от качества поверхности трущихся деталей. Несмотря на большую точность и высокое совершенство современного металлорежущего оборудования, невозможно получить абсолютно точных размеров или формы деталей в соответствии с требованиями, заданными чертежом. Поэтому все изготовленные детали будут иметь некоторые отклонения (погрешности).
Величина погрешностей при изготовлении деталей зависит от многих причин:
1)	точности станков (станки не могут быть абсолютно точными и изготавливаются с установленными отклонениями);
2)	точности изготовления и износа режущего инструмента (режущий инструмент изготавливается с допуском на точность);
3)	температуры проверяемой детали. При повышении температуры детали размер ее будет отличаться от размера, измеренного при нормальной температуре (20°С);
4)	исправности измерительного инструмента;
5)	умения рабочего пользоваться измерительным инструментом.
Погрешности измерения могут быть уменьшены многократным измерением детали. Для этой цели деталь измеряют в одном и том же месте тем же самым инструментом несколько раз. Результаты измерения складывают и делят на число измерений.
§ 2.	ЧИСТОТА ПОВЕРХНОСТИ
При любом методе обработки металлов резанием (сверление, развертывание, строгание, опиливание, шабрение, притирка и т. д.) не получится идеально гладкой и ровной поверхности деталей, всегда остаются следы в виде шероховатостей, впадин, надиров и другие неровности, называемые гребешками.
Даже поверхности, кажущиеся совершенно гладкими, после шабрения, притирки, развертывания и т. д. имеют мелкие неров-
142
ности, не видимые невооруженным глазом, но отчетливо различа-
емые с помощью приборов.
Чем чище требуется обработка, тем ниже должны быть гребешки. Высота гребешков и глубина впадин (микрогеометрия)
колеблются в значительных пределах — от десятых долей милли-
метра до сотых долей микрона.
Высота и глубина микронеровностей зависит от способа	об-
работки, степени вязкости металла обрабатываемой детали,	конструкции
режущего	инстру-
мента, режима механической обработки (скорости резания, подачи и др.). При опиливании высота гребешков получается больше, чем при шабрении или притирке.
При изготовлении деталей обработку необходимо вести с соблюдением уста
Рис. 71. Действительный профиль микронеровностей
новленных для них классов
чистоты.
Критериями оценки ше
роховатости поверхности установлены два следующих параметра:
среднее арифметическое отклонение профиля Ra — среднее значение расстояний точек измеренного профиля до его средней линии;
высота неровностей Rz — среднее расстояние между находящимися в пределах базовой линии длины I (длина участка поверхности, выбираемая для измерения шероховатости) пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, измеренное от линии, параллельной средней линии (рис. 71).
В зависимости от величины Ra и Rz ГОСТ 2789—59 устанавливает 14 классов чистоты поверхности.
Для обозначения всех классов чистоты поверхности устанавливается один знак — равносторонний треугольник V, рядом с ним указывается номер класса и разряд, например: V7, V76.
Шероховатость поверхностей грубее 1-го класса обозначается знакомх/над которым указывается высота неровностей в микронах, например,
Все поверхности по чистоте можно примерно разделить на
следующие четыре группы:
1-	я группа — грубая со следами обдирки драчевым напильником или грубой станочной обработки — точения, сверления, фрезерования, и т. д.; VI — V3;
2-я — получистая с малозаметными следами обработки личным напильником, развертыванием, а также получистовым точением, фрезерованием, строганием и пр.; VI— V6;
143
3-я — чистая, полученная чистовой опиловкой бархатными напильниками, шабрением, развертыванием или обработкой на станках — шлифовальных, протяжных и др.; V7— V9;
4-я — весьма чистая, полученная опиливанием бархатными напильниками (очень мелких номеров), притиркой; V10—V11.
Чистоту обработанной поверхности определяют различными
методами.
Современная измерительная техника располагает различными средствами контроля микронеровностей. В зависимости от
Рис. 72. Профилометр:
1 — алмазная нгла, 2 — датчик, 3 — электроизмерительный прибор, 4 — проверяемая деталь
методов измерения приборы делятся на две основные группы: для непосредственного измерения чистоты поверхности и для косвенного определения чистоты поверхности.
Непосредственное измерение основано на контактном способе и осуществляется с помощью профилометра.
Косвенное определение производится с помощью микроскопа. Этот способ является наиболее точным и применяется для контроля поверхностей высокого класса чистоты.
На рис. 72 показан электродинамический профилометр. Игла 1 с радиусом закругления до 0,015 мм движется по проверяемой поверхности детали 4 с постоянной скоростью. Колебание иглы передается электромагнитным способом на датчик 2. Количественное значение непосредственно средних квадратичных отклонений определяется по шкале электроизмерительного прибора 3. С помощью электродинамического профилографа проверяют поверхности с чистотой 5—12 классов.
Профилометры применяются главным образом в измерительных лабораториях. В производственных условиях, особенно на небольших предприятиях, где при контроле чистоты поверхностей не требуется количественной оценки микронеровностей, применяются специально изготовляемые заводом «Калибр» образцы (эта-
144
лоны), служащие для глазомерного определения чистоты поверхности. Эталонные образцы изготовляются из тех же металлов (чугун, сталь, алюминий, бронза и т. д.), что и проверяемые детали, так как поверхности деталей, обработанные одинаковым способом и имеющие один и тот же класс чистоты, будут иметь разные следы обработки, если они выполнены из разных ме
таллов.
Наборы	эталонных
образцов (рис. 73) хранятся в пеналах.
В каждом держателе имеются четыре образцовые пластины. При проверке чистоты поверхности берут эталонные образцы соответствующей формы, изготовленные из такого же металла и обработанные таким же способом, что и проверяемая деталь, и прикладывают к проверяемой детали. Сравнивая обработанную поверхность проверяемой детали с эталонным образцом, устанавливают класс чистоты обработки.
Описанный способ сравнения дает правильные результаты при проверке деталей с чистотой поверхности с 1 по 7-й класс. Недостатком этого метода является субъективность оценки. Кроме того, при этом методе необходимо иметь большое количество материалам, способу обработки.
Рис. 73. Набор эталонов для проверки чистоты поверхности (а), прием проверки (б)
образцов, различных по форме, Вместе с тем образцы подвер-
жены коррозии, что снижает их точность.
§ 3.	ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ДЕТАЛЕЙ
Важнейшей предпосылкой, обеспечивающей экономичность производства и эксплуатацию машин, механизмов и приборов с минимальными простоями, а также ускорение их ремонта, является взаимозаменяемость деталей.
Готовые детали, которые можно использовать без дополнительной обработки (пригонки) при сборке узла или машины, а также для замены изношенных деталей, называются взаимозаменяемыми.
Взаимозаменяемость деталей исключает необходимость трудоемкой работы по пригонке деталей при монтаже, позволяет обеспечивать высокие темпы сборки на конвейере. Кроме того,
145
взаимозаменяемые детали в процессе обработки легко устанавливать в приспособления.
Взаимозаменяемость стала основой не только поточной сборки, но и необходимой предпосылкой комплексной механизации и автоматизации цехов и заводов.
Различают взаимозаменяемость полную и неполную (ограниченную).
Полная взаимозаменяемость деталей (соответственно узлов) определяется их способностью занимать свои места в узле, механизме, машине, приборе при сборке или ремонте без какой- либо механической или ручной пригонки и после установки на место выполнять свои функции с соблюдением необходимых технических требований.
Неполная, или ограниченная, или частичная, взаимозаменяемость характеризуется частичным или групповым подбором деталей по месту, либо сортировкой по размерам и группам, либо дополнительной обработкой в процессе сборочных операций одной из деталей, входящих в комплект соединения.
Взаимозаменяемость обеспечивается изготовлением деталей с известными отклонениями от расчетных (номинальных) размеров. Обязательным условием взаимозаменяемости является, как мы уже говорили, изготовление деталей с определенной степенью точности в пределах допустимых отклонений. Эти отклонения обусловливаются Государственными стандартами.
§ 4.	НОМИНАЛЬНЫЕ, ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ
При изготовлении деталей практически нельзя получить абсолютной точности размеров, но в этом и нет необходимости. Известно, что если отклонения размеров не выходят за определенные величины, то все детали с такими размерами будут одинаково годными для работы в машинах или механизмах. Во многих случаях нет необходимости добиваться высокой точности обработки, так как это увеличивает ее стоимость.
Размеры, указываемые на чертежах, бывают номинальные и предельные (рис. 74).
Номинальным размером называется размер, полученный из расчета на прочность, жесткость и т. и., исходя из конструктивных и технологических соображений, согласованный с соответствующим стандартом и проставляемый на чертежах. Номинальные размеры принимают по ГОСТ 6636—62, от них отсчитываются отклонения.
Действительным размером называется размер, полученный в результате непосредственного измерения с наивысшей практически допустимой точностью.
146
Действительный размер готовой детали всегда будет отличаться от номинального, он бывает больше или меньше номинального. Однако разность между номинальным и действительным размерами не может превышать определенной величины.
Рис. 74. Графическое изображение размеров и отклонений и допусков (а), пример обозначений (б)
Предельными размерами называются два предельных значения размера, между которыми может колебаться действительный Размер. Большее из них называется наибольшим предельным размером, меньшее — наименьшим предельным размером.
б>
147
Предельными размерами ограничиваются действительные размеры годных деталей, полученные измерением с допустимой погрешностью.
§ 5	ПОНЯТИЕ О ДОПУСКЕ
Допуском размера называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Величина допуска обозначается в десятых, сотых долях миллиметра, микронах (0,001 мм). Допуск указывают в виде двух отклонений от номинального: верхнего и нижнего.
Верхним предельным отклонением называется алгебраическая разность между наибольшим предельным размером и номинальным, а нижним предельным отклонением — алгебраическая разность между наименьшим предельным размером и номинальным.
Правильный выбор допуска имеет решающее значение для экономичности изготовления детали. Чем меньше допуск, тем сложнее изготовление деталей, выше стоимость станков и инструментов для их обработки и контроля. Выбирают такие допуски, которые обеспечивают надежную работу детали.
При графическом изображении допусков и посадок пользуются нулевой линией.
Нулевой линией называется линия, соответствующая номинальному размеру. Положительные отклонения в микронах откладываются вверх от нулевой линии, отрицательные — вниз.
Полем допуска называется интервал значений размеров между верхним и нижним отклонениями. Верхняя граница поля допуска соответствует наибольшему предельному размеру, нижняя граница — наименьшему предельному размеру.
Величина поля допуска зависит от назначения детали и от величины номинального размера. Размер готовой детали (действительный размер) должен лежать внутри поля допуска, т. е. между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Если это требование не соблюдено, то деталь не соответствует предъявленным к ней требованиям и бракуется.
На чертежах номинальный размер обозначается целыми числами, а отклонения в виде десятичной дроби проставляются рядом с номинальным размером одно над другим: верхнее — вверху, нижнее — внизу. Перед цифрой положительного отклонения ставится знак плюс ( + ), перед цифрой отрицательного отклонения знак минус (—). Например
,03
,02 •
30+°
Как видно из примера, номинальный размер будет равен 30 мм, верхнее отклонение +0,03, нижнее -0,02. Отсюда наи
148
больший предельный размер 30 + 0,03=30,03 мм, наименьший предельный размер 30—0,02 = 29,98 мм. Следовательно, допуск в данном случае равняется: 30,03—29,98=0,05 мм.
Графическое изображение допусков показано на рис. 74, б.
§ б.	ПОСАДКИ, ЗАЗОРЫ И НАТЯГИ
В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают внешнюю охватывающую и внутреннюю охватываемую поверхности соединения. Если охватывающая и охватываемая поверхности соединения являются круглыми, цилиндрическими поверхностями, то соединение называется гладким цилиндрическим. Если охватывающая и охватываемая поверхности образованы двумя параллельными плоскостями каж
Рис. 75. Соединения деталей: а — зазоры, б — натяги
дая, то соединение называется плоским с параллельными плоскостями.
У цилиндрических соединений охватывающую поверхность обычно называют отверстием, а охватываемую — валом. Названия «отверстие» и «вал» условно применимы также и к другим охватывающим и охватываемым поверхностям.
Посадкой называется характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Посадка характеризует большую или меньшую свободу относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.
149
Зазором называется положительная разность между диаметрами отверстия и вала (при условии диаметр отверстия больше диаметра вала), создающая свободу относительного движения сопрягаемых деталей (рис. 75, а).
Натягом называется отрицательная разность между диаметром вала и отверстия до сборки деталей (размер вала больше размера отверстия), характеризующая степень неподвижности соединения сопрягаемых деталей (рис. 75, б).
В связи с тем, что размеры охватываемой и охватывающей поверхности деталей могут быть больше или меньше номинального размера, зазоры и натяги могут быть наибольшими и наименьшими.
Самый большой зазор получится в том случае, если соединить между собой втулку (отверстие), имеющую самый большой диаметр, с валом наименьшего диаметра. Наибольшим зазором называется положительная разность между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала.
Самый малый зазор получится в том случае, если соединить втулку с самым малым диаметром с валом самого большого диаметра. Следовательно, наименьшим зазором называется положительная разность между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала.
Средний зазор—это среднее арифметическое между наибольшим и наименьшим зазорами.
Самый большой натяг получится в том случае, если соединить вал, имеющий самый большой диаметр, с отверстием наименьшего диаметра. Следовательно, наибольшим натягом называется отрицательная разность между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия.
Самый малый натяг получится в том случае, если соединить вал, имеющий самый малый диаметр, и втулку наибольшего диаметра. Таким образом, наименьшим натягом называется отрицательная разность между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия.
Средний натяг — это среднее арифметическое между наибольшим и наименьшим натягами.
В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала посадки подразделяются на три группы:
а)	посадки с зазором (подвижные), при которых обеспечивается зазор в соединении (рис. 76, а);
б)	посадки с натягом (неподвижные), при которых обеспечивается натяг в соединении (рис. 76, б);
в)	переходные посадки, при которых соединения могут осуществляться как с зазором, так и с натягом (рис. 76, в).
К посадкам с зазором относятся посадки, у которых поле допуска отверстия расположено над допуском вала, в том числе и
150
скользящие посадки, у которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала. Посадки с зазором применяются тогда, когда детали в сопряжении должны свободно перемещаться одна относительно другой.
К посадкам с натягом относятся посадки, у которых поле
допуска вала расположено над полем допуска отверстия.
К переходным посадкам относятся посадки, у которых поля допусков отверстия и вала перекрываются.
Допуском посадки на-
a)noiud*u с юзонам
б) посадки с потягом
зывается разность между наибольшим и наимень-
шим зазорами (в посадках с зазором) или наибольшим и наименьшим
в) переходные посадки
натягами (в посадках с натягом).
В переходных посадках допуск посадки равен алгебраической разности между наибольшим и наименьшим натягами или
\~полв дописка дала
Рис. 76. Посадки:
а — с зазором (подвижные), б — с натягом (неподвижные), в — переходные
сумме наибольшего натяга и наиболь-
шего зазора.
Каждой посадке дано (табл. 1).
название и соответствующее обозначение
Таблица 1
Виды посадок
Неподвижные посадки (посадки с натягом)
Переходные посадки
Подвижные посадки (посадки с зазором)
Горячая Гр
Прессовая Пр
Легкопрессовая Пл
Глухая Г
Тугая Т Напряженная Н
Плотная П
Скользящая С Движения Д Ходовая X Лсгкоходсвая Л Шнрокоходовая Ш
Посадки неподвижные характеризуются наличием гарантированного натяга, т. е. при этих посадках наименьший натяг больше нуля. Следовательно, для получения неподвижной посадки необходимо, чтобы диаметр сопрягаемого вала был больше диаметра сопрягаемого отверстия.
Горячая посадка (Гр) применяется в соединениях, которые никогда не должны разбираться, например бандажи железнодорожных колес, стяжные кольца и др. Для получения та
151
кой посадки деталь с отверстием нагревается до температуры 400—500° С, после чего производится насадка на вал.
Прессовая посадка (Пр) применяется для прочного соединения деталей. Эта посадка осуществляется под значительным усилием гидравлического или механического пресса или специального приспособления. Примером такой посадки может служить посадка втулок, зубчатых колес, шкивов и пр.
Легкопрессовая посадка (Пл) применяется в тех случаях, когда требуется возможно более прочное соединение, и в то же время недопустима сильная запрессовка из-за ненадежности материала или из-за опасения деформировать детали. Такая посадка осуществляется под легким давлением пресса.
Переходные посадки не гарантируют натяга или зазора, т. е. одна пара деталей, соединенных с одной из переходных посадок, может иметь натяг, а другая пара, сопряженная с такой же посадкой, зазор. Чтобы повысить степень неподвижности деталей, соединенных с переходными посадками, применяется дополнительное крепление винтами, штифтами и т. и. Чаще всего эти посадки применяются при необходимости обеспечить соосность, т. е. совпадение осевых линий двух деталей, например вала и втулки.
Глухая посадка (Г) применяется для соединения деталей, которые при всех условиях работы должны быть связаны прочно и могут быть собраны или разобраны при значительном давлении. При таком соединении детали дополнительно крепят шпонками, стопорными винтами, например зубчатые колеса, которые вследствие износа нужно заменить, планшайбы на шпинделях токарных станков, неразрезные подшипниковые втулки, золотниковые и круглые втулки и пр. Осуществляется эта посадка сильными ударами молотка.
Тугая посадка (Т) применяется для часто разбираемых соединений, детали которых должны прочно соединяться и могут быть собраны или разобраны со значительным усилием.
Напряженная посадка (Н) применяется для соединения таких деталей, которые при работе должны сохранять свое относительное положение и могут быть собраны или разобраны без значительных усилий с помощью ручного молотка или съемника. Чтобы соединенные с такой посадкой детали не проворачивались и не сдвигались, их закрепляют шпонками или стопорными винтами. Эта посадка, осуществляемая ударами молотка, применяется для соединения зубчатых колес, часто сменяющихся втулок подшипников, которые при разборке машин вынимаются, подшипников качения на валах, шкивах, сальниковых втулок, маховиков на кривошипных и иных валах, фланцах и т. п.
Плотная посадка (П) применяется для соединения таких деталей, которые собирают или разбирают вручную или же при помощи деревянного молотка. С такой посадкой соединяют
152
ся детали, требующие точной центровки: поршневые штоки, эксцентрики на валах, ручных маховичках, шпинделях, сменных зубчатых колесах, установочных кольцах и т. и.
Подвижные посадки характеризуются наличием гарантированного зазора, т. е. при этих посадках наименьший зазор больше нуля; применяются для свободных соединений, т. е. когда между валом и отверстием должен быть зазор.
Скользящая посадка (С) применяется для соединения деталей, которые при наличии смазки могут перемещаться относительно друг друга от руки, но имеют точное направление.
С такой посадкой соединяются сменные зубчатые колеса на станках, фрезы на оправках, шпиндели на задних бабках токарных станков, различные золотники в приборах регулирования и распределения, шариковые подшипники в корпусах машин. Соединения со скользящей посадкой должны иметь самый малый зазор.
Посадка движения (Д) является самой точной из подвижных посадок; она применяется для соединения деталей с небольшим, но определенным зазором, например, подшипников, шпинделей сверлильных станков, ползунов долбежных станков, передвижных зубчатых колес и т. д.
Наружные кольца шариковых и роликовых подшипников могут устанавливаться в корпус также с посадкой движения.
Посадка ходовая (X) применяется для соединения деталей, которые должны перемещаться одна в другой с более заметным зазором, чем при посадке движения. Ходовая посадка широко распространена в тракторостроении и комбайностроении. Шейки коленчатых валов в подшипниках, поршни в цилиндрах, звездочка контрпривода комбайна на валу и многие другие сопряжения имеют ходовые посадки.
Легкоходовая посадка (Л) применяется для соединения деталей, которые должны перемещаться с большим зазором одна в другой, например длинных валов в подшипниках скольжения.
Легкоходовую посадку имеют также многие детали масляных насосов, например палец во втулке ведомого зубчатого колеса, валик во втулке маслонасоса, валик привода маслонасоса во втулке кронштейна и др.
Широкоходовая посадка (Ш) является самой свободной и имеет самый большой зазор. Предназначена для соединения деталей, которые должны свободно перемещаться одна относительно другой, например подшипники в сельскохозяйственных машинах.
Широкоходовая посадка применяется также в особых случаях, например для соединения деталей, которые при работе нагреваются до значительных температур. Широкоходовую посадку имеют стержни клапанов в направляющих втулках.
153
§ 7. ОБЩЕСОЮЗНАЯ СИСТЕМА ДОПУСКОВ И ПОСАДОК ДЛЯ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Системой допусков и посадок определяется строгий порядок условий изготовления и приема деталей в отношении допустимых отклонений их действительных размеров и форм от заданных.
Система допусков—это закономерная планово построенная совокупность допусков и посадок, обеспечивающая взаимозамен няемость деталей.
Зазор Натяг
Рис. 77. Системы допусков:
U — система отверстия, б — система вала
Введение системы допусков и посадок потребовало от промышленности изготовления взаимозаменяемых деталей.
В связи с тем, что существует международная торговля машинами, приборами и прочими предметами машиностроительного производства, создана единая международная система допусков.
Система допусков и посадок подразделяется на две основные системы: систему отверстия и систему вала.
Системой отверстия называется совокупность посадок, в которых предельные отклонения отверстий одинаковы (при одном и том же классе точности и одном и том же номинальном размере), а различные посадки достигаются путем изменения предельных отклонений валов (рис. 77, а). Во всех стандартных посадках системы отверстия нижнее отклонение отверстий равно нулю. Такое отверстие называется основным. Поля допусков основных отверстий обозначаются буквой А.
154
Системой вала называется совокупность посадок, в которых предельные отклонения валов одинаковы (при одном и том же классе точности и одном и том же номинальном размере), а различные посадки достигаются путем изменения предельных отклонений отверстий (рис. 77, б). Во всех стандартных посадках системы вала верхнее отклонение вала равно нулю. Такой вал называется основным. Поля допусков основных валов обозначаются буквой В.
ГОСТ 7713—62 приняты система вала и система отверстия. Предприятия выбирают ту или иную систему, исходя из экономической целесообразности.
Система отверстия имеет некоторые преимущества перед системой вала и наиболее распространена на заводах, производящих станки для обработки металлов, дерева, небольшие точные станки и приборы, различные двигатели и т. и. При работе по системе отверстия требуется меньше режущего и измерительного инструмента, так как все отверстия обрабатываются инструментом, который не требует настройки станка на размер обрабатываемого отверстия. Кроме того, пригонка вала к отверстию значительно проще и дешевле, чем пригонка отверстия к валу. Однако в некоторых случаях более целесообразно применять систему вала.
§ 8. КЛАССЫ ТОЧНОСТИ
В зависимости от величины допусков отверстий и валов ряды допусков и посадок группируются по классам точности. По стандартам посадки установлены в следующих классах точности (в порядке убывания точности):
для размеров от 0,1 до 1 и от 1 до 500 мм: 1; 2; 2а; 3; За; 4 и 5;
для размеров свыше 500 до 10 000 мм: 2; 2а; 3; За; 4 и 5; для размеров менее 0,1 мм (по ГОСТ 8809—58) установлены лишь ряды допусков в классах точности 01; 0; 1; 2; 2а; 3; За; 4 и 5.
Для случаев, когда нет необходимости в допусках, предусмотренных для валов и отверстий стандартных посадок, установлены «большие допуски»:
для размеров от 0,1 до 1 мм — классы 6 и 7 по ГОСТ 3047—66; для размеров от 1 до 500 мм — классы 7; 8 и 9 по ОСТ 1010; для размеров свыше 500 до 10 000 мм — классы 7; 8; 9; 10 и 11 по ГОСТ 2689—54.
В зависимости от назначения детали изготовляют по тому или иному классу точности.
По 1-му классу точности изготовляют особо точные детали, например, детали приборов, измерительных инструментов, кольца шарикоподшипников. Этот класс точности вследствие чрезвычайно небольшого предела отклонения от номинального размера
155
имеет ограниченное применение, так как для получения такой точности требуются специальные особо точные приборы и приемы обработки.
2- й класс точности является основным и применяется в точном машиностроении. По этому классу точности обрабатывают наиболее ответственные детали металлорежущих станков, автомобилей, тракторов, комбайнов, текстильных, обувных и многих других машин и механизмов.
3- й класс точности широко применяется в тяжелом машиностроении, тракторостроении и комбайностроении. По этому классу точности обрабатываются, например, рабочие поверхности гильз цилиндров.
Класс точности 2а является промежуточным между 2 и
3-м классами, а класс точности За — промежуточным между 3 и
4-м классами. Промежуточные классы точности находят применение в некоторых отраслях промышленности, где не требуется высокая точность.
4-й класс точности довольно широко распространен и применяется при изготовлении деталей с относительно большими допусками, например, неответственных деталей сельскохозяйственных машин, паровозов и др.
5-й класс точности применяется при грубой обработке деталей. По этому классу обрабатываются многие детали сельскохозяйственных машин и некоторые детали тракторов и комбайнов и различных грубых механизмов.
6-й класс точности ГОСТ 3047—66 установлен для деталей небольших размеров (менее 1 мм) и применяется редко.
7; 8; 9; 10 и 11-й классы точности имеют самые большие допуски на изготовление, поэтому отклонения фактических размеров детали от номинального размера могут быть весьма значительными. С такими классами точности изготовляются детали, не имеющие сопряжений, т. е. заготовки, поковки и литье.
§ В. ОБОЗНАЧЕНИЕ ДОПУСКОВ НА ЧЕРТЕЖАХ
ГОСТ 3047—66 предусматривает определенный порядок обозначений размеров, отклонений, посадок, классов точности на рабочих и сборочных чертежах.
На чертежах деталей предельные отклонения указываются непосредственно после номинального размера. При этом обычно на рабочих чертежах отклонения указываются цифрами, а на сборочных чертежах — условными обозначениями — символами (буквами), присвоенными той или иной посадке с добавлением индекса, указывающего класс точности сопряжения. Числовые значения отклонений, проставляемые на рабочих чертежах, выписываются из таблиц.
156
С/уЬ0,05
Допустим, что на чертеже проставлен размер	ои—о.оз • Он
читается так: номинальный размер диаметра равен 50 мм, наибольший предельный размер диаметра равен: 50+0,05=50,05 мм, наименьший предельный размер: 50—0,03=49,97 мм. Все детали, изготовленные с действительными размерами диаметра, колеблющимися в пределах от 49,97 до 50,05 мм, окажутся годными.
Буквенные обозначения, относящиеся к отверстию, пишутся над чертой ок П2а дроби, а относящиеся к валу — под чертой дроби, например ца . Такая запись означает, что сопряжение имеет номинальный размер 25 и выполняется по системе вала В (основной деталью является вал), а сопрягаемая деталь (отверстие) изготовляется с допуском, соответствующим плотной (П) посадке. Отверстие выполняется по 2а классу точности, а вал — по 3-му.
Для определения абсолютных отклонений пользуются таблицами допусков, которые составлены для каждого класса точности по системе вала и по системе отверстия отдельно.
Для выбора отклонений необходимо знать номинальный размер сопряжений, систему посадки, класс точности и посадки. Если обработка производится по системе отверстия А, отклонения размеров диаметра отверстия и вала находят по таблицам для системы отверстия соответствующего класса точности. При обработке по системе вала В отклонения вала и отверстия находят по таблицам системы вала соответствующего класса точности.
Вопросы для самопроверки
1.	Определите предельные размеры:
1R—0,020. пе4-0,25 . од	. оп+0,85 .
2U+0,008 » 1Й-0,008* 20	* ди-0,05 ’ ди-0,25’
2.	Определите величины допусков:
пд-|-0,006 . io	. on—0,010. со+0,105 . qa+0,02
> 10—0,020 »	0,060» О24-0,07б » би—0,0Г
3.	Диаметр отверстия 6ОХ3. Определите предельные размеры и отклонения.
4.	Охарактеризуйте посадки с зазором, с иатягом и переходные.
5.	Как проверяется чистота обработанной поверхности?
Глава XIII
РАЗМЕТКА
§ 1.	ПОНЯТИЕ О РАЗМЕТКЕ. ВИДЫ РАЗМЕТКИ
Заготовки поступают на обработку в виде отливок (получают из металла, заливаемого в предварительно подготовленные формы— земляные, металлические и т. п.), поковок (получают ковкой или штамповкой), либо в виде кусков прокатного материала— листов, прутков и т. д. (получают путем пропуска металла между вращающимися в разные стороны валиками, имеющими профиль, соответствующий получаемому прокату).
Размеры заготовки всегда больше размеров будущего изделия. При обработке с поверхности заготовки удаляется определенный слой металла (припуск), в результате чего уменьшаются ее размеры.
Чтобы не допустить ошибки при изготовлении детали на заготовке откладывают точно по чертежу размеры детали и отмечают их линиями (рисками), обозначающими границы обработки, до которых следует снимать слой металла.
Операция по нанесению на поверхность заготовки линий, определяющих форму и размеры детали называется разметкой.
Разметка применяется преимущественно в индивидуальном и мелкосерийном производстве. На заводах крупносерийного и массового производства надобность в разметке отпадает благодаря использованию специальных приспособлений — кондукторов, упоров и т. п.
В настоящее время применяют три основные группы разметки: машиностроительную, котельную и судовую. Машиностроительная разметка является самой распространенной операцией слесарной обработки. Котельная и судовая разметки имеют некоторые особенности, и им посвящена специальная литература.
В зависимости от формы размечаемых заготовок и деталей разметка бывает плоскостная и пространственная (объемная).
Плоскостная разметка — это нанесение рисок на поверхности плоских деталей, листовом и полосовом металле, а также на поверхностях литых и кованых деталей.
При пространственной разметке разметочные линии наносят в нескольких плоскостях или на нескольких поверхностях.
Применяют различные способы разметки: по чертежу, шаблону, образцу и по месту. Выбор способа разметки определяется формой заготовки, требуемой точностью и количеством изделий, подлежащих изготовлению.
Точность выполнения разметки в значительной мере влияет на качество обработки. Степень точности разметки колеблется
158
в пределах 0,25—0,5 мм. Ошибки, допущенные при разметке, обычно приводят к браку и порче ценного материала.
На машиностроительных заводах разметку осуществляют рабочие разметчики, однако и слесарю часто приходится выполнять ее.
§ 2.	РАЗМЕТОЧНЫЕ ПЛИТЫ
На разметочной плите (ГОСТ 10905—64) устанавливают подлежащие разметке детали и располагают все приспособления и инструмент. Разметочная плита отливается из серого мелкозернистого чугуна, в нижней части она имеет ребра жесткости, которые предохраняют плиту от возможного прогиба под тя
жестью собственного веса и размечаемых деталей. Верхнюю, рабочую поверхность и боковые стороны плиты точно обрабатывают на строгальных станках и затем шабрят.
На рабочей поверхности больших плит иногда делают продольные и поперечные канавки на равных расстояниях одна от другой (200—250 мм), образующие равные квадраты. Канавки имеют глубину 2— 3 мм, ширину 1—2 мм, они облегчают установку на плите различных приспособлений.
Размер плиты выбирают так, чтобы ее ширина и длина были на 500 мм больше соответствующих размеров размечаемой заготовки.
Рис. 78. Разметочные плиты:
U — на подставке, б — на столе
Большие плиты имеют размер: 1500X3000; 3000X5000; 4000X6000 и 6000X10 000 мм; средние: 500X800; 750X1000 и 1000X1500 мм и небольшие плиты: 100X200; 200X200; 200X300; 300X300; 300X400; 400x400; 450X600. Плиты очень больших размеров, например 6000X10 000 мм, изготовляются составными из двух или четырех плит, которые скрепляют болтами и шпонками.
Небольшие плиты устанавливают на столах (рис. 78) или чугунных тумбах, более тяжелые ставят на кирпичные фундаменты или на домкраты, размещенные на фундаменте. Расстояние от рабочей поверхности небольших плит до пола должно быть равно 800—900 мм и 700—800 мм — для плит большого размера.
159
Плиты размещают в наиболее светлой части помещения или под световым фонарем, в местах, где на них не может влиять вибрация от работающих станков.
Верхняя плоскость плиты должна устанавливаться по уровню строго горизонтально. Горизонтальное положение небольших плит достигается установкой клиньев, а больших — с помощью домкратов или двойных клиньев с винтом.
Поверхность плиты всегда должна быть сухой и чистой. После работы плиту следует обмести щеткой, тщательно протереть тряпкой, смазать маслом для предохранения от коррозии и накрыть деревянным щитом. Не менее одного раза в неделю плиту следует промывать скипидаром или керосином. Нельзя передвигать по плите размечаемые заготовки во избежание появления забоин и царапин.
Необработанные заготовки устанавливают на специальные подкладки или на домкраты.
Применяемые при разметке инструменты и приспособления следует передвигать по плите плавно. Рабочую поверхность плиты рекомендуется натирать графитовым порошком.
Для особо крупных деталей целесообразно устанавливать несколько разметочных плит рядом и на одном уровне.
Проверка точности плиты. Проверяется плоскостность разметочных плит при помощи точной поверочной линейки и щупа. Линейку прикладывают ребром к рабочей поверхности разметочной плиты. Зазор между этими поверхностями контролируют щупом. Толщина щупа, который проходит в щель между линейкой и разметочной плитой, не должна превышать 0,03—06 мм (в зависимости от размера плиты).
Рабочие поверхности шабреных плит, предназначенных для точной разметки, проверяют на краску поверочной линейкой. Число пятен в квадрате 25X25 мм должно быть не меньше 20.
§ 3.	ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ПЛОСКОСТНОЙ РАЗМЕТКИ
Чертилки (иглы) служат для нанесения линий (рисок) на размечаемой поверхности при помощи линейки, угольника или шаблона. Изготовляются чертилки из инструментальной стали У10 или У12. Для разметки на стальной хорошо обработанной поверхности применяют чертилки из латуни, а на алюминии риски наносят остро заточенным карандашом.
В практике находят применение в основном три вида чертилок:
1.	Круглая чертилка представляет собой стальной стержень длиной 150 и 200 мм и диаметром 4—5 мм, один конец которого закален на длине 20—30 мм и заострен, а другой согнут в кольцо диаметром 25— 30 мм (рис. 79, а).
160
2.	Чертилка — стальной стержень, заостренный с двух сторон, один конец которого отогнут под углом 90° (рис. 79, б). Средняя часть чертилки утолщена, чтобы ее удобнее было держать в руке. Загнутым концом наносят риски в труднодоступных местах.
Рис. 79. Чертилки:
а — с концом, согнутым в кольцо, б — с загнутым концом, в — с вставной нглой: 1 — вставная нгла, 2—гайка, 3 — место для запасных иголок. 4 — пробка
3.	Чертилка со вставной иглой (рис. 82, в) выполнена по типу часовых отверток; в качестве вставной иглы могут быть использованы патефонные иглы.
Чертилки должны быть остро заточенными. Чем острее рабочая часть их, тем тоньше будет разметочная линия и тем, следовательно, выше точность разметки. Затачивают чертилки на заточных станках, их прижимают к образивному кругу и равномерно вращают.
Для нанесения прямых линий применяют линейки. Линейки со скошенными ребрами (кромками) обеспечивают более высокую точность разметки.
Разметочные циркули (рис. 80) бывают трех типов, обыкновенные, со сменными иглами и пружинные. Разметочные циркули применяются для разметки окружностей, дуг, деления углов и окружностей, перенесения размеров и других геометрических построений. Концы ножек разметочных циркулей на длине 20—30 мм закалены.
Рейсмас служит для нанесения на заготовки рисок на определенном расстоянии от рабочей поверхности плиты.
На стальном (или чугунном) основании рейсмаса шарнирно закреплена вертикальная стойка, на которой перемещается муфта с установленной на ней чертилкой. Муфта может перемещаться по стойке и закрепляться на любой высоте винтом. Но такая конструкция рейсмаса не обеспечивает точной установки чертилки на размер, вследствие чего разметка бывает не совсем точной.
161
Для точной разметки, часто применяется штангенрейсмас, устройство которого описано в главе XI, и разметочный штан-
Рис. 80. Разметочные циркули: а — простой, б — со сменными нгламн, е — пружинный
Рис. 81. Приемы разметки разметочным штангенциркулем
Рис. 82. Усовершеиствоваииый разметочный циркуль
Перенос размеров с одной плоскости на другую, проведение концентричных окружностей и радиусных кривых, разметку деталей с бобышками и т. и. трудно выполнять простыми инструментами. Для такой разметки применяется усовершенствованный
162
разметочный штангенциркуль (рис. 82). Он имеет штангу 9 с утолщенным концом, в который устанавливается резец 2. По штанге перемещается рамка 6 с нониусом 3. В нижней части рамки находится центр 13, в отверстие которого вставляется сменная центрирующая коническая опора, закрепляемая зажимом 12.
Рамка 6 при помощи микрометрического винта 11 соединяется с хомутиком 8. Перемещается рамка 6 по штанге вручную и закрепляется зажимом 4. Микрометрическая подача рамки осуществляется поворотом гайки 10 при закрепленном хомутике винтом 7.
При разметке вначале устанавливают центрирующую опору соответствующую базовому отверстию, затем на плоскость размечаемой детали ставят резец. После этого проверяют горизонтальное положение штангенциркуля по уровню 5, закрепляют резец стопорным зажимом 1 и производят разметку.
Кернер применяется для нанесения углублений (кернов) на предварительно размеченных линиях. Углубления делаются для того, чтобы линии были отчетливо видны и не стирались в процессе обработки детали. Изготовляют кернеры из инструментальной углеродистой стали марок У7А, а также У7, У8 и У8А.
Острие кернера затачивается на шлифовальном круге под углом 60°. При более точной разметке пользуются малыми кернерами с острием, заточенным под углом 30—45°.
У кернеров для разметки центров отверстий, подлежащих сверлению, острие затачивается под углом 75°.
Кернер обыкновенный (рис. 83, а) представляет собой стальной стержень длиной 90; 100; 125 и 150 мм и диаметром 8; 10; 12 и 13 мм (ГОСТ 7212—54); боек кернера имеет сферическую поверхность, ударная часть кернера закаливается на длине 15—20 мм средняя часть имеет накатку для того, чтобы кернер удобно было держать.
Кернер указанной конструкции вследствие неодинаковой силы удара молотком наносит керны различной глубины. Кроме того, в момент удара он может быть сдвинут с риски и кернение будет неточным. Этих недостатков нет у пружинных и электрических кернеров.
Пружинный кернер (рис. 83, б) имеет корпус 5, в котором помещаются две пружины 3 и 7, стержень 2 с кернером 1, ударник 8 со смещающимся сухарем 10 и плоской пружиной 4. При нажатии на гайку 6 конец стержня 2 упирается в сухарь 10, в результате чего ударник 8 перемещается и сжимает пружину 7. Упершись в ребро заплечника 9, сухарь сдвигается в сторону и кромка его сходит со стержня 2. В этот момент ударник под действием силы сжатой пружины 7 наносит по концу стержня 2 удар, после этого пружина 3 возвращает ударник в исходное положение.
163
Электрический кернер (рис. 83, в) состоит из корпуса 6, пружины 2 и 5, ударника 3, катушки 4, кернера 1. При нажатии, установленным на риске острием кернера электрическая цепь замыкается и ток, проходя через катушку, создает магнит-
Рис. 83. Кернеры: а — простой, в — пружинный, в — электрический
ное поле, ударник мгновенно втягивается в катушку и наносит удар по стержню кернера. Во время переноса кернера в другую точку пружина 5 размыкает цепь, а пружина 2 возвращает ударник в исходное положение.
Электрический кернер отличается высокой производительностью.
§ 4.	ТЕХНИКА РАЗМЕТКИ
Требования к разметке
От качества разметки в значительной мере зависит точность изготовления детали, а следовательно, и качество изделия в целом. Разметка должна отвечать следующим основным требованиям:
1)	точно соответствовать размерам, указанным на чертеже;
2)	размечаемые линии (риски) должны быть хорошо видны и не стираться в процессе обработки детали;
164
3)	не портить внешний вид детали, т. е. глубина рисок и керновых углублений должна соответствовать техническим требованиям, предъявляемым к детали.
При разметке заготовок необходимо:
1.	Тщательно осмотреть заготовку, при обнаружении раковин, пузырей, трещин и т. и. их следует точно измерить и, составляя план разметки, принять меры к удалению этих дефектов в процессе дальнейшей обработки (если это возможно).
2.	Изучить чертеж размечаемой детали, выяснить особенности и размеры детали, ее назначение; мысленно наметить план разметки (установку детали на плите, способ и порядок разметки), особое внимание обратить на припуски на обработку. Припуски на обработку в зависимости от материала и размеров детали, ее формы, способа установки при обработке берут из справочников.
Все размеры заготовки должны быть тщательно рассчитаны, чтобы после обработки на поверхности не осталось дефектов.
3.	Определить поверхности (базы) заготовки, от которых следует откладывать размеры в процессе разметки. При плоскостной разметке базами могут служить обработанные кромки заготовки или осевые линии, которые наносят в первую очередь. За базы также удобно принимать приливы, бобышки, платики.
4.	Подготовить поверхности к окрашиванию.
Для окраски используют различные составы. Мел, разведенный в воде. На 8 л воды берут 1 кг мела. Состав доводят до кипения, затем в него добавляют жидкий столярный клей из расчета 50 г на 1 кг мела. После добавления клея состав еще раз кипятят. Во избежание порчи состава (особенно в летнее время) в раствор можно добавить немного льняного масла и сиккатива. Такой краской покрывают черные необработанные заготовки. Окрашивание производится малярными кистями, однако этот способ малопроизводителен. Поэтому, когда это возможно, окрашивание следует выполнять с помощью распылителей (пульверизаторов), которые, кроме ускорения работы, обеспечивают равномерную и прочную окраску.
Обыкновенный сухой мел. Им натирают размечаемые поверхности. Окраска получается менее прочной. Этим способом окрашивают необработанные поверхности мелких неответственных заготовок.
Раствор медного купороса. На стакан воды берут три чайные ложки купороса и растворяют его. Очищенную от пыли, грязи и масла поверхность покрывают раствором купороса кистью. На поверхности заготовки осаждается тонкий слой меди, на котором хорошо наносятся разметочные риски. Этим способом окрашивают только стальные и чугунные заготовки с предварительно обработанными под разметку поверхностями.
165
Спиртовой лак. В раствор шеллака в спирте добавляют фуксин. Этот способ окраски применяют только при точной разметке обработанных поверхностей небольших изделий.
Быстросохнущие лаки и краски применяют для покрытия поверхностей больших обработанных стальных и чугунных отливок. Цветные металлы, горячекатаный листовой и профильный стальной материал лаками и красками не окрашивается.
Нанесение рисок
Риски наносят в такой последовательности: сначала проводят все горизонтальные риски, затем — вертикальные, после этого — наклонные и последними — окружности, дуги и закругления.
При нанесении рисок пользуются чертилкой, плотно прижимая к линейке или угольнику (рис. 84) с небольшим наклоном в
Рис. 84. Приемы иаиесеиия рисок:
а — с помощью линейки, 6 — с помощью угольника, в — установка чертилки
сторону от линейки и в направлении перемещения чертилки. Угол наклона должен составлять 75—80° и не должен изменяться в процессе нанесения рисок, в противном случае риски будут непараллельны линейке.
Вторичное проведение линии не разрешается. На небольших заготовках риски проводятся по угольнику, а на больших — по линейке.
В том случае когда разметочная линия в процессе обработки может исчезнуть, на расстоянии 5—10 мм от нее наносят контрольные риски. Для контроля правильности обработки отверстия (увод сверла) вокруг него проводят контрольную окружность радиусом, большим на 2—8 мм. Контрольные риски не накерниваются.
166
Накернивание разметочных линий
При работе кернер берут тремя пальцами левой руки, ставят острым концом точно на разметочную риску так, чтобы острие кернера было строго на середине риски (рис. 85).
Сначала наклоняют кернер в сторону от себя и прижимают к нужной точке, затем быстро ставят в вертикальное положение,
а)	б)
Рис. 85. Установка кернера (а), кериеиие (б)
после чего по нему наносят легкий удар молотком весом 100—200 г.
Центры кернов должны располагаться точно на разметочных линиях, чтобы после обработки на поверхности детали оставались половины кернов. Обязательно ставят керны на пересечениях рисок и закруглениях. На длинных линиях (прямых) керны наносятся на расстоянии от 20 до 100 мм, на коротких линиях, перегибах, закруглениях и в углах—на расстоянии от 5 до 10 мм. Линию окружности достаточно накернить в четырех местах — в местах пересечений осей. Керны, нанесенные неравномерно, а также не на самой риске, не обеспечивают возможности контроля. На обработанных поверхностях деталей керны наносят только на концах линий. Иногда на чисто обработанных поверхностях риски не накернивают, а продолжают их на боковые грани и накернивают там.
Приемы разметки
Разметка по чертежу. Разметку гаечного ключа (рис. 86) выполняют в такой последовательности:
1)	изучают чертеж;
2)	проверяют заготовку;
167
3)	окрашивают места разметки купоросом или мелом;
4)	забивают в зев ключа планку;
5)	проводят осевую линию вдоль ключа;
6)	наносят окружность и делят ее на шесть частей;
7)	выполняют эти же операции для второй головки ключа;
8)	переносят все размеры, указанные на чертеже.
Разметка по шаблону. Для разметки даже малых партий сложных изделий целесообразно пользоваться шаблонами (рис. 87).
Шаблоны изготавливаются по одному или серией из листового цинка толщиной 0,5—1 мм или тонкой листовой стали, а в тех
168
случаях, когда деталь имеет сложную форму или ряд различных отверстий, — толщиной 3—5 мм.
При разметке шаблон накладывают на окрашенную заготовку и проводят чертилкой риску вдоль контура шаблона.
Иногда шаблон служит кондуктором, по которому деталь обрабатывают без разметки. Для этого шаблон накладывают на заготовку, затем сверлят отверстия и обрабатывают боковые поверхности.
Целесообразность применения шаблона состоит в том, что разметочная работа, на которую затрачивается много времени, выполняется только один раз при изготовлении шаблона. Все последующие операции разметки представляют собой только копирование очертания шаблона. Разметочные шаблоны могут также использоваться и для контроля детали после обработки.
Разметка карандашом. Такая разметка производится как и чертилкой по линейке на заготовках из алюминия и дюралюминия. Размечать алюминиевые и дюралюминиевые детали при помощи чертилки не разрешается, так как при нанесении рисок разрушается защитный слой и создаются условия для появления коррозии.
Точная разметка выполняется теми же приемами, как и обычная разметка, но применяют более точные измерительные и разметочные инструменты. Поверхности размечаемых заготовок тщательно очищают и покрывают тонким слоем раствора медного купороса. Мел применять для окраски не рекомендуется, так как он быстро стирается, прилипает к рукам и загрязняет инструмент.
При нанесении рисок пользуются штангенрейсмасом с точностью 0,05 мм, а установку и выверку заготовок производят по индикатору. Более точную установку можно получить, применяя плоскопараллельные меры длины (плитки), закрепляя их в специальные державки. Риски проводят неглубокие, а накернивание производят острозаточенным кернером с тремя ножками, расположенными под углом 90°.
Брак при разметке
Наиболее частыми видами брака при разметке являются:
1)	несоответствие размеров размеченной заготовки данным чертежа, что происходит из-за невнимательности разметчика или неточности разметочного инструмента;
2)	неточность установки рейсмаса на нужный размер. Причиной такого брака является невнимательность или неопытность разметчика, грязная поверхность плиты или заготовки;
3)	небрежная установка заготовки на плите в результате неточной выверки плиты;
4)	установка заготовки на невыверенную плиту.
168
Техника безопасности
Необходимо надежно устанавливать плиту. После работы на чертилки рейсмасов должны быть надеты защитные пробки, пользоваться исправными приспособлениями.
Вопросы для самопроверки
1.	Как выбирают базы при разметке?
2.	Составьте план для разметки заготовки по рабочему чертежу.
3.	Как при разметке отверстий в литых заготовках найти центр отверстия?
4.	Когда применяют разметку по шаблону?
Глава XIV
РУБКА
§ 1. ПОНЯТИЕ О РУБКЕ
Рубкой называется слесарная операция, при которой с помощью режущего инструмента (зубила) с заготовки или детали удаляются лишние слои металла или заготовка разрубается на части.
Рубка производится в тех случаях, когда по условиям производства станочная обработка трудно выполнима или нерациональна и когда не требуется высокой точности обработки.
Рубка применяется для удаления с заготовки больших неровностей, снятия твердой корки, заусенцев, острых углов кромок на литых и штампованных деталях, для вырубания шпоночных пазов, канавок, для разделки трещин в деталях под сварку (разделка кромок). Кроме того, рубка применяется тогда, когда необходимо от пруткового, полосового, или листового материала отрубить какую-то часть.
Заготовку перед рубкой закрепляют в тиски. Крупные заготовки рубят на плите или наковальне, а особо крупные на том месте, где они находятся.
В зависимости от назначения обрабатываемой детали рубка может быть чистовой и черновой. В первом случае зубилом за один проход снимают слой металла толщиной от 0,5 до 1 мм, во втором — от 1,5 до 2 мм. Точность обработки, достигаемая при рубке, составляет 0,4—1,0 мм.
§ 2. СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ
При рубке инструмент срезает стружку или разрезает металл на части. Прежде чем рассмотреть операции рубки, необходимо кратко ознакомиться с некоторыми сведениями о процессе резания металлов. Знание основных законов резания металлов поможет слесарю эффективно использовать слесарные металлорежущие инструменты.
На обрабатываемой заготовке различают следующие поверхности: обрабатываемую, обработанную и поверхность резания.
Обрабатываемой поверхностью называется поверхность, с которой будет сниматься слой материала (стружка).
Обработанной поверхностью называется поверхность, с которой снят слой металла (стружка).
Поверхностью резания называется поверхность, образуемая на обрабатываемой заготовке непосредственно режущей кромкой. Поверхность резания является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.
171
Если посмотреть на острие
Рис. 88. Клии:
а — нож, б — работа ножа, в — зубило
Плоскостью резания называется плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через режущую кромку инструмента
Форма режущей части (лезвия) любого металлорежущего инструмента представляет собой клин, заточенный с определенными углами (зубило, резец), или несколько клиньев (ножовочное полотно, метчик, плашка, фреза, напильник).
зжа (рис. 88, а), которым строгают деревянный колышек (рис. 88, б), то будет видна клинообразная форма, которая образуется боковыми поверхностями ножа. Угол между двумя поверхностями ножа составляет примерно 5°.
Зубило представляет собой простейший режущий инструмент, в котором форма клина особенно четко выражена (см. рис. 88, в).
В зависимости от того, как будет заострен режущий клин, как он будет установлен по отношению к плоскости (поверхности) детали и как будет направлена сила, двигающая клин в слое металла, можно получить наибольший или наименьший выигрыш в затрате труда, в качестве обработки, а также в количестве израсходованных инструментов.
Чем острее клин, т. е. чем меньше угол, образованный его потребуется для его углубления установлены определенные углы
заострения режущих инструментов для различных металлов. Элементы и геометрическая форма режущей части зубила изображены на рис. 89.
Поверхность, по которой сходит стружка, называется передней поверхностью (гранью).
Поверхность зубила, обращенная к обработанной заготовке, называется задней поверхностью.
Линия, находящаяся на пересечении передней и задней поверхностей, называется режущей кромкой (лезвием).
Угол а, заключенный между обработанной поверхностью и задней поверхностью инструмента, называется задним углом.
сторонами, тем меньшее усилие в материал.
Теорией и практикой резания
172
Этот угол уменьшает трение задней поверхности инструмента об обработанную поверхность.
Угол р между передней и задней поверхностями инструмента называется углом заострения. Величину угла заострения выбирают в зависимости от твердости обрабатываемого материала и инструмента.
Рис. 89. Углы клина:
а — задний угол, — угол заострения, у — передний угол, 5 — угол резання
Если инструмент будет иметь угол заострения, не соответствующий твердости обрабатываемого металла, то он будет ломаться (крошиться) или мять, а не резать металл.
Угол у, заключенный между перпендикуляром к обрабатываемой поверхности и передней поверхностью инструмента, называется передним углом. Чем больше передний угол у инструмента, тем меньше угол заострения и тем, следовательно, меньше будет усилие резания, но менее прочной будет режущая его часть. Таким образом, при резании основное значение имеет угол между передней поверхностью и обработанной поверхностью, называемый углом резания 3, он равен сумме угла заострения и заднего угла. Для обработки твердых металлов угол резания должен быть больше, чем для обработки мягких металлов.
Задний угол инструмента должен быть очень небольшим, чтобы не ослабить его режущую часть. Для зубил он равен примерно 5°. Если зубило наклонить под большим углом, оно врежется в обрабатываемую поверхность, при меньших углах — зубило скользит, не производя резания.
Действие клинообразного инструмента на обрабатываемый металл изменяется в зависимости от положения клина и от направления действия силы Р.
Различают два основных вида работы клина:
1. Ось клина и направление действия силы Р перпендикулярны к поверхности заготовки. В этом случае заготовка разрубается.
173
2. Ось клина и направление действия силы Р образуют с поверхностью заготовки угол меньше 90°, в этом случае с заготовки снимается стружка.
При работе клина его передняя поверхность сжимает находящийся перед нею слой металла, отдельные его частицы смещаются относительно друг друга; когда напряжение в металле превысит прочность металла, происходит сдвиг, скалывание его частиц, в результате чего образуется стружка.
Различают следующие виды стружки:
сливная, которая образуется при обработке вязких металлов (мягкая сталь, медь, алюминий) и имеет вид непрерывной завивающейся в спираль ленты без зазубрин; скалывания (ступенчатая) образуется при обработке более твердых сплавов металлов (сталь) и имеет вид ленты, ее одна сторона, обращенная к обработанной поверхности, гладкая, блестящая, а противоположная — с ярко выраженными отдельными и прочно связанными между собой элементами; надлома образуется при обработке хрупких и твердых материалов — чугуна, бронзы ит. п., состоит из отдельных, как бы выломанных элементов, разнообразных по форме и не связанных или очень слабо связанных между собой.
§ 3. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ РУБКИ
Слесарное зубило. Слесарное зубило представляет собой металлический стержень, изготовленный из инструментальной углеродистой стали У7А, иногда из стали У7 и У8А. Зубило состоит из трех частей: рабочей, средней и ударной
Рис. 90. Слесарные зубила: а — зубило, б — крейцмейсель, в — канавочник
(рис. 90, а). Рабочая часть 2 зубила представляет собой стержень с клиновидной режущей частью 1 на конце, заточенной под определенным углом. Ударная часть 4 сделана суживающейся кверху, вершина ее закруглена. Угол заострения (угол между боковыми гранями) выбирается в зависимости ог твердости обрабатываемого металла. За среднюю часть 3 зубило держат при рубке. Рекомендуемые углы заострения зубила для некоторых мате-
174
для твердых материалов (твердая сталь, бронза,
чугун)............................................. 70°
для материалов средней твердости (сталь)...	60°
для мягких материалов (медь, латунь)................. 45°
для алюминиевых сплавов.............................. 35°
для титановых сплавов................................ 45°
Зубило изготовляют длиной 100; 125; 150; 175 и 200 мм, ширина режущей кромки соответственно равна 5; 10; 15; 20 и 25 мм.
Рабочая часть зубила на длине 0,3—0,5 мм L закаливается и отпускается до твердости HRC 52—57, а ударная часть на длине 15—25 мм — до твердости HRC 32—40.
При испытании зубила на прочность и стойкость им отрубают зажатую в тиски стальную полосу марки Ст. 6 толщиной 3 мм и шириной 50 мм. После испытания на лезвии зубила не должно быть вмятин, выкрошенных мест и заметных следов затупления.
Степень закалки зубила можно определить личным напильником, которым проводят по закаленной части зубила. Если при этом напильник не снимает стружку с закаленной части зубила (на ней остаются лишь едва заметные риски), закалка зубила выполнена хорошо.
Крейцмейсель. Крейцмейсель отличается от зубила более узкой режущей кромкой, предназначен для вырубания узких канавок и шпоночных пазов, срубания заклепок и т. п. Однако довольно часто им пользуются для срубания поверхностного слоя с широкой чугунной плиты: сначала крейцмейселем прорубают канавки, а оставшиеся выступы срубают зубилом. Материалы для изготовления крейцмейселя и углы заострения, твердость рабочей и ударных частей те же, что и для зубила.
Для вырубания профильных канавок—полукруглых, двугранных и т. п. применяют специальные крейцмейсели, называемые канавочниками (рис. 90, е), отличающиеся от крейцмейселя только формой режущей кромки. Канавочники изготовляют из стали У8А длиной 80; 100; 120; 150; 200; 300 и 350 мм.
Заточка зубил и крейцмейселей производится на обычном заточном станке (рис. 91). Для заточки зубило или крейцмейсель накладывают на подручник Уис легким нажимом медленно передвигают по всей ширине абразивного круга, периодически поворачивая инструмент то одной, то другой стороной. Следует не допускать сильных нажимов на затачиваемый инструмент, так как это приводит к перегреву режущей кромки, в результате чего лезвие теряет первоначальную твердость.
Заточку лучше всего вести с охлаждением водой, в которую добавлено 5% соды, или на мокром круге. Несоблюдение этого условия вызывает повышенный нагрев, отпуск и уменьшение твердости инструмента, а следовательно, и стойкости в работе. Боковые грани после заточки должны быть плоскими, одинаковы-
175
ми по ширине и с одинаковыми углами наклона. Величина угла заострения проверяется шаблоном, представляющим собой пластинку с угловыми вырезами 70; 60; 45°.
Рис. 91. Заточка зубила (а), зазор между подручником и кругом (б)
Запрещается затачивать на станке инструмент без подручника и с открытым кожухом 3. При заточке защитный экранчик 2
б)
Рис. 92. Молотки:
а — с квадратным бойком, 6 — с круглым бойком, в — с вставками из мягкого металла, г — деревянный (киянка), д — расклинивание ручек молотка; 1 — ударная часть (боек), 2 — клин. 3 — носок, 4 — рукоятка
должен быть опущен.
Иногда делают двойную заточку зубила, т. е. одна грань затачивается под углом 35°, а вторая—под углом 70°. При такой заточке можно рубить мягкий и твердый металл.
Закалка зубил и крейцмейселей, изготовленных из стали У7А, осуществляется нагревом до 780—800° С и с охлаждением в воде или масле; с последующим отпуском при температуре 160— 180°С.
Слесарные молотки. Молоток является ударным инструментом для нанесения ударов при рубке, правке, гибке и других слесарных операциях.
Слесарные молотки изготовляются (ГОСТ 2310—54) двух типов: тип А— с квадратным бойком (рис. 92, а) и тип Б — с круглым бойком (рис. 92, б).
Основной характеристикой молотка является его вес. Молотки типа А изготовляют ве
176
сом 200; 400; 500; 600; 800 и 1000 г, а молотки типа Б — весом 50; 100; 200; 500; 600; 800 и 1000 г.
При неточных ударах молоток с квадратным бойком оставляет вмятины на поверхности обрабатываемого материала, но изготовление их проще, чем молотков с круглым бойком.
Изготовляются молотки из стали марок 50 и 40Х и инструментальной углеродистой стали марок У7 и У8. В средней части молотка имеется отверстие овальной формы, служащее для крепления рукоятки.
Рабочие части молотка — боек квадратной или круглой формы и носок клинообразной формы термически обрабатывают до твердости HRC 49— 56.
Молотки с квадратным бойком 50; 100; 200 г применяются для выполнения разметочных, инструментальных работ, 400 и 500 г — для слесарных работ и 600; 800; 1000 г — для ремонтных работ. Для тяжелых работ применяют молотки весом от 4 до 16 кг, называемые кувалдами.
Рукоятки молотка по ГОСТ 2309—54 делают из наиболее твердых и упругих пород дерева (березы, бука, кизила, рябины, дуба, клена, граба и др.). Рукоятки должны быть без сучков и трещин, а поверхность ручки — гладкой, без бугорков и неровностей.
Рукоятка имеет овальное сечение, отношение малого сечения к большому 1 : 1,5, т. е. свободный конец в 1,5 раза толще конца, на который насаживается молоток.
В зависимости от веса молотка рекомендуются следующие длины рукояток:
для легких молотков до 400 г: 200; 250; 300 мм;
для средних молотков 500—600 г; 320; 360 мм;
для тяжелых молотков 800—1000 г; 360; 400; 500 мм.
Конец, на который насаживается молоток, расклинивается деревянным клином, смазанным столярным клеем, или же металлическим клином, на котором делают насечки (ерши). Толщина клиньев 2—6 мм. Если отверстие молотка имеет только боковое расширение, забивают один продольный клин, если же расширение идет вдоль отверстия, то забивают два клина (рис. 92, д) и, наконец, если расширение отверстия направлено во все стороны, забивают три стальных или три деревянных клина, располагая два параллельно, а третий перпендикулярно к ним. Правильно насаженным считается такой молоток, у которого ручка образует прямой угол с осью молотка.
Помимо обычных стальных молотков, в некоторых случаях, например, при сборке машин, употребляются так называемые мягкие молотки со вставками из красной меди, фибры или свинца (рис. 92, в). При ударах, наносимых мягким молотком, поверхность материала заготовки не повреждается.
177
В некоторых случаях, в особенности при изготовлении изделий из тонкого листового железа, применяются деревянные молотки — киянки (рис. 92, г).
§ 4. ТЕХНИКА РУБКИ
Для рубки следует выбирать возможно более прочные и тяжелые тиски (предпочтительно стуловые) с шириной губок не менее 130— 150 мм. Правильное держание (хватка) инструмента при рубке имеет большое значение.
Рис. 93. Положение работающего: а — положение корпуса, б — положение ног
Зубило берут в левую руку на расстоянии 20—25 мм от конца ударной части (рис. 93, а). Левая рука должна только держать зубило в определенном положении, сильно сжимать в руке зубило не следует.
Зубило нужно держать с наклоном, под углом 25—30° по отношению к обрабатываемой поверхности, а лезвие должно лежать на линии слоя металла, намеченного к снятию. При меньшем угле наклона зубило будет скользить, а не резать, а при большем — углубляться в металл и давать большую неровность.
Левая нога выставляется на полшага вперед так, чтобы ступни образовали бы угол 70° (рис. 93, б).
Стоять у тисков нужно прямо, не сгибаясь, вполоборота к тискам. Во время рубки смотреть нужно на режущую часть зубила, а не на боек, как это часто делает ученик-слесарь, и следить за правильным положением лезвия зубила. Удары должны наноситься по центру бойка сильно, уверенно и метко.
Молоток берут правой рукой за рукоятку на расстоянии 15—30 мм от ее конца. Рукоятку охватывают пятью пальцами и крепко прижимают к ладони, большой палец накладывают на
178
указательный. Все пальцы остаются в этом положении как при замахе, так и при ударе (см. рис. 93, а).
При другом способе рубки в начале замаха, когда рука движется вверх, рукоятка молотка обхватывается всеми пальцами, а при дальнейшем подъеме руки вверх мизинец, безымянный и средний пальцы постепенно немного разжимают, поддерживая наклоненный назад молоток; затем при движении руки вниз снова их сжимают. В результате получается сильный, резкий удар молотком.
Сила удара молотка по зубилу зависит от веса молотка, величины замаха и скорости движения руки. Тяжелый молоток увеличивает силу удара по зубилу, но быстро утомляет рабочего. Молоток выбирают в зависимости от размера зубила и толщины снимаемой стружки (обычно толщина стружки составляет 1—2 мм) из расчета 40 г веса молотка на 1 мм ширины лезвия зубила. При работе крейцмейселем вес молотка выбирают из расчета 80 г на 1 мм ширины лезвия.
При выборе молотка учитывают также и физическую силу рабочего. Вес молотка для ученика должен быть 400 г, для молодого рабочего 16—17 лет — 500 г, для взрослого рабочего — 600—800 г.
Первое время, пока нет достаточного навыка, начинающий рабочий, опасаясь промахнуться и не попасть по ударной части, боится наносить сильные удары (особенно после первого удара молотком не по зубилу, а по руке). Поэтому первоначально нужно добиться, чтобы удар по зубилу был метким, т. е. таким, при котором центр бойка молотка попадает в центр ударной части, а рукоятка молотка образует прямой угол с осью зубила. Несоблюдение этого правила ослабляет силу удара и способствует косому удару, при котором молоток соскальзывает с ударной части и может повредить РУКУ-
Вначале ученик должен делать не более 40 ударов в минуту, постепенно доводя до 60.
Существенное влияние на качество и производительность рубки оказывает характер удара молотком. Удар может быть кистевым, локтевым или плечевым (рис. 94).
Кистевой удар производят силой движения кисти руки. Такой удар применяют при легкой рубке: снятии тонких слоев металла, удалении небольших неровностей и т. д.
Локтевой удар производят силой локтевого движения руки. Это обычный вид удара, который применяется при снятии большого слоя металла (прорубание канавок, пазов и т. и.), разрубании прутков.
При плечевом ударе локоть правой руки во время замаха не сгибают, руку поднимают вверх так, чтобы кисть доходила до уровня уха. В конце замаха расслабляют пальцы и удар завершают распрямлением кисти, причем одновременно с этим
179
сжимают пальцы. Удар должен осуществляться не за счет излишних мускульных усилий, ведущих к быстрому утомлению, а вследствие ускоренного падения молотка. В момент нанесения удара рукоятка молотка должна быть прочно зажата пальцами; слабо удерживаемый молоток при неточном ударе будет отскакивать в сторону.
Рис. 94. Замах молотка при рубке: а — кистевой, б — локтевой, в — плечевой
Этот удар является самым сильным и применяется при срубании слоя стружки большого сечения, разрубания прутков и т. и.
Производительность рубки зависит от сечения срубаемого слоя материала за один проход, твердости обрабатываемого материала, силы рабочего и веса молотка.
С целью повышения производительности и устранения возможности брака при рубке необходимо выполнять следующие правила:
1)	слой большого сечения следует срубать в два приема, сначала предварительно (грубо) 1,5—2 мм, а затем окончательно 0,5—1 мм;
2)	при рубке широкой поверхности вначале нужно прорубить канавки крейцмейселем, а затем срубить материал между канавками зубилом;
3)	при рубке хрупких металлов (например, чугуна, бронзы) следует предупредить возможность откалывания края детали. Для этого рекомендуется перед рубкой сделать на детали со всех сторон фаски или же производить рубку легкими ударами от края к середине;
4)	при рубке вязких материалов (медь, мягкая сталь и т. и.) лезвие зубила периодически нужно обтирать тряпкой, смазанной машинным маслом, или же охлаждать мыльной водой. Хрупкие металлы следует рубить без смазки;
5)	перед концом рубки необходимо ослаблять силу удара.
180
При рубке металла по уровню губок тисков материал крепко зажимают в тисках так, чтобы срубаемый слой был расположен параллельно и немного выше губок тисков. Зубило устанавливается под углом 25—30° по отношению к губкам тисков (рис. 95, а). После снятия первого слоя металла обраба
тываемая деталь переставляется выше губок тисков на 1,5—2 мм и срубает следующий слой и т. д.
Рубка по разметочным рискам (рис. 95, б) является более трудной операцией. На заготовке предварительно наносят риски, а на двух противоположных торцах делают скосы (фаски под углом 45°), которые облегчают установку зубила и предупреждают откалывание края при рубке хрупких материалов. Заготовку зажимают в тисках так, чтобы были видны разметочные риски. Рубку производят в несколько приемов — первый удар наносится при горизонтальном положении зубила; дальнейшая рубка выполняется при наклоне зубила на 25—30°. Толщина срубаемого каждого слоя 1,5—2 мм, толщина последнего чистового слоя 0,5 мм.
Рубка широких плоскостей (рис. 96)
Рис. 95. Рубка металла: а- по уровню губок тисков, б — по разметочным рискам
осуществляется в два приема:

сначала крейцмейселем прорубают канавки, а затем зубилом срубают оставленные выступы. На заготовке предварительно у двух
противоположных сторон делают скосы под углом
а)	б>
Рис. 96. Рубка широких поверхностей: а — прорубание канавок крейцмейселем, б —срубание выступов зубилом
181
30—45 , а на ее поверхности наносят риски, расстояние между которыми равно ширине режущей кромке крейцмейселя.
Затем крейцмейселем предварительно прорубают узкие канавки, а зубилом срубают оставшиеся между канавками выступы. После срубания выступов производят окончательную обработку. Такой способ (предварительное прорубание канавок на широких деталях) значительно облегчает и ускоряет процесс рубки. На заготовках из чугуна, бронзы и других хрупких металлов во из-
а))	в)
Рис. 97. Рубка круглого металла (а), рубка листового металла (б)
бежание откалывания краев делают фаски на расстоянии 0,5 мм от разметочной риски.
азрубание	пруткового
материала производится на плите (рис. 97, а). На прутке мелом наносят круговые риски, указывающие место разруба. Зубило ставят на риску вертикально. Сначала легкими ударами молотка по зубилу надрубают пруток, а
затем сильным ударом рубят с одной стороны, перево-
рачивают пруток на 180° и рубят с другой стороны. После того как большая часть сечения надрублена, пруток обламывают.
Рубку толстого полосового материала осуществляют также сначала с одной стороны, а потом с другой. После этого металл ломают, изгибая
его то в одну, то в другую сторону.
Вырубание заготовок из листового материала (рис. 97, б) выполняют в такой последовательности: сначала по шаблону или по чертежу детали на листе наносят риски, после этого лист кладут на плиту. Листовой металл толщиной до 2 мм обычно разрубают с одного удара, поэтому под него надо подкладывать прокладку из мягкой стали. Вырубание из листа толщиной 3 мм ведут в три приема: 1) делают надрубку контура заготовки, 2) вторично рубят заготовку по контуру, нанося по зубилу сильные удары, 3) лист поворачивают другой стороной и по ясно обозначенному контуру окончательно вырубают заготовку.
При толщине листового металла свыше 8 мм вырубить заготовку описанными способами очень трудно. В этом случае по контуру сверлят отверстия. Линию разреза проводят рядом с линией чистовой обработки на расстоянии немного больше половины диаметра сверла. На линии разреза кернером намечают центры на расстоянии друг от друга на 0,5— 1 мм больше диаметра сверла и по ним сверлят отверстия.
Вырубание криволинейных смазочных канавок и пазов (рис. 98) производится следующим образом. Сначала на поверх
182
ности наносят риски, затем крейцмейселем за один проход прорубают канавки глубиной 1,5—2 мм. Образованные после рубки
неровности устраняют канавочником, придавая канавкам одина-
ковую ширину и глубину по всей длине заготовки.
При рубке цветных сплавов рекомендуется зубила	слегка
смачивать мыльной водой или протирать промасленной тряпкой, а при рубке алюминия — скипидаром. Это способствует увеличению срока службы зубила до переточки.
Перерубание чугунных труб производят зубилом или крейцмейселем. Сначала на трубе наносят линию переруба, затем кладут трубу на деревянные подкладки (рис. 99, а). Строго воспрещается перерубать трубы на весу, так как в этом случае в местах рубки могут по
явиться продольные тре
щины.
При перерубании трубу постепенно поворачивают вокруг оси. После нескольких полных оборотов надрубленная часть трубы легко отделяется.
а)
Рис. 99. Перерубание чугунных труб: а — иа деревянной подкладке, б — с деревянными пробками (клиньями)
183
При перерубании чугунных труб больших диаметров сначала рекомендуется обозначить линию переруба, по которой затем на равных расстояниях одно от другого наносят керны и сверлят сквозные отверстия. В отверстия забивают деревянные пробки (клинья) (рис. 99, б). Затем зубилом или крейцмейселем перерубают все перемычки, поворачивая трубу вокруг оси.
§ 5.	МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РУБКИ
Ручная рубка — трудоемкая и малопроизводительная операция. К ней следует прибегать тогда, когда нельзя применить станочную обработку (строгание, фрезерование и др.).
Для механизации процесса рубки используют пневматические или электрические рубильные молотки; специальные инструменты и приспособления; специальные станки, на которых операция рубки выполняется в 8—10 раз быстрее, чем вручную.
Рис. 100. Рубка пневматическим молотком применяют специальные зуб:
При рубке пневматический молоток держат двумя руками: правой рукой за рукоятку, а левой за конец ствола, направляя зубило по линии рубки (рис. 100). Включать молоток в работу следует после того, как инструмент режущей кромкой нажат на обрабатываемую поверхность.
В качестве инструмента для рубки пневматическим молотком :а. Производительность рубки при
пользовании механизированным инструментом повышается в 4—5 раз.
В электрических молотках вращение вала электродвигателя, вмонтированного в корпус, преобразуется в возвратно-поступательное движение ударника, на конце которого закреплено зубило или другой инструмент.
Наша промышленность выпускает различные типы пневматических рубильных молотков. Молоток МР-4 предназначен для легкой рубки: число ударов в минуту — 3500, мощность—0,54хвт, ход ударника — 41 мм. МР-5 используют для средней рубки: число ударов в минуту — 2200, мощность — 0,43 квт, ход ударника — 71 мм. МР-6 применяют для тяжелой рубки: с числом ударов 1600, ход ударника — 106 мм, мощность — 0,42 квт.
Правила техники безопасности
При рубке металлов следует выполнять следующие правила техники безопасности-
1)	рукоятка молотка должна быть хорошо закреплена и не должна иметь трещин;
184
2)	при рубке зубилом и крейцмейселем слесарю необходимо пользоваться защитными очками;
3)	при рубке твердого и хрупкого металла следует обязательно использовать ограждение: сетку, щиток;
4)	для предохранения рук от повреждений (при неудобных работах, а также в период обучения) на зубило следует надевать предохранительную резиновую шайбу, а на кисть руки — предохранительный козырек.
Вопросы для самопроверки
1.	Как затачиваются слесарное зубило и крейцмейсель для рубки различных материалов?
2.	Перечислите правила техники безопасности при рубке.
3.	Как влияет угол заострения, задний и передний углы на процесс рубки?
4.	Какие механизированные инструменты при рубке применяются в вашей мастерской?
Глава XV
ПРАВКА И ГИБКА
§ 1. ПРАВКА
Поступающие для обработки заготовки из полосового, пруткового или листового материала бывают погнутые, кривые, покоробленные или имеют выпучины, волнистость и т. д. Слесарная операция, при которой таким заготовкам или детали ударами молотка или давлением пресса придают правильную геометрическую форму, называется правкой.
Править можно заготовки или детали из пластичных металлов и сплавов (сталь, медь, латунь и т. д.). Заготовки или детали из хрупких металлов править нельзя. Правят также заготовки или детали после термической обработки, сварки и паяния.
Листовой материал и заготовки из него могут быть покороблены как по краям, так и в середине, иметь изгибы и местные неровности в виде вмятин и выпучин различных форм. При рассмотрении деформированных заготовок легко заметить, что вогнутая сторона их короче выпуклой. Волокна на выпуклой стороне растянуты, а на вогнутой сжаты.
Металл подвергается правке как в холодном, так и в нагретом состоянии. Выбор способа зависит от величины прогиба, размеров изделия, а также характера материала. Правку в нагретом состоянии производят в интервале температур 800—1000°С (для Ст. 3) и 350— 470°С (для дюралюминия). Выше нагрев не допускается, так как может привести к пережогу металла.
Правка с нагревом детали до 140—150° называется правкой с подогревом.
Правка может выполняться ручным способом — на стальной или чугунной плите, или на наковальне и машинным — на правильных вальцах, прессах.
Правильная плита. Правильная плита должна быть достаточно массивной. Вес плиты должен быть не менее, чем в 80— 150 раз больше веса молотка.
Правильные плиты изготовляются из стали или серого чугуна монолитными или с ребрами жесткости.
Плиты бывают следующих размеров: 400X400; 750X1000; 1000X1500; 1500Х 2000; 2000x2000; 1500X3000 мм. Рабочая поверхность плиты должна быть ровной и чистой.
Устанавливают плиты на металлических или деревянных подставках, которые должны обеспечить, кроме устойчивости, и горизонтальность положения.
Молотки. Для правки применяют молотки с круглым гладким полированным бойком (см. рис. 92, б).
186
Для правки закаленных деталей (рихтовки) применяются молотки с квадратным бойком (весом 400—500 г) из стали У10. Хорошо зарекомендовали себя рихтовальные молотки, оснащенные твердым сплавом, корпус которого выполняется из стали У7 и У8. В рабочие концы молотка вставляют пластинки твердого сплава ВК8 и ВК6. Рабочая часть бойка затачивается и доводится по радиусу 0,05—0,1 мм.
Молотки с вставными бойками из мягких металлов (см. рис. 92, в). Такие молотки применяются при правке деталей с окончательно обработанной поверхностью и деталей или заготовок из цветных металлов и сплавов. Вставные бойки могут быть медные, свинцовые, а также деревянные.
Гладилки (деревянные или металлические бруски) применяются при правке тонкого листового и полосового металла.
Техника правки
Кривизну деталей проверяют на глаз или же по зазору между плитой и уложенной на нее деталью. Изогнутые места отмечают мелом.
При правке нужно правильно выбирать места, по которым следует наносить удары. Удары должны быть по силе, соразмерны с величиной кривизны и постепенно уменьшаться по мере перехода от наибольшего изгиба к наименьшему. Правка считается законченной, когда все неровности исчезнут и деталь станет прямой, что можно определить наложением линейки. Править деталь нужно на плите или надежных подкладках, исключающих возможность соскальзывания детали при ударе.
Правка полосового металла. Осуществляется в следующем порядке. Обнаруженный изгиб отмечают мелом, после чего искривленную деталь берут за конец левой рукой и кладут на плиту или наковальню выпуклой частью кверху. В правую руку берут молоток и наносят сильные удары по наибольшей выпуклости, уменьшая их по мере выпрямления полосы, и заканчивают правку легкими ударами (рис. 101, а).
При правке полосу по мере необходимости надо поворачивать с одной стороны на другую, а закончив правку широкой стороны, приступать к правке ребра. Для этого поворачивают полосу на ребро и наносят вначале сильные удары, а по мере устранения кривизны — все слабее и слабее в направлении от вогнутой части к выпуклой. После одного-двух ударов полосу следует поворачивать с одного ребра на другое.
Результаты правки (прямолинейность заготовки) проверяют на глаз, а более точно — на разметочной плите по просвету или наложением линейки на полосу.
Выправленный материал может иметь дефекты, в основном из-за неправильного определения места, по которому наносились
187
удары, из-за неравномерной силы удара, отсутствия меткости удара.
Края заготовок, отрезанных на станках, обычно имеют коробления и волнистую форму. Перед правкой покоробленные места обводят мелом или простым карандашом. После этого заготовку кладут на плиту, прижимают ее левой рукой, а правой наносят удары молотком рядами по всей длине полосы, постепенно переходя от нижней кромки к верхней. Сначала наносят сильные удары, а по мере перехода к верхнему краю с меньшей силой, но чаще.
Рис. 101. Приемы правки металла: а — полосового, б — листового, в — топких листов молотками (киянками), г — гладилками
Правка листового металла. Это более сложная операция. Выпуклости чаще всего имеются на всей поверхности листа или же находятся в середине, поэтому при правке нельзя наносить удары молотком по выпуклому месту, так как от этого выпуклости не только не уменьшатся, а, наоборот, еще больше увеличатся.
Перед тем как приступить к правке листовых заготовок с выпучинами, нужно установить, где больше вытянут металл, и выпуклые места обвести карандашом или мелом. После этого положить заготовку на опорную плиту так, чтобы она лежала всей поверхностью на плите и края ее не свешивались. Затем, поддерживая лист левой рукой, правой наносят удары молотком от края листа в направлении к выпуклости, как показано стрелками на рис. 101, б. Ровная часть листа будет вытягиваться, а выпуклость постепенно исчезать. По мере приближения к выпуклости удары должны наноситься все чаще и слабее.
188
Во время правки необходимо следить за тем, улучшается ли поверхность листа, не остаются ли на нем следы от ударов молотка и уменьшается ли выпуклость.
Тонкие листы правят легкими деревянными молотками-киянками (рис. 101, в), медными, латунными или свинцовыми молотками, а очень тонкие листы кладут на ровную плиту и выглаживают гладилками — металлическими или деревянными брусками (рис. 101, г)-
Правка пруткового материала. Короткие прутки правят на правильных плитах, нанося молотком удары по выпуклым местам и искривлениям. Устранив выпуклости, добиваются прямолинейности, нанося легкие удары по всей длине прутка и поворачивая его левой рукой. Прямолинейность проверяется на глаз или по просвету между плитой и прутком.
Сильно пружинящие, а также очень толстые заготовки правят на двух призмах, нанося удары через мягкую прокладку во избежание забоин на заготовке. Если же усилия, развиваемые молотком, недостаточны для правки, то применяют ручные или механические прессы. В этом случае заготовку устанавливают на призмы выпуклой частью вверх.
Правка с подогревом. Профильный металл (уголки, швеллера, тавры, двутавры), пустотелые валы, толстую листовую сталь, поковки правят с нагревом изогнутого места (выпуклости) паяльной лампой или сварочной горелкой до вишнево-красного цвета; окружающие же выпуклость слои металла охлаждают сырым асбестом или мокрыми тряпками.
Правка (рихтовка) закаленных деталей. После закалки стальные детали иногда коробятся. Правка закаленных деталей называется рихтовкой. Точность рихтовки может быть достигнута в пределах 0,01— 0,05 мм.
В зависимости от характера рихтовки применяют различные
Рис. 102, Приемы правки (рихтовки): а — тонких деталей, б — угольника при изменении угла меньше 90°, в — угольника при изменении угла больше 90°
189
молотки. При рихтовке точных деталей, на которых следы ударов молотка не допустимы, используют мягкие молотки (из меди, свинца). Если же при рихтовке приходится вытягивать, удлинять металл, применяют стальные молотки весом от 200 до 600 г с за-
Рис. 103. Механизация правки:
а — иа ручных вальцовках, б — правильных вальцах, в — валки для сортового материала; 4 — верхняя траверса, 2 — верхние опорные ролики, 3 — рабочие валки, 4 — нижние опорные ролики, 5 — нижняя траверса
каленным бойком или специальные рихтовальные молотки с закругленной узкой стороной бойка. Деталь при этом лучше располагать не на плоской плите, а на рихтовальной бабке.
Изделия толщиной не менее 5 мм, если они закалены не насквозь, а только на глубину 1—2 мм, имеют вязкую сердцевину, поэтому рихтуются сравнительно легко; их нужно рихтовать, как сырые детали, т. е. наносить удары по выпуклым местам.
190
Изделия тоньше 5 мм всегда закаливают насквозь, поэтому рихтовать их нужно не по выпуклым, а, наоборот, по вогнутым местам (рис. 102, а). Волокна вогнутой части детали растягиваются, удлиняются от ударов молотка, а волокна выпуклой части сжимаются, и деталь выпрямляется.
На рис. 102, б показана правка угольника, у которого после закалки изменился угол между полками. Если угол стал меньше 90°, то удары молотком наносят у вершины внутреннего угла, если же угол стал больше 90° (рис. 102, в), то удары наносят у вершины наружного угла.
В случае коробления изделия по плоскости и по узкому ребру рихтовку выполняют отдельно — сначала, по плоскости, а потом по ребру.
Механизация правки. Ручная правка является малопроизводительной операцией, и к ней прибегают в тех случаях, когда правят небольшие партии деталей. В основном на предприятиях применяется машинная правка, выполняемая на ручных вальцовках (рис. 103, а), правильных вальцах и прессах, а также на специальных приспособлениях.
Правильные вальцы (рис. 103, б) имеют валки, которые вращаются в разные стороны. Заготовка подается в валки, затягивается и, проходя между ними, выпрямляется.
Для правки листового металла применяют вальцы с круглыми валками, для правки сортового материала (угольников, швеллеров и т. п.) используют валки с ручьями по профилю выпрямляемого металла (рис. 103, в).
Правильные прессы применяются для правки металла толщиной до 25 мм. Пруток или полосу укладывают в опорную колодку выпуклостью вверх. Правку производят пуансоном, установленным на ползуне, который получает движение от механического или гидравлического привода.
§ 2. ГИБКА
Слесарю часто приходится изгибать полосы, прутки, изготовлять угольники, петли, скобы и т. п. под определенным углом и радиусом загиба.
Как правило, длина заготовки указывается на чертеже. В тех случаях, когда длина заготовки не указана, профиль следует разбить на участки, определить длину каждого из них и суммировать. Например, нужно определить длину заготовки из полосового металла для угольника. Длина угольника состоит из трех участков — двух прямолинейных и криволинейного. Длина прямолинейных участков определяется по чертежу, а длину криволинейного находят по формуле
__ т.га°
180° ’
191
Рис. 104. Гибка двойного угольника в тисках:
1 — заготовка. 2 — тиски, 3 — нагубники,
4 —подкладка
где г — радиус загиба, мм;
а — угол загиба, град', л= 3,14 .
Длину заготовки для кольца с наружным диаметром 100 мм определяют по формуле
I = tzd = 3,14 х 100= 314 мм.
Гибка двойного угольника (рис. 104). Операция производится после разметки листа, вырубки заготовки, правки ее на плите и опиловки по ширине в размер по чертежу. Подготовленную таким образом заготовку 1 зажимают в тисках 2 между нагубниками 3 и загибают первую полку угольника,
а затем заменяют один нагубник бруском-подкладкой 4 и загибают вторую полку . По окончании гибки концы угольника опиливают напильником в размер и снимают заусеницы.
Гибка деталей под углами, не равными 90°. Такие детали подвергают гибке на специальных оправках, размеры и форма которых соответ
ствуют размерам и форме детали.
Гибка скобы. В этом случае используют оправку цилиндрической формы. Диаметр оправки должен соответствовать размеру паза скобы. Удары при гибке должны наноситься по верхней плоскости скобы.
Гибка втулки. Последовательность переходов при гибке цилиндрической втулки на оправке такая: сначала изгибается одна сторона детали по втулке, а потом удары наносятся по второй, а затем соединяют оба конца.
Гибка в приспособлениях значительно сокращает время и затрату ручного труда и улучшает качество обработки.
Гибку под углом 90° детали типа скобы из тонкой проволоки производят круглогубцами, а из проволоки диаметром более 3 мм — в тисках на оправке. Заготовку устанавливают в вертикальное положение и ударами молотка загибают. Форма и размеры оправки соответствуют форме и размерам скобы.
Гибка ушка круглогубцами. Ушко со стержнем из тонкой проволоки изготовляют с помощью круглогубцев. Длина заготовки должна быть на 10—15 мм больше, чем требуется по чертежу. Удерживая заготовку за один конец, второй конец изгибают, постепенно переставляя круглогубцы в местах изгиба. После того как ушко будет загнуто соответственно заданным размерам, ему придают нужную форму с помощью плоскогубцев. После этого лишний конец стержня удаляют кусачками.
192
Ручные приемы гибки малопроизводительны и применяются в тех случаях, когда обрабатывается небольшая партия деталей.
В производственных условиях гибка металла выполняется на гибочных и растяжных машинах различных конструкций. На рис. 105 показана одна из таких машин — трехроликовый станок и приемы гибки профильного материала на этом станке, а на рис. 106 изображены приемы гибки на прессе.
Рис. 105. Гибка профильного металла на трехроликовом станке
Трубы гнут ручным и механизированным способом в горячем и холодном состоянии с наполнителями и без наполнителей. Это зависит от диаметра трубы, размера угла загиба и материала труб.
Гибка труб в горячем состоянии. При горячей гибке с наполнителем трубу отжигают, размечают, а затем один конец закрывают деревянной или металлической пробкой. Для предупреждения смятия, выпучивания и появления трещин при гибке трубу через воронку наполняют мелким сухим просеянным через сито песком, так как наличие крупных камешков может привести к продавливанию стенки трубы. Слабая набивка приводит к сплющиванию трубы в месте изгиба, поэтому песок необходимо уплотнять обстукиванием трубы снизу до верху. После
193
Для каждой
Рис. 106. Приемы гибки на прессе
заполнения песком второй конец трубы нужно забить деревянной пробкой, у которой должны быть отверстия или канавки для выхода газов, образующихся при нагреве.
Иногда в качестве наполнителя применяют воду, которую в трубе замораживают.
трубы, в зависимости от ее диаметра и материала, должен быть установлен минимально допустимый радиус
изгиба. Радиус закругления при гибке труб берется не меньше трех диаметров трубы, а длина нагреваемой части зависит от угла изгиба и диаметра трубы. Если трубу изгибают под углом 90°, то нагревают участок, равный шести диаметрам трубы; если гнут под углом 60°, то нагревают участок, равный четырем диаметрам трубы; если под углом 45°— трем диаметрам и т. д.
Длина нагреваемого участка трубы определяется по формуле г a-d L =----------------- мм,
15
где L—длина нагреваемого участка, мм;
а—угол изгиба трубы, град;
d — наружный диаметр трубы, мм;
15 — постоянный коэффициент.
При гибке наружная сторона трубы вытягивается, а внутренняя сжимается. Тонкостенные трубы небольших диаметров вокруг цилиндра выбранного размера гнутся без особых затруднений и заметных изменений формы сечения. Гибка труб диаметром 10 мм и больше требует применения специальных приспособлений.
Трубы диаметром 12—15 мм изгибают в приспособлении (рис. 107, а), состоящем из станины 1, подвижного ролика 2, ролика-шаблона 3, скобы 4, рукоятки 5 и хомутика 6.
Наименьший радиус изгиба определяется радиусом подвижного ролика 2. Изгибаемую трубу 7 вставляют концом в хомут, пропускают между роликами, надевают обрезок трубы и поворотом рукоятки загибают трубу.
Сварные трубы со швом вдоль образующей нужно располагать при гибке так, чтобы шов был сбоку и снаружи, иначе он может разойтись.
Тонкостенные трубы диаметром 30 мм и больше с малым радиусом изгиба гнут только в нагретом состоянии с наполнителями (рис. 107, б).
Выполняется эта операция по заранее заготовленным шабло
194
нам. В процессе гибки трубу проверяют по месту или по изготовленному из проволоки шаблону.
При засыпке трубы песком перед гибкой в торце одной из пробок необходимо сделать отверстие для выхода газов, иначе может разорвать трубу. При гибке труб в горячем состоянии их
следует поддерживать только в рукавицах во избежание ожогов рук.
Трубы нагревают паяльными лампами в горнах или пламенем газовых горелок до вишнево-красного цвета на длине, равной шести диаметрам. Топливом в горнах может быть древесный уголь и дрова. Лучшим топливом является древесный уголь, который не содержит вредных примесей и дает более равномерный нагрев.
195
В случае перегрева трубу до гибки следует охладить до вишневокрасного цвета. Трубы рекомендуется гнуть с одного нагрева, так как повторный нагрев ухудшает качество металла.
При нагреве следует обращать особое внимание на прогрев песка. Нельзя допускать излишнего перегрева отдельных участков; в случае перегрева трубу охлаждают водой. От достаточно нагретой части трубы отскакивает окалина. После нагрева трубу изгибают по шаблону или копиру вручную.
По окончании гибки выколачивают или выжигают пробки и высыпают песок. Плохое, неплотное заполнение трубы, недостаточный или неравномерный прогрев перед гибкой приводит к образованию складок или разрыва.
Гибка медных и латунных труб. Подлежащие гиб- ке в холодном состоянии медные или латунные трубы заполняют расплавленной канифолью. Порядок гибки аналогичен описанному ранее. Канифоль после гибки следует выплавлять, начиная с концов трубы, нагрев середины трубы, наполненной канифолью, разрывает трубу.
Медные трубы, подлежащие гибке в холодном состоянии, нужно отжечь при 600—700° С и охладить в воде. Наполнитель при гибке медных труб в холодном состоянии — канифоль, а в нагретом — песок.
Латунные трубы, подлежащие гибке в холодном состоянии, предварительно отжигают при 600—700° С и охлаждают на воздухе. Наполнители те же, что и при гибке медных труб.
Дюралюминиевые трубы перед гибкой отжигают при 350— 400° С и охлаждают на воздухе.
Механизация гибки труб. При массовом изготовлении деталей из труб применяются ручные трубогибочные приспособления и рычажные трубогибы, а для гибки труб больших диаметров (диаметром до 350 мм) —специальные трубогибочные станки и прессы.
В последнее время широко используются новые способы гибки труб — гибка с растяжением заготовки и гибка с нагревом токами высокой частоты.
Первый способ заключается в том, что заготовку подвергают растягивающим напряжениям, превышающим предел текучести металла, а затем в растянутом состоянии гнут. Этот процесс осуществляется на гибочно-растяжных машинах с поворотным столом. Гнутые этим способом детали имеют высокую прочность и значительно меньший вес. Этот способ применяют при изготовлении труб для самолетов, автомашин, морских и речных судов и др.
При гибке труб с нагревом токами высокой частоты нагрев, гибка и охлаждение происходят непрерывно и последовательно в специальной высокочастотной установке типа трубогибочных станков. Установка допускает гибку труб диаметром от 95 до
196
300 мм. Она состоит из двух частей: механической и электрической; механическая часть представляет собой станок для гибки труб, а электрическая состоит из электрооборудования и высокочастотной установки.
Указанный способ имеет ряд преимуществ: обеспечивается меньшая овальность в месте изгиба трубы, высокая производительность (4—5 раз выше других способов), процесс механизирован.
Правильно изогнутыми считаются трубы, не имеющие вмятин, выпучин и складок.
Виды и причины брака при правке и гибке
При правке основными видами брака являются вмятины, следы от бойка молотка, забоины на обработанной поверхности от ребер молотка. Указанные виды брака являются следствием неправильного нанесения ударов, применения молотка, на бойках которого имеются забоины и выщербины.
При гибке металла брак чаще всего проявляется в косых загибах и механических повреждениях обработанной поверхности, как результат неправильной разметки или закрепления детали в тисках выше или ниже разметочной линии, а также неправильного нанесения ударов.
Вопросы для самопроверки
1.	Как должна производиться правка листового, круглого, полосового металла? В чем особенности правки закаленных изделий?
2.	Как рихтуют закаленный угольник при короблении по внутреннему и наружному углу?
3.	Как гнут скобы в тисках?
4.	Как производится гибка трубы в горячем состоянии?
5.	Как определить длину заготовки кольца диаметром 120 мм из проволоки диаметром 5 мм?
Глава XVI
РЕЗКА
Резкой называется слесарная операция, при которой металл разделяют на части.
В зависимости от формы и размеров деталей и заготовки резка может производиться ручными инструментами, на механических станках, на анодно-механических станках и ацетилено-кислородным пламенем.
§ 1. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ РУЧНОЙ РЕЗКИ
Острогубцы (кусачки). Предназначены для резания (откусывания) стальной мягкой проволоки диаметром до 5 мм, заклепок и т. п. Изготовляют острогубцы по ГОСТ 7282—54 из
Рис. 108. Резка металла:
а — острогубцами (кусачками), б — ручными ножницами: 1 — левый нож. 2 — заготовка, 3 — правый нож
инструментальной углеродистой стали марок У7 и У8 или марок 60 и 70. Острогубцы состоят из двух шарнирно соединенных дугообразных рычагов-ручек, на концах которых имеются закаленные заточенные губки (рис. 108,а). Размеры острогубцев стандартизованы. Ширина режущих губок 26; 30; 36 и 40 мм-, длина 125; 150; 175 и 200 мм.
Ножницы (ГОСТ 7210—54). Предназначены для разрезания листового металла, вырезания отверстий, изготовления деталей с криволинейными контурами и т. п. Ножницы разделяются на ручные и стуловые.
Ручные ножницы (рис. 108,6) применяются для разрезания листов из черного металла толщиной 0,5—1,0 мм и цвет
198
Рис. 109. Резка металла стуловыми ножницами
ного металла толщиной до 1,5 мм. Их изготовляют из стали марок 65; 70; У7; У8. Боковые поверхности лезвий закалены до HRC 52—58, отшлифованы и остро заточены.
Ручные ножницы изготовляются с прямыми и кривыми режущими лезвиями. В зависимости от расположения режущих кромок лезвия различают правые и левые ножницы.
Длина ножниц (ГОСТ 7210—54) 200; 250; 320; 360 и 400 мм, а режущей части (от острых концов до шарнира) 55—65; 70—82; 90—105; 100—120; ПО— 130 мм. При разрезании на широкие полосы листовой материал закладывают между лезвиями ножниц и, нажимая всеми пальцами правой руки на ручки ножниц, а левой рукой отжимая часть листа, разрезают его.
Большое давление, которое испытывают лезвия ножниц при резании, требует особенно большого угла заострения. Его величина обычно составляет 65—85 ° . Чем тверже металл, тем угол заострения лезвий Р ножниц больше: для мягких металлов (медь и др.) он равен 65°, для металлов средней твердости 7 0—7 5 ° и для твердых 8 0—8 5 ° . Для уменьшения трения лезвий о разрезаемый металл им придается небольшой задний угол а от 1,5 до 3°.
Стуловые ножницы (рис. 109) отличаются от ручных большими размерами и применяются при разрезании листового металла толщиной до 5 мм. Нижняя ручка жестко зажимается в слесарных тисках или крепится (вбивается) на столе или на другом жестком основании.
Стуловые ножницы малопроизводительны, при работе требуют значительных усилий, поэтому для разрезания большой партии листового металла, рекомендуется применять механические ножницы.
Рычажные ножницы (рис. 110) используются для разрезания листового металла толщиной 1,5—2,5 мм с пределом прочности 45—50 кГ/мм2 (сталь, дюралюминий и т. д.). Этими ножницами можно резать металл значительной длины.
Режущей частью ножниц являются два длинных ножа, верхний 1 имеет криволинейную, режущую кромку с углом заострения 75—85°. Противовес 7 не допускает самопроизвольное опускание верхнего ножа, а также обеспечивает равномерность нажима на разрезаемый металл.
199
Этими ножницами металл разрезают при помощи упора или по разметочным линиям. В первом случае разрезаемый металл прижимают к установленному на заданный размер упору 5, во втором случае на разрезаемом листе наносят разметочные линии
Рис. ПО. Резка металла рычажными ножницами:
1 — верхний нож, 2— нижний нож, 3 — прижимная планка, 4 — рычаг, 5 — упор, 6 — стол, 7 — противовес
и лист укладывают на стол 6 с прижимной планкой 3 так, чтобы линия реза совпадала с лезвием нижнего ножа 2. Прижав лист, сильным движением опускают рычаг 4 с ножом 1.
Ручная ножовка. Применяется для разрезания толстых листов полосового, круглого и профильного металла размером 60—70 мм в поперечнике. Ножовка (рис. 111, а) состоит из станка 1, ножовочного полотна 2 (режущая часть) и ручки 4. Полотно вставляют концами в прорези головки 3, закрепляют штифтами 5 и натягивают винтом 6 с барашком 7.
Ножовочные рамки изготовляют либо цельными (для ножовочного полотна одной определенной длины), либо раздвижными (рис. 111,6), допускающими закрепление ножовочного полотна различной длины.
Ручное ножовочное полотно представляет собой полосу, изготовленную из инструментальной углеродистой стали Р9, Х6ВФ, на одной стороне которой по всей длине нарезаны зубья.
Размер ручного ножовочного полотна определяется по расстоянию между центрами отверстий под штифты. Наиболее часто применяют ножовочные полотна длиной 250—300 мм, высотой 13 и 16 мм и толщиной 0,65 и 0,8 мм (ГОСТ 6645—59).
Каждый отдельный зуб ножовочного полотна имеет форму резца (клина). На зубе, как и на резце, различают задний угол а,
200
угол заострения р, передний угол у и угол резания 8 (рис. 112 , а) . При резании стружка размещается между двумя соседними зубьями (в стружечном пространстве) до тех пор, пока острие зуба не выйдет из пропила. Величина стружечного ппостоанства
зависит от величины заднего угла а, переднего угла у и шага t зуба. В зависимости от разрезаемого материала задний угол а принимается 4 0—4 5 . Угол заострения должен обеспечить достаточную прочность зуба, чтобы преодолеть сопротивление материала резанию и при этом не сломаться. Обычно этот угол принимается равным 50°; при более твердых материалах величина угла несколько больше.
Передний угол у для зубьев ножовочного полотна обычно принимается от 0 до 10°. Производительность резания у ножовочных полотен с передним углом 0° ниже, чем у полотен с передним углом больше 0°.
Шаг ножовочного полотна выбирают в зависимости от разрезаемого материала. Для разрезания чугуна, мягкой стали, асбеста используют полотно с шагом 1,6 мм, для разрезания профильного стального проката, труб, цветных металлов — полотно с шагом 1,25 мм, для разрезания кабелей, тонкостенных труб, тонкого профильного проката берут полотно с шагом 1,0 мм, для разрезания листового железа, тонкостенных заготовок — полотно с шагом 0,8 мм. Чем больше шаг полотна, тем крупнее зубья, тем больше, следовательно, объем стружечного пространства.
201
Ручной ножовкой можно разрезать материалы размером до
60—70 мм в поперечном сечении. Чем толще разрезаемый материал, тем крупнее должны быть зубья ножовочного полотна. Чем больше шаг, тем крупнее зубья, а следовательно, тем больше объем стружечного пространства (рис. 112, б). Шаг зубьев для резки мягких и вязких металлов (медь, латунь) принимается
равным 1 мм, чугуна и твердой стали— 1,5 мм, мягкой стали — 1,2 мм. Обычно для слесарных работ применяются полотна
б)
Рис. 112. Геометрия зуба ножовочного полотна
с шагом 1,5 мм.
Для того чтобы полотно не защемлялось в пропиле, зубья разводят. Применяют два способа разводки: по зубу и волнистая.
Разводка по зубу может выполняться тремя вариантами: разводка по каждому зубу (один зуб отгибается влево, следующий— вправо и т. д.), разводка через зуб (один зуб отгибают влево, второй не разводят, третий — вправо и т. д.), разводка двух смежных зубьев через один (один зуб отгибают влево, второй — вправо, третий не разводят и т. д.). Разводку по зубу применяют для полотен с шагом 1,25 и 1,6 мм.
При волнистой разводке ряду зубьев придают волнообразное положение с шагом, равным 8s (s — шаг ножовочного полотна), при этом полотно остается плоским. Высота разводки должна быть не более удвоенной высоты зуба. Этот способ разводки применяют для полотен с шагом 0,8 мм (допускается и для шага 1 мм).
Разводку у ножовочных полотен с крупным зубом (шагом) выполняют по зубу — один зуб отгибают вправо, а другой — вле-
во; 2—3 зуба отводят влево, 2—3 зуба — вправо. Такие полотна
менее производительны и быстро изнашиваются. У ножовочных полотен со средним зубом разводку делают тоже по зубу, но один зуб отгибают влево, другой — вправо, а третий оставляют нераз-
веденным.
Ножовочные полотна имеют условные обозначения на нерабочей части полотна. По ГОСТ 6645—59 ножовочные полотна с межцентровым расстоянием I, равным 300 мм, шириной полотна 13 мм и шагом зуба s 0,8 мм обозначают так: 13x300x0,8.
§ 2. ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ РЕЗКИ НОЖНИЦАМИ
Вырезание углов. Заготовку размечают и в углах впадин просверливают отверстия для выхода лезвий ножниц. Диаметр сверла зависит от толщины разрезаемого материала, при
202
резке лезвия ножниц должны сходиться в просверленном отверстии. Острые или надрезанные углы вызывают появление трещин на листе.
Вырезание деталей с криволинейными контурами. Обрезать деталь ножницами нужно по риске в направлении движения часовой стрелки, при этом ножницы не должны закрывать риски. При передвижении заготовки нужно плотно прижимать ножницы к концу прореза, чтобы не образовывались заусенцы.
Вырезание отверстий и внутренних контуров. Для вырезания отверстия и внутренних контуров, криволинейного очертания предварительно в материале вырубают зубилом отверстие для прохода лезвий ножниц, а затем выполняют операцию по риске. Отверстия следует вырезать ножницами с криволинейными лезвиями.
§ 3. ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ РЕЗКИ НОЖОВКОЙ
Разрезаемый металл прочно закрепляется в слесарных тисках. Расстояние между тисками и корпусом работающего должно быть таким, чтобы при исходном положении ножовки перед
Рис. 113. Работа ручной ножовки: а — положение корпуса, б — положение ног, в — захват ручки правой рукой. г — аахват ручки левой рукой
резкой плечевая часть правой руки располагалась вертикально, корпус рабочего должен быть прямым. Правое плечо должно находиться против винта тисков, корпус развернут вправо под углом 45° (рис. 113, а). Упор надо делать на левую ногу, правая нога принимает на себя всю тяжесть тела. Ступни располагают под углом 60—70° одна к другой (рис. 113,6).
Рукоятку ножовки захватывают пальцами правой руки (большой палец накладывают на нее сверху вдоль ручки, остальными пальцами поддерживают ее снизу), конец ручки упирают в ла
203
донь (рис. 112,в). Не следует вытягивать указательный палец вдоль ручки и слишком развертывать кисть вправо или влево. Не следует делать глубокий захват ручки, при котором конец ее торчит из кисти, а не упирается в центр ладони. Левой рукой следует держать рамку ножовки, так как показано на рис. 112, г.
Нажимать на станок нужно обеими руками, но наибольшее усилие давления должно производиться левой рукой, а правой рукой осуществляется главным образом возвратно-поступательное движение ножовки.
Процесс резки состоит из двух ходов: рабочего, когда ножовка перемещается вперед от работающего, и холостого хода, когда ножовка перемещается назад по направлению к работающему.
При холостом ходе на ножовку не нажимают, в результате чего зубья только скользят, а при рабочем ходе обеими руками создают легкий нажим так, чтобы ножовка двигалась прямолинейно. При работе ножовкой необходимо выполнять следующие правила:
1)	выбирать ножовочное полотно, сообразуясь с разрезаемым материалом (твердостью, размерами, формой материала);
2)	вставлять полотно в прорези рамки так, чтобы острие зубьев было направлено от рукоятки. Полотно не следует натягивать слишком сильно или слабо;
3)	при длинных пропилах надо выбирать ножовочное полотно с крупным шагом зубьев, а при коротких пропилах — с мелким шагом;
4)	короткие заготовки следует резать по наиболее широкой их стороне. При резании проката углового, таврового и швеллерного профилей лучше изменить положение заготовки, чем резать по узкой стороне;
5)	в работе должно участвовать все ножовочное полотно;
6)	работать ножовкой следует не спеша, плавно, без рывков, делая не более 30—60 двойных ходов в минуту. При более быстрых темпах скорее наступает утомляемость и, кроме того, полотно нагревается и быстрее тупится;
7)	не доходя до конца распила, следует ослабить нажим на ножовку, так как при сильном нажиме ножовочное полотно не отрезает, а ломает металл и может сломаться;
8)	при резке не давать полотну нагреваться. Для уменьшения трения полотна о стенки пропила детали рекомендуется периодически смазывать полотно минеральным маслом или графитовой смазкой, особенно при резке вязких металлов;
9)	латунь и бронзу следует разрезать только новыми полотнами, так как даже мало изношенные полотна не режут, а скользят;
10)	в случае поломки или выкрашивания хотя бы одного зуба работу следует немедленно прекратить, удалить из пропила ос
204
татки сломанных зубьев и заменить полотно новым, либо сточить на точиле еще 2—3 соседних зуба и только после этого продолжать работу.
Резка круглого металла. На разрезаемой заготовке предварительно делают разметочную риску. Зажимают в тисках в горизонтальном положении и для направления ножовки трехгранным напильником по риске делают неглубокий пропил.
Установив в пропил ножовку, производят отрезку без отламывания отрезаемой части. Отламывание допускается в том случае,
Рис. 114. Приемы резки заготовок с широкими сторонами
если торцы заготовки будут подвергаться обработке (опиливанию). В этом случае в прутке делают надрезы с двух-четырех сторон, а затем его отламывают либо зажав в тисках, либо с помощью молотка, которым наносят удары по прутку, заготовка при этом устанавливается на подкладки.
Резка полосового и квадратного металла. Заготовку закрепляют в тиски и в месте будущего реза трехгранным напильником делают неглубокий пропил для лучшего направления ножовки. В начале операции ножовку немного наклоняют в сторону от себя (вперед). По мере врезания наклон постепенно уменьшают до тех пор, пока рез не дойдет до противоположной кромки заготовки. Затем заготовку разрезают при горизонтальном положении ножовки (рис. 114).
Более рациональным считается резка полосового материала не по широкой, а по узкой стороне. Это, однако, можно сделать только в том случае, когда ширина стороны больше, чем 2,5 шага зубьев полотна.
При резке полосы вдоль и при глубоких резах ножовочному полотну в рамке придают боковое положение (рис. 115,а). Для этого полотно переставляют в боковые прорези головок рамки. При таком положении ножовки работать нужно очень осторожно, так как при перекосе рамки ножовочное полотно может сломаться.
205
Резка тонкого листового и профильного металла. Заготовки детали из тонкого листового материала зажимают между деревянными брусками по одной или по нескольку штук и разрезают вместе с брусками (рис. 115, б).
Резка по криволинейным контурам. При резке по криволинейным контурам ножовочное полотно стачивают до
Рис. 115. Резание металла:
а — ножовкой глубоких прорезей, б — ножовкой тонких листов, в — лобзиком криволинейных и угловых прорезей
ширины 8—10 мм и закрепляют в рамке, придав ему предварительно такое же боковое положение, как и при выполнении глубоких резов (рис. 115,в). Пользуются также пилками для лобзика.
Чтобы вырезать в металле (листе) фасонное окно (отверстие) просверливают или вырубают отверстия диаметром, равным ширине полотна ножовки или пилы лобзика. Пропустив через такое отверстие полотно, закрепляют его в рамке и производят резку по заданному направлению.
206
Шлицы более крупных размеров прорезают обыкновенными ножовками с одним или двумя сцепленными вместе полотнами (в зависимости от ширины шлицев).
§ 4. РЕЗКА ТРУБ
Перед резкой труб производится разметка места разреза по шаблону, изготовленному из жести, изогнутой по трубе. Шаблон накладывают на место реза и чертилкой по окружности трубы наносят разметочные риски.
Трубы разрезают ножовками и труборезами.
Резка труб ножовкой. Трубу зажимают в параллельных тисках в горизонтальном положении и режут по риске. Тонкостенные трубы и трубы с чисто обработанной поверхностью необходимо зажимать в тисках между	специальными
деревянными накладками (рис. 116, а).
При разрезании трубы ножовку следует держать горизонтально, а по мере врезания полотна в трубу
слегка наклонять ножовку на себя.
В случае защемления полотна	Рис'116' Резкз труб:
_	а — ножовкой, б — труборезом
необходимо вынуть
ножовку из прореза, повернуть трубу от себя на 45—60° и продолжать операцию, слегка нажимая на полотно. Если ножовку увело в сторону от разметочной риски, трубу необходимо повернуть вокруг оси и начать резание по риске в новом месте.
Резка труборезом. Резка труборезами (рис. 116,6) значительно производительнее, чем ножовками.
Труборезы выполняются трех размеров: № 1—для разрезания труб диаметром ’/4"—3/4"; № 2— 1—2 ’/г"; № 3 — 3—4". Трубы более мелких размеров и тонкостенные разрезаются труборезами, снабженными только одним режущим роликом.
Разрезаемая труба зажимается в трубный прижим 2, а труборез 5 устанавливают на трубу 4. Вращением (покачиванием) рукоятки 1 вокруг трубы режущий ролик 3 подводится к поверхности трубы. Вращением трубореза 5 вокруг трубы и постепенным вдавливанием ролика в металл производят разрез.
207
Трубу при резке можно зажимать в тисках, имеющих рифленые сухари. Тонкостенные трубы режут труборезом с одним роликом. Трубы толстостенные разрезают труборезами с тремя роликами, трубы очень больших диаметров режут труборезом с цепью, на которой укреплено шесть роликов. Наличие нескольких роликов дает возможность значительно ускорить процесс разрезания. Если надо получить ровную, без значительных заусенцев поверхность в месте реза, применяют труборез конструкции новатора А. С. Мисюта. Это обычный трехроликовый труборез, между роликами которого на рычаге в специальной оправке укреплен резец (вылет его можно регулировать). Резец ускоряет процесс резания.
§ 5. МЕХАНИЗИРОВАННАЯ РЕЗКА
Механизированная резка осуществляется применением различных механических, электрических и пневматических ножовок и ножниц, дисковых пил и другого универсального и специального оборудования.
Механическая приводная ножовка (рис. 117). Представляет собой металлорежущий станок, имеющий станину 1 и стол 2, на котором устанавливаются машинные тиски 3 для закрепления заготовки 6. На станине смонтирована рамка 4, в которой крепится ножовочное полотно 5. Ножовка приводится в действие от электродвигателя 8.
208
В целях предупреждения нагрева полотна при резании применяется охлаждение маслом, эмульсией и водой. Охлаждающая жидкость подается через трубопровод 7 на место реза.
Электромеханическая ножовка. Находит широкое применение при выполнении слесарно-сборочных работ.
S
Рис. 118. Электромеханическая ножовка
В корпусе 2 ножовки (рис. 118) встроен электродвигатель, на валу его укреплен барабан 3 с замкнутым спиральным криволинейным пазом 4, по которому ходит палец 6 ползуна 7 с ножовочным полотном 1.
При вращении барабана ножовочное полотно получает возвратно-поступательное движение и осуществляет резание металла. Во время работы ножовка упирается скобой в заготовку и поддерживается за рукоятку 5.
Пневматическая ножовка (рис. 119). Состоит из шланга 1, рукоятки 2, пусковой кнопки 3, ножовочного полотна 4, поворотного барабана 5, преобразователя движения 6, пневматического двигателя 7. Максимальная толщина разрезаемого металла 5 мм. Наименьший радиус 50 мм, скорость резания 20 м/мин.
Ручные электрические и пневматические ножницы. Находят широкое применение в промышленности электрические и пневматические ручные ножницы, которыми вырезают прямые, криволинейные и фигурные профили.
Ручные электрические ножницы И-31 (рис. 120) предназначены для резания листовой стали толщиной до 2,7 мм. В корпус 1 вмонтирован электрический двигатель мощностью 370 вт, а в картер 2 — ножевая головка. Вал двигателя через червячную передачу вращает эксцентрик 3, на котором жестко закреплен
Рис. 119. Пневматическая ножовка
209
Рис. 120. Ручные электрические ножницы И-31
кулачок. Нижний неподвижный нож 8 крепится к скобе 9. При вращении эксцентрика 3 кулачок 4 заставляет качаться сидящий на пальце 5 ножевой рычаг 6 с верхним ножом 7 и разрезать металл. Производительность электроножниц И-31 до 3 м/мин.
Пневматические
ножницы предназначены
для прямолинейной и криво-
линейной резки металла и приводятся в действие пневматическим
роторным двигателем. Наибольшая толщина разрезаемого сталь-
ного листа средней твердости — 3 мм, наибольшая скорость резания— 2,5 м/мин, число двойных ходов ножа в минуту— 1600.
Пресс-ножницы предназначены для резки профильного
проката (пруток квадрат, уголок, пробивки отверстий.
Пневматическая пила резки труб непосредственно на Пила имеет редуктор 1, червячное
швеллер) и листов, а также
(рис. 121) применяется для месте сборки трубопроводов, колесо которого смонтировано
на одной оси со специальной груба специальным зажимом 2, вике 5. Зажим крепится шарнирно к рукоятке 4.
При использовании пневматической пилы на разрезаемых поверхностях труб не образуется наплывов и заусенцев.
Пневматическая пила допускает разрезание труб диамет-
дисковой фрезой 3. Закрепляется который установлен на хвосто-
Рис. 121. Пневматическая пила
Рис. 122. Дисковая пила
210
ром до 50—64 мм. Диаметр фрезы 190—220 мм, число оборотов фрезы 150—200 об/мин.
Дисковые пилы. Эти пилы делятся на универсальные, маятниковые и пилы трения. Универсальной дисковой пилой (рис. 122) разрезают профильный металл различных сечений под любым углом, выполняют продольные разрезы, надрезы или вырезы. На чугунной станине 1 пилы укреплена вертикальная колонка 2, на которой смонтирован поворотный кронштейн 5 с направляющими 8. По направляющим перемещается электродвигатель, на валу 7 которого установлен режущий диск 10. Кронштейн можно поворачивать вокруг колонки и опускать или поднимать на необходимую высоту. Подача электродвигателя с режущим диском осуществляется поворотом рукоятки 9. Установка режущего диска при работе в зависимости от профиля и размера материала выполняется рукоятками 3, 4 и 6.
Широкое применение находят электрические и газовые способы резки металла.
В СССР впервые в мире были разработаны анодно-механический, электроискровой и электродуговой способы резки металла.
Анодно-механический способ разрезания металла основан на использовании электрической эрозии, т. е. разрушения электрическими разрядами.
Применение указанного способа дает возможность разрезать металл любой твердости, в том числе и твердые сплавы.
Электроискровой способ так же, как анодно-механический способ, основан на использовании явления электрической эрозии.
При резке металла необходимо выполнять следующие правила техники безопасности:
1)	прочно и правильно закреплять ножовочные полотна, так как при слабом креплении полотно может выскочить из рамки, а туго натянутое — лопнуть, в результате чего рабочий может получить травму;
2)	крепко и надежно закреплять в тисках разрезаемую деталь;
3)	нельзя работать ножовкой без ручки или с треснувшей ручкой;
4)	в конце резки уменьшать нажим на ножовку и поддерживать отрезаемую часть, чтобы она не упала на ноги;
5)	не выдувать стружку из пропиленного места, так как стружка может попасть в глаза;
6)	систематически убирать обрезки и заготовки у рабочего места;
7)	рабочее место должно быть чистым, на полу не должно быть масла.
211
Вопросы для самопроверки
1.	Чем следует руководствоваться при выборе инструмента для резки материала?
2.	Какое влияние оказывает материал заготовки и длина пропила на выбор ножовочного полотна?
3.	Как правильно установить ножовочное полотно в станке? Куда должны быть направлены зубья в установленном в рамку полотне?
4.	Какое значение имеет шаг зуба?
Глава XVII
ОПИЛИВАНИЕ
§ 1. СУЩНОСТЬ И НАЗНАЧЕНИЕ ОПИЛИВАНИЯ
Опиливанием (опиловкой) называется снятие слоя с поверхности обрабатываемой заготовки посредством режущего инструмента — напильника. Напильник представляет собой стальной закаленный стержень определенного профиля с большим количеством мелких режущих зубьев, образующих насечку.
Ручная обработка напильником в настоящее время в значительной степени заменена опиливанием на специальных станках, но полностью ручное опиливание эти станки вытеснить не могут, так как пригоночные работы при сборке и монтаже оборудования часто приходится выполнять вручную.
С помощью напильника слесарь придает деталям требуемую форму и размеры, производит пригонку деталей друг к другу, подготовляет кромки деталей под сварку и выполняет другие работы.
§ 2. НАПИЛЬНИКИ
У напильников различают носок 1, ребро 2, грань S с насечкой, пяту 4, хвостовик 5, рукоятку 6 (рис. 123).
Напильники изготовляют из стали марок У12, У12А, У13, У13А, ШХ6, ШХ9 и ШХ15 с длиной насеченной части 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400 мм.
Рис. 123. Напильник:
1 — носок, 2 — ребро, 3 — грань, 4 — пята. 5 — хвостовик. 6 — рукоятка
Виды насечек. Насечки на поверхности напильника образуют зубья, которые снимают стружку с обрабатываемого материала. Зубья напильников получают на пилонасекательных станках при помощи специального зубила, на фрезерных станках— фрезами, на шлифовальных станках — специальными шлифовальными кругами, а также путем накатывания, протягивания на протяжных станках — протяжками и на зубонарезных станках. Каждым из указанных способов насекается свой профиль зуба.
Каждый зуб имеет задний угол а, угол заострения 0, передний угол у и угол резания 8 (рис. 12 4) .
213
Наилучшие результаты при опиливании достигаются при следующих значениях углов напильника:
для напильника с насеченными зубьями: а = 2 0—3 0 , 0 = 60— 70°, у =0—15°, 8=90—115°, т. е. угол резания больше 90°, передний угол отрицательный; в результате этого зуб соскабливает с
заготовки тонкую стружку;
для напильников с фрезерованными и шлифованными зубьями: а =20-5-25°, 0 = 60-5-65°, y=2-10o, 8 =80-5-88°;
для напильников, зубья у которых получают протягиванием: а =40°, 0 = 55°, у =5°.
8=90°. Протянутый зуб имеет впадину с плоским дном. Эти зубья лучше врезаются в обра
Рис. 125. Виды насечек напильников: а — одинарная, б — двойная, в — рашпильная, г — дуговая
Рис. 124. Геометрия зубьев напильника
батываемый металл, что значительно повышает производительность труда. Кроме того, напильники с такими зубьями более стойки, так как зубья не забиваются стружкой.
Чем меньше насечек на 1 см длины напильника, тем крупнее зуб. Различают напильники с одинарной, или простой, насечкой (рис. 125, а), с двойной, или перекрестной (рис. 125, б), с рашпильной (рис. 125, в) и дуговой (рис. 125, г).
Напильники с одинарной насечкой могут снимать широкую стружку, равную длине всей насечки. Их применяют при опиливании мягких материалов (латуни, цинка, баббита, свинца, алюминия, бронзы, меди и т. п.) с незначительным сопротивлением резанию. Кроме того, эти напильники используют для заточки пил, ножей, а также для обработки дерева и пробки. Одинарная насечка наносится под углом 70—80° к оси напильника.
Напильники с двойной насечкой применяют для опиливания стали, чугуна и других твердых материалов с большим сопротивлением резанию. Практикой установлено, что наи
214
большую производительность при наименьшем сопротивлении обеспечивают напильники с насечками, образующими угол 125—130°.
В напильниках с двойной насечкой одна насечка называется нижней, или основной, а другая — верхней, или вспомогательной. Нижняя насечка делается под углом 55°, а верхняя — под углом 70—80° к оси напильника.
Рашпиль пая насечка выполнена в виде расположенных в шахматном порядке пирамидальных выступов и канавок, образующих сравнительно крупные и редкие зубья. Напильники с такой насечкой применяются для опиливания баббита, свинца, цинка, а также кожи, дерева, каучука, резины, кости и т. и. Эти напильники изготовляют из стали У7, У10, У12.
Напильники с дуговой насечкой (фрезерованные) имеют большую стойкость, так как изнашиваются по всей длине равномерно.
Расстояние между соседними зубьями насечки называется шагом. У основной насечки шаг больше, чем у вспомогательной..
Имеются также напильники, у которых шаг верхней насечки изменяется неравномерно, постепенно увеличиваясь или уменьшаясь.
Вследствие различной величины шага насечки отдельные зубья будут снимать крупную или мелкую стружку, благодаря чему напильник работает более равномерно. Поверхность заготовки какого бы размера она ни была, обрабатывается таким напильником значительно лучше.
По характеру выполнения работ напильники делят на пять групп: 1) слесарные общего назначения, 2) надфили, 3) рашпили, 4) специальные, 5) машинные.
Слесарные напильники общего назначения. В зависимости от величины зуба, насечки и числа зубьев, приходящихся на 1 см длины, эти напильники изготовляют с насечкой шести номеров: 0; 1; 2; 3; 4; 5: № 0 — драчевые напильники, у которых на 1 см длины приходится 5— 13 зубьев (крупная насечка); № 1—личные напильники, у которых на 1 см длины приходится 13—25 зубьев (средняя насечка); № 2; 3; 4; 5 — бархатные напильники с числом зубьев на 1 см длины 25—80 (самая мелкая насечка).
Драчевые напильники №0 применяют при грубой обработке, когда требуется снять большой слой материала (не менее 0,25 мм). Припуск, подлежащий снятию драчевым напильником, зависит от характера обрабатываемой поверхности и равен 0,5—1,0 мм. Напильник с драчевой насечкой за один ход снимает слой толщиной 0,05—0,1 мм и дает точность обработки 0,1—0,15 мм.
Личные напильники № 1 применяют после того, как основной слой материала уже снят драчевым напильником. Для обработки личным напильником обычно оставляется припуск не
215
более 0,15—0,35 мм. Личной напильник снимает слой толщиной 0,02— 0,08 мм, при этом достигается довольно высокая точность обработки — 0,025—0,05 мм.
Бархатные напильники № 2; 3; 4; 5 применяют только для самой точной отделки, подгонки, доводки деталей и шли-
Рис. 126. Формы сечения напильников:
а — плоские, б — квадратные, в — трехгранные, г — полукруглые, д — круглые, е — ромбические, ж — ножовочные
фования поверхностей. Эти напильники снимают очень небольшой слой металла толщиной 0,0025—0,05 мм и дают высокую точность обработки — 0,01—0,05 мм.
В зависимости от формы обрабатываемой детали применяются напильники различных профилей.
Плоские тупоносые и остроносые напильники (рис. 126, а) применяются для опиливания наружных или внутренних плоских поверхностей. У тупоносого напильника только одно ребро имеет насечку, это позволяет опиливать одну плоскость и не портить другую, сопряженную с ней под углом 90°.
216
Квадратные напильники (рис. 126,6) используют для распиливания квадратных, прямоугольных и многоугольных отверстий, а также для опиливания узких плоских поверхностей.
Трехгранные напильники (рис. 126, в) служат для опиливания острых углов, как с внешней стороны детали, так и в пазах, отверстиях и канавках.
Полукруглые напильники (рис. 126, г) применяются для выпиливания закруглений в углах, пазах сложного профиля, а также углов менее 60°. Плоской стороной опиливают поверхности, а полукруглой — вогнутые (полукруглые выемки).
Круглые напильники (рис. 126, д) используются для распиливания круглых или овальных отверстий и вогнутых поверхностей.
Ромбические напильники (рис. 126, е) применяются для опиливания зубьев шестерен, зубчатых дисков и звездочек, а также для зачистки заусенцев с зубьев этих деталей после обработки их на станках.
Ножовочные напильники (рис. 126, ж) служат для опиливания внутренних углов, зубьев шестерен, клиновидных канавок, узких пазов, плоскостей в трехгранных, квадратных и прямоугольных отверстиях.
Рашпили. Применяются для опиливания дерева, кожи, кости и других мягких материалов. Крупные зубья и вместительные канавки рашпиля позволяют опиливать мягкие металлы и сплавы — свинец, цинк, баббит и т. п.
По ГОСТ 6876—54 рашпили изготовляются из стали марок У7, У10, У12.
Рашпили общего назначения выпускают четырех видов — плоские, тупоносые и остроносые, круглые и полукруглые. Длина рашпилей 250 и 350 мм.
Надфили. Небольшие напильники называют надфилями, их применяют для выпиливания отверстий небольших размеров, обработки пазов и других небольших и точных поверхностей, недоступных для обработки слесарными напильниками. Надфили имеют насечку на */2 или '/з своей длины и в зависимости от числа насечек на 1 пог. см разделяются на шесть классов: 1-й класс — драчевые, 2-й класс—личные, 3—6-й классы — бархатные. Длина надфиля 120; 160 мм, а длина нарезанной части 40; 60; 80 мм.
По форме сечения различают надфили (рис. 127) круглые, полукруглые, плоские остроносые, овальные, ножовочные, квадратные, трехгранные обыкновенные, плоские тупоносые, трехгранные односторонние, пазовые, ромбовидные (ГОСТ 1513—53).
Надфили изготовляются из стальной проволоки марки У13А, У13, У12 и У12А диаметром 2; 2,5; 3,5 мм. Длина надфилей — 120 и 160 мм.
217
Машинные напильники. Значительный объем опиловочных работ в сборочных, ремонтных и инструментальных цехах выполняются опиловочными станками и машинками. Некоторые конструкции опиловочных станков и машинок описаны в § 5 настоя
К)
Рис. 127. Надфили:
а — круглые, б — полукруглые, в — плоские остроносые, г — овальные, д — иожовочиые, е—квадратные, ж — трехграииые обыкновенные, з — плоские тупоносые, и — трехграииые односторонние, к — пазовые, л — ромбовидные

щей главы. По конструкции машинные напильники подразделяются на стержневые, дисковые, пластинчатые и фасонные головки.
Стержневые напильники (рис. 128, а) на станках получают возвратно-поступательное движение. Для крепления в станке они имеют два хвостовика или один хвостовик и конус.
Дисковые напильники (рис. 128,6) применяются для зачистки отливок, поковок, снятия заусенцев. В станке они крепятся с помощью оправок и получают вращательное движение. Диск изготовляют диаметром 150—200 мм и толщиной 10— 20 мм. Зубья фрезерованные или насеченные.
Пластинчатые напильники представляют собой бруски прямоугольного, овального или полукруглого сечения. Они
218
предназначаются для станков с гибким валом, с непрерывно дви-
жущейся лентой, к которой они крепятся заклепками.
Фасонные головки (рис. 128, е) применяют для опилива-
ния и зачистки криволинейных отверстий, пазов, фасонных уг-
лублений, а также снятия заусенцев. Они изготовляются цельны-
ми (с хвостовиком) и насадными и крепятся на конце гибкого валика опиловочного станка.
Специальные напильники. Для обработки фасонных поверхностей и труднодоступных мест, например крупных колец, впадин овальной формы, ручьев штампа, прерывистых поверхностей и т. п., используют специальные напильники, изготовляемые по заводским нормалям. Насечка, форма
Рис. 128. Машинные напильники: а — стержневые, б — дисковые, в — фасонные головки
и размеры таких напильни-ков очень разнообразны.
Производительность труда специальными напильниками выше в 1,5—2 раза по сравнению с обработкой обычными напиль
никами.
Насадка рукояток напильников. Для того чтобы удобнее держать напильник при работе, на его хвостовик насаживают дере
вянную рукоятку, изготовленную из клена, ясеня, березы, липы или прессованной бумаги.
Поверхность рукоятки должна быть гладкой, отполированной. Длина рукоятки должна соответствовать величине напильника. Размеры рукояток приводятся в справочниках.
Диаметр отверстия рукоятки не должен быть больше ширины средней части хвоста напильника, а глубина отверстия должна соответствовать длине
а)	б)
Рис. 129. Насадка рукоятки напильника (а), снятие рукоятки (б)
хвоста. Отверстие для напильника
просверливают или выжигают, а чтобы рукоятка не раскалыва-
лась, на ее конец насаживают стальное кольцо.
Чтобы насадить напильник, хвостовик его вставляют в отвер
219
стие рукоятки, и правой рукой не очень сильно ударяют головкой рукоятки о верстак (рис. 129, а). Чтобы снять рукоятку с напильника, левой рукой крепко обхватывают рукоятку, а правой рукой молотком наносят два-три несильных удара по верхнему краю кольца (рис. 129, б), после чего напильник легко выходит из отверстия.
Запрещается работать напильником с треснувшей рукояткой, обмотанной проволокой, хвостовик может выйти из рукоятки и ранить руку рабочего.
Рис. 130. Напильник со сменными полотнами и навинчивающейся рукояткой
Безопасны в работе напильники с рукояткой, навинчиваемой на хвостовик (рис. 130). Конструкция такого напильника допускает использование сменных полотен, имеющих на двух сторонах различные насечки и допускающие быструю смену их.
Правила обращения с напильниками. Под действием снимаемой стружки зубья напильника выкрашиваются, стираются, кроме того, между зубьями напильника набивается мелкая стружка (опилки) и инструмент теряет свою режущую способность.
Напильники могут преждевременно износиться и вследствие небрежного обращения.
Для предохранения напильника от забивания стружкой при опиливании мягких и вязких металлов рекомендуется натирать напильник мелом, а при опиливании алюминия — стеарином.
Нужно предохранять напильники даже от незначительных ударов, которые могут повредить зубья. Хранить напильники следует на деревянных подставках и при этом следить, чтобы они не соприкасались между собой и не покрывались коррозией.
Быстрый износ зубьев напильника вызывает опиливание чугунных заготовок, по корке или поковок с окалиной. Перед опиливанием корку или окалину необходимо срубить зубилом.
Надо также следить за тем, чтобы на напильники не попадало масло, оно снижает режущую способность напильника. По этой же причине нельзя допускать попадания на них грязи и пыли, особенно абразивной. Не следует протирать напильник и опиливаемую поверхность рукой.
Новый драчевый напильник следует сначала использовать для опиливания мягких материалов (бронзы, меди, латуни) и только
220
после этого обрабатывать твердые материалы (чугун и сталь). Это увеличит срок службы напильника.
Опытные слесари пользуются одной стороной напильника, а второй опиливают лишь после затупления первой.
Зубья напильника очищают стальными кордовыми щетками (рис. 131, а), при отсутствии их используют скребки из алюминия, латуни или другого мягкого металла (рис. 131, б).
Рис. 131. Очистка напильников: а — кордовыми щетками, б — скребками из мягкого металла
Твердая стальная или медная проволока для этой цели не годится, так как стальная портит насечку, а медная — омедняет зубья.
Напильники, забитые опилками дерева, эбонита, резины, фибры, пластмасс, очищают скребками из стальной или латунной проволоки с расплющенным концом или погружают на 15— 20 мин в горячую воду, а затем очищают кордовой щеткой. Очистку производят вдоль насечек. Личные напильники рекомендуется очищать скребками, а не кордовыми щетками.
Очистка замасленных (засаленных) напильников производится натиранием куском твердого березового угля вдоль рядов насечки, а затем металлической щеткой.
Выбор напильников. Приступая к работе, слесарь должен выбрать тип напильника, подобрать его длину и номер насечки.
Тип напильника определяется формой обрабатываемой заготовки или изделия. Для опиливания плоских поверхностей выбирают плоские напильники; для опиливания пазов прямоугольного сечения — квадратные; для обработки внешних углов— плоские; для внутренних углов 90°—плоские, квадратные; для углов свыше 60° — трехгранные.
Выбор длины напильника сообразуют с величиной
221
обрабатываемой поверхности. При опиливании следует использовать всю рабочую поверхность напильника.
Часто при выборе напильников руководствуются следующим: длина напильника должна быть на 150 мм больше длины обрабатываемой поверхности; например, при размере опиливаемой поверхности не более 50 мм применяют напильники длиной 200— 250 мм, р,п.я. поверхности 50—100 мм — напильники длиной 250— 300 мм. Для доводки и опиливания тонких пластин необходимо брать короткие напильники (100—160 мм), так как насечка у них мельче. Если нужно снять большой припуск, выбирают напильник длиной 300—400 мм. У них насечка крупнее и обработка будет осуществляться значительно быстрее.
По номеру насечки выбирают напильник в зависимости от величины снимаемого припуска.
Для черновой обработки используют напильники с насечкой № 0 и 1, для чистовой — № 2, для окончательного опиливания, отделки и доводки — № 3; 4 и 5.
Личным напильником нельзя опиливать мягкие металлы (медь, олово и т. п.), так как стружка быстро забивается в канавки между зубьями и напильник не снимает стружку, а скользит но поверхности.
Не следует использовать личный напильник для снятия большого припуска. Это потребует значительного времени для обработки. Изготовление личных напильников дороже Драчевых.
§ 3. ТЕХНИКА И КОНТРОЛЬ ОПИЛИВАНИЯ
Качество и производительность опиливания зависят от правильного выбора напильника, положения корпуса, ног и рук слесаря; большое значение имеет прочное крепление заготовки, а также равномерные движения напильника и нажим инструмента.
Заготовку, как правило, зажимают в тиски так, чтобы обрабатываемая поверхность ее выступала над губками тисков не более 5— 8 мм. В этом случае, чтобы не допускать вмятин на чис-тообработанных поверхностях от губок тисков, применяют нагуб-ники или подкладки из мягкого металла. Для зажима небольших заготовок применяют ручные тисочки.
Наиболее удобным следует считать положение, когда слесарь стоит вполоборота к тискам на расстоянии примерно 200—300 мм от верстака.
Высота тисков должна быть такой, чтобы при наложении руки с напильником на губки тисков образовался прямой угол между локтевой и плечевой частью руки (рис. 132).
При опиливании корпус должен быть прямым и развернутым под углом в 45° к осевой линии тисков (рис. 132, б).
Левая нога должна быть выдвинута в сторону рабочего движения напильника на расстоянии 150—200 мм от переднего края
222
верстака, а правая нога отставлена от левой на 200—300 мм в сторону таким образом, чтобы стопы образовали угол 60—70° (рис. 132, в).
При рабочем ходе напильником (от себя) основная нагрузка приходится на левую ногу, а при обратном (холостом) ходе — на правую ногу, поэтому мышцы ног будут попеременно отдыхать.
При снятии напильником толстых слоев металла, когда приходится нажимать на напильник с большой силой, правую ногу
Рис. 132. Положение работающего при опиливании: а — положение корпуса, б — вид сверху, в — положение ног
необходимо отставлять от левой назад на 500—700 мм, так как в этом случае она является основной опорой. При слабом нажиме на напильник, например при доводке или отделке поверхности детали, стопы ног следует располагать почти рядом.
Положение рук (хватка напильника) имеет чрезвычайно важное значение. Слесарь берет в правую руку напильник так, чтобы рукоятка упиралась в ладонь руки, четыре пальца захватывали рукоятку снизу, а большой палеи помещался сверху (рис. 133). Ладонь левой руки накладывают поперек напильника на расстоянии 20—30 мм от его носка. При этом пальцы должны быть слегка согнуты, но не свисать; они не поддерживают, а только прижимают напильник. Локоть левой руки должен быть немного приподнят. Правая рука от локтя до кисти должна составлять с напильником прямую линию.
При опиливании должна соблюдаться координация усилий нажима (балансировка), заключающаяся в правильном увеличении нажима правой руки на напильник во время рабочего хода
223
и при одновременном уменьшении нажима левой руки (рис. 134). Движение напильника должно быть строго горизонтальным, поэтому
нажимы на рукоятку и нос напильника должны изменяться в зависимости от положения точки опоры напильника на обрабатываемой поверхности. При рабочем движении напильника нажим левой рукой необходимо постепенно уменьшать. Регулируя нажимы на напильник, добиваются получения ровной опиливаемой поверхности без завалов по
краям.
а)
Рис. 133. Положение рук при опиливании: а — захват рукоятки напильника. 6 — положение левой руки
\Начало |
| Конец ~|
виэнени
У си л и е, создаваемое левой рукой, посте пенно уменьшается
/Движение
'правой руно
Усилие, создаваемое правой рцкои, постд пенно увеличивается
Рис. 134. Распределение усилия нажима на правую и левую руки при опиливании
В случае ослабления нажима правой руки и усиления левой может произойти завал вперед. При усилении нажима правой руки и ослабления левой руки получится завал назад.
Прижимать напильник к обрабатываемой поверхности необходимо только при рабочем ходе (от себя). При обратном ходе не следует отрывать напильник от поверхности детали. Во время обратного хода напильник должен лишь скользить. Чем грубее обработка, тем больше должно быть усилие при рабочем ходе.
При чистовом опиливании нажим на напильник должен быть значительно меньше, чем при черновом. В этом случае левой
224
рукой нажимают на нос напильника не ладонью, а лишь большим пальцем.
При опиливании зубья напильника оставляют на обрабатываемой поверхности следы, называемые штрихами. Направление движения напильника, а следовательно, и положение штрихов, может быть продольное и перекрестное.
При работе продольным, косым штрихом (рис. 135, а) трудно получить чистую поверхность и достигнуть высо-
Рис. 135. Опиливание горизонтальных поверхностей: а — продольным, косым штрихом, б — перекрестным штрихом
кой производительности. Опиливать рекомендуется перекрестным штрихом (рис. 135, б).
Для контроля опиленных поверхностей пользуются поверочными линейками, штангенциркулями, угольниками и поверочными плитами.
Поверочную линейку надо выбирать в зависимости от длины проверяемой поверхности, т. е. поверочная линейка по длине должна перекрывать проверяемую поверхность.
Проверка качества опиливания поверхности поверочной линейкой производится «на просвет» (рис. 136, а). Для этого деталь освобождают из тисков и поднимают на уровень глаз; поверочную линейку берут правой рукой за середину и прикладывают ребро поверочной линейки перпендикулярно к проверяемой поверхности.
225
Для проверки поверхности во всех направлениях сначала линейку ставят по длинной стороне в 2—3 местах, затем по короткой— также в 2—3 местах, и, наконец, по одной и по другой диагонали. Если просвет между линейкой и проверяемой поверхностью узкий и равномерный, значит плоскость обработана удовлетворительно.
Во избежание износа линейку не следует передвигать по поверхности, ее необходимо каждый раз отнимать от проверяемой поверхности и переставлять в нужное положение.
Рис. 136. Определение параллельности плоскостей: а — поверочной линейкой, б — кронциркулем, в — штангенциркулем
В тех случаях, когда поверхность должна быть опилена особо тщательно, проверка точности опиливания производится с помощью поверочной плиты «на краску». В этом случае на рабочую поверхность поверочной плиты с помощью тампона (свернутой тряпочки) наносится тонкий равномерный слой краски (синька, сажа или сурик, разведенный в масле).
Затем поверочную плиту накладывают на проверяемую поверхность (если деталь громоздкая), делают несколько круговых движений, после этого плиту снимают. На недостаточно точно обработанных (выступающих) местах детали остается краска. Эти места опиливают дополнительно до тех пор, пока не будет получена поверхность с равномерными пятнами краски по всей поверхности.
Параллельность двух плоскостей может быть проверена при помощи кронциркуля или штангенциркуля (рис. 136, б, в).
226
§ 4. ВИДЫ ОПИЛИВАНИЯ
Опиливание наружных плоских поверхностей. Опиливание обычно начинается с проверки припуска на обработку, который мог бы обеспечить изготовление детали в
соответствии с чертежом.
Следует отметить, что выполнение этого вида работы является наиболее трудным. Если слесарь научится правильно опили-Bafb прямолинейные поверхности, то он точно сумеет опилить и другие поверхности.
При опиливании плоских поверхностей используют плоский напильник — драчевый и личной. Сначала опиливают одну широкую плоскость (она является базой, т. е. исходной плоскостью для дальнейшей обработки), затем вторую параллельно первой и т. д. Следует стремиться к тому, чтобы опиливаемая плоскость всегда находилась в горизонтальном положении. Опиливание нужно вести перекрестными штрихами. Параллельность сторон проверяют кронциркулем или штангенциркулем.
Качество опиливания поверхности проверяют поверочной линейкой в различных положениях (вдоль, поперек, по диагонали). Рассмотрим	последователь-
ность опиливания поверхностей у стальной плитки (рис. 137, а) с точностью 0,5 мм.
Сначала опиливают широкие необходимо:
зажать плитку в тиски поверхностью А вверх и так, чтобы обрабатываемая поверхность выступала над губками тисков не более чем на 4—6 мм;
опилить поверхность А плоским драчевым напильником; опилить поверхность А плоским личным напильником и проверить прямолинейность поверхности линейкой; установить плитку поверхностью Б вверх; опилить поверхность Б плоским драчевым напильником; опилить поверхность Б плоским личным напильником и про
Рис. 137. Виды опиливания: а — плоской плитки, б — угольника 90°, в — крепление угольника в тисках
поверхности плитки, для чего
227
верить прямолинейность поверхности линейкой, а параллельность поверхностей Л и Б кронциркулем.
Закончив обработку широких поверхностей, переходят к опиливанию узких поверхностей плитки, для чего необходимо:
надеть на губки тисков нагубники и зажать в тиски плитку поверхностью 2 вверх;
опилить поверхность 2 плоским драчевым напильником; опилить поверхность 2 плоским личным напильником, проверить прямолинейность поверхности линейкой, а перпендикулярность опиленной поверхности к поверхности А проверить угольником;
зажать в тисках плитку поверхностью 4 вверх: опилить поверхность 4 плоским драчевым и затем личным напильником и проверить прямолинейность обрабатываемой поверхности линейкой, перпендикулярность к поверхности А угольником и параллельность с поверхностью 2 кронциркулем или штангенциркулем;
зажать в тисках плитку поверхностью 1 вверх; опилить поверхность 1 плоским драчевым напильником по угольнику;
опилить поверхность 1 плоским личным напильником и проверить ее перпендикулярность к поверхности А и поверхности 2 по угольнику;
зажать в тисках плитку поверхностью 3 вверх; опилить поверхность 3 плоским драчевым напильником и проверить угольником ее перпендикулярность сначала к поверхности А, а затем к поверхности 2;
опилить поверхность 3 плоским личным напильником и проверить угольником ее перпендикулярность к другим поверхностям;
снять заусенцы со всех ребер плитки;
окончательно проверить все размеры и качество обработки плитки по линейке, угольнику, кронциркулю или штангенциркулю.
Опиливание поверхностей, расположенных под прямым углом. Опиливание сопряженных поверхностей, связанное с пригонкой внутреннего угла, сопряжено с некоторыми трудностями.
Выбрав одну из поверхностей в качестве базовой (обычно принимают большую), опиливают ее начисто, а затем обрабатывают вторую поверхность под прямым углом к базовой.
Правильность опиливания второй поверхности проверяют поверочным угольником, одну полку которого прикладывают к базовой поверхности.
Опиливание поверхностей по внутреннему прямому углу ведут так, чтобы ко второй поверхности было обращено ребро напильника, на котором нет насечки.
228
В качестве примера обработки плоскостей, сопряженных под углом 90°, рассмотрим последовательность изготовления угольника 90° (рис. 137, б), для этого необходимо:
закрепить заготовку угольника в тисках в деревянном бруске (рис. 137, в);
опилить последовательно широкие плоскости 1 и 2 сначала плоским драчевым, а затем плоским личным напильниками;
проверить качество опиливания поверочной линейкой, параллельность поверхностей — кронциркулем, а толщину — штангенциркулем;
заменить деревянный брусок нагубниками, зажать угольник опиленными поверхностями и опилить последовательно ребра угольника под углом 90е. Для обеспечения точности обработки сначала следует обработать наружное ребро S до получения прямого угла между этим ребром и широкими поверхностями 1 и 2 угольника. Затем в такой же последовательности обработать ребро 8, проверяя его угольником относительно ребра 3;
в вершине внутреннего угла просверлить отверстие диаметром 3 мм, а затем ножовкой сделать прорезь к нему шириной 1 мм;
опилить последовательно внутренние ребра 5 и 6 под углом 90°, выдерживая при этом параллельность ребра 5 с ребром 3 и ребра 6 с ребром 8, добиваясь, чтобы внутренний угол между ребрами 5 и б и наружный между ребрами 3 и 8 были прямыми;
опилить последовательно торцы 4 и 7, выдерживая размеры по чертежу (125 и 80 мм); снять заусенцы с ребер;
отшлифовать наждачной бумагой все ребра и поверхности угольника, на отшлифованных поверхностях и ребрах не должно быть царапин и рисок.
Приведенный порядок обработки угольника обеспечивает плоскостность каждой поверхности и перпендикулярность ребер между собой и по отношению к поверхностям.
Опиливание квадрата на конце стержня. Эту работу начинают с опиливания первой грани, размер которой контролируют штангенциркулем. Затем параллельно ей опиливают вторую грань, при этом контролируют размер головки квадрата. Третью грань опиливают под углом 90° к опиленным граням и проверяют угольником. Четвертую грань опиливают по размеру и параллельно третьей грани.
Опиливание цилиндрических заготовок. Опиливание цилиндрического стержня на меньший диаметр выполняют в такой последовательности. Цилиндрический стержень (рис. 138) сначала опиливают на квадрат, в размер его сторон должен входить припуск на последующую обработку. Затем у квадрата опиливают углы и получают восьмигранник, из которого опиливанием получают шестнадцатигранник; в процессе даль-
229
нейшей обработки получают цилиндрический стержень требуемого диаметра. Слой металла до получения четырех и восьми граней необходимо снимать драчевым напильником, а восьмигранник и шестнадцатигранник опиливают уже личным напильником. Проверку правильности опиливания производят штангенциркулем в нескольких местах.
Рис. 138. Опиливание цилиндрических деталей:
1 — цилиндр, II— квадрат, III -восьмигранник. IV— многогранник
Опиливание вогнутых и выпуклых криволинейных поверхностей. Многие детали машин имеют выпуклую и вогнутую форму.
При опиливании и распиливании криволинейных поверхностей необходимо выбрать наиболее рациональный способ удаления лишнего металла.
В одном случае требуется предварительное выпиливание ножовкой, в другом — высверливание, в третьем — вырубка и т. д. Слишком большой припуск на опиливание ведет к большому расходу времени на выполнение задания, а оставление слишком малого припуска часто ведет к порче детали.
Опиливание вогнутых поверхностей. Вначале на заготовке размечают необходимый контур детали. Большую часть металла в данном случае можно удалить ножовкой, впадине в заготовке нужно придать форму треугольника (рис. 139,а). Затем квадратным или трехгранным напильником опиливают грани и спиливают выступы полукруглым или круглым драчевым напильником до нанесенной риски. Профиль сечения круглого или полукруглого напильника выбирают таким, чтобы его радиус был меньше, чем радиус опиливаемой поверхности.
Не доходя примерно 0,3—0,5 мм до риски, драчевый напильник заменяют личным. Правильность формы распиливания проверяют по шаблону на просвет, а перпендикулярность опиленной поверхности к торцу заготовки проверяют угольником.
230
Опиливание выпуклых поверхностей рассмотрим на
примере опиливания носка слесарного молотка (рис. 139, б).
После разметки ножовкой срезают углы заготовки, и она при-
Рис. 139. Опиливание поверхностей: а — вогнутой, б — выпуклой
нимает пирамидообразную форму. С помощью драчевого напильника снимают слой металла, не доходя до риски на 0,8— 1,0 мм, а затем личным напильником окончательно осторожно снимают оставленный припуск.
Изготовление шпонок. Для примера рассмотрим изготовление сегментной шпонки (рис. 140), заключающееся в выполнении следующих операций:
	
80	Л	
Рис. 140. Изготовление шпонки
отмеряют на стальной полосе и отрезают ножовкой нужную длину заготовки для шпонки согласно чертежу;
опиливают начисто плоскость А, затем размечают и опиливают поверхности 1 и 2, проверку на перпендикулярность выполняют по угольнику;
размечают поверхности 3 и 4 согласно чертежу (длину, ширину, радиусы закругления);
опиливают поверхности 3 и 4, проверяя размер штангенциркулем, а перпендикулярность поверхностей — угольником;
подгоняют опиливанием шпонку к соответствующему пазу; шпонка должна входить в паз без нажима, легко и садиться плотно без качки;
опиливают поверхность С, выдерживая размер 16л<л<.
231
Опиливание тонких пластинок. Опиливать тонкие пластинки обычными приемами опиливания нецелесообразно, так как при рабочем ходе напильника пластинка изгибается и возникают «завалы».
Не рекомендуется для опиливания тонких пластинок зажимать их между двумя деревянными брусками (планками), так как при этом насечка напильника быстро забивается древесной и металлической стружкой и его приходится часто чистить.
/
Рис. 141. Опиливание в рамках
В целях повышения производительности труда при этом опиливании тонких пластинок прибегают к склепыванию 3—10 таких деталей в пакеты. Приемы опиливания ребер в пакете те же, что и при опиливании плитки с широкими ребрами.
Можно обойтись без склепывания тонких деталей, а использовать приспособления, называемые наметками. К таким приспособлениям относятся раздвижные рамки, плоскопараллельные наметки, копирные приспособления (кондукторы) и т. д.
Обработка в рамках. Простейшее приспособление представляет металлическую рамку 1 (рис. 141), лицевая сторона которой тщательно обработана и закалена до высокой твердости. Обрабатываемая пластинка 2 закладывается в прорезь рамки и зажимается болтами 3. Затем рамку зажимают в тисках, и обработку ведут до тех пор, пока напильник не коснется верхней плоскости рамки. Поскольку эта плоскость рамки обработана с большой точностью, то и опиливаемая плоскость не требует дополнительной проверки при помощи линейки.
Универсальная наметка (параллели) состоит из двух брусков 1 прямоугольного сечения, скрепленных между собой двумя направляющими планками 2 (рис. 142). Один из брусков жестко соединен с направляющими планками, а другой может передвигаться вдоль этих планок параллельно неподвижному бруску.
232
Сначала в слесарные тиски устанавливают раздвижную рамку, а затем заготовку 3. После совмещения разметочной линии с верхней плоскостью рамки заготовку вместе с планками зажимают в тисках.
Обработка в плоскопараллельных наметках. Наиболее распространенными являются плоскопараллельные наметки (рис. 143), которые имеют точно обработанные плоскости и выступы 1, которые дают возможность обрабатывать плоское-
Рис. 142. Опиливание в универсальных наметках
Рис. 143. Опиливание в плоскопараллельных наметках
ти, расположенные под прямым углом, без контроля угольником во время опиливания. На опорной плоскости 2 наметки имеется несколько резьбовых отверстий. С помощью винтов к этой плоскости можно прикрепить направляющие линейки, или угольник,
которые дают возможность опиливать детали с заданным углом.
Обрабатываемую пластинку 4 закладывают в наметку 3, упирая ее базовую кромку в выступ 1. Легкими ударами молотка по пластине подводят ее к размеченной риске до совпадения с верхней поверхностью наметки, после чего окончательно зажимают наметку с пластинкой в тисках и производят опиливание.
При помощи наметки можно опиливать
Рис. 144. Опиливание по копиру
различные профильные
пластины как с выпуклыми, так и с вогнутыми участками.
Обработка в кондукторах. Наиболее производительным является опиливание заготовок, имеющих криволинейный профиль, по копиру (кондуктору).
По копиру 1 (рис. 144) опиливают заготовку 2. Рабочие поверхности копира обработаны с точностью от 0,05—0,1 мм, закалены и отшлифованы.
233
Заготовку 2 вместе с копиром зажимают в тиски и опиливают до уровня рабочих поверхностей копира.
Применение таких кондукторов целесообразно при обработке большого количества одинаковых деталей, которые можно обрабатывать как по одной, так и пакетом в несколько штук.
Отделка поверхностей. Выбор способа отделки и последовательность отдельных переходов зависит от обрабатываемого материала и требований к качеству поверхности, ее состояния, кон-
Рис. 145. Зачистка опиленной поверхности:
а — абразивной шкуркой, 6 — напильником со шкуркой, в — зачистка вогнутой поверхности
струкции, размеров детали и величины припуска, которые обычно составляют 0,05—0,3 мм.
Ручная зачистка шлифовальной шкуркой. В тех случаях, когда требуется высокая точность обработки, поверхности после опиливания подвергают окончательной отделке бархатными напильниками, полотняной или бумажной абразивной шкуркой и абразивными брусками. При отделке меди и алюминия шкурку натирают стеарином.
При отделке поверхностей пользуются деревянными брусками с наклеенной на них абразивной шкуркой (рис. 145,а). В некоторых случаях полоску шкурки накладывают на плоский напильник, придерживая при работе концы рукой (рис. 145, б). Для отделки криволинейных поверхностей шкурку навертывают на напильник в несколько слоев (рис. 145, в). Зачистку ведут сначала грубыми шкурками, а затем более тонкими.
Ручная зачистка является малопроизводительной операцией.
234
Зачистка и полирование шлифовальными шкурками с помощью универсальных переносных машинок. Шлифовальную шкурку склеивают в виде колец и закрепляют на эластичном основании специальных разжимных головок, которые устанавливаются на рабочих концах шпинделей универсальных электрических и пневматических машинок.
Для закрепления шкурки в оправке из инструментальной стали прорезают шлиц размером 0,6 х (25-^30) мм, в который вводится конец полотна шкурки. Затем шкурку навертывают на оправку, после 1,5—2 оборотов конец шкурки косо завертывают и хвостовиком напильника прижимают к торцу оправки. Таким образом, шкурка надежно закреплена на оправке.
Отделочные операции производятся шлифовальными шкурками с помощью специальных ручных механизированных инструментов (дисковых шлифовальных машинок), ручными механизированными инструментами с абразивными лентами или на специальных ленточношлифовальных станках.
§ 5. МЕХАНИЗАЦИЯ ОПИЛОВОЧНЫХ РАБОТ
Опиливание ручным напильником — трудоемкая и тяжелая операция, поэтому для повышения точности обработки и производительности труда, а также для облегчения трудоемкой работы на заводах применяют опиловочные электрические станки, электрические шлифовальные машинки с жестким и гибким валами, а также различные пневматические шлифовальные и ручные машинки.
Применяются два типа опиловочных станков: с возвратно-поступательным движением и вращательным движением, чаще всего с гибким валом (станки типа ОЗС). На станках первого типа применяются напильники различного профиля с крупной и мелкой насечкой.
В опиловочных станках для обработки закаленных деталей (штампов и т. п.) применяют специальный алмазный инструмент.
Станки с гибким валом и вращающимися напильниками особенно удобны при изготовлении штампов, прессформ, металлических моделей и т. п.
Опиловочные станки бывают стационарные и переносные.
Стационарный опиловочный станок завода «Коммунар» (рис. 146) имеет станину 1, на которой закреплена стойка 4 с нижним 3, верхним 5 кронштейнами и штоком 6. Ступенчатый шкив (закрыт кожухом) 2, позволяет регулировать скорость движения напильника. Обрабатываемая деталь 8 закрепляется на поворотном столе 9. Установка стола на нужный угол достигается при помощи винта 10.
Напильник 7 закрепляют в верхнем кронштейне 5, после чего верхний кронштейн опускают, при этом нижний конец напиль
235
ника должен войти в конусное углубление нижнего кронштейна 3. Правильность установки напильника между верхним и нижним кронштейнами проверяют угольником. В вертикальное положение напильник устанавливают при помощи винтов, имеющихся в верхнем кронштейне. Пуск и останов станка осуществляется нажимом на педаль 11.
При обработке деталей, не требующих высокой точности, эти станки обеспечивают повышение производительности труда
Рис. 146. Опиловочный станок завода «Коммунар»
Рис. 147. Электрический напильник
в 4—5 раз по сравнению с ручной обработкой. На них можно обрабатывать детали различной формы (круглые, трехгранные, квадратные и т. п.), а также поверхности, расположенные под разными углами.
Стационарные опиловочные станки не позволяют производить обработку в труднодоступных местах. В этом случае применяют переносные электрические и пневматические машинки.
Электрический напильник конструкции Д. И. Судаковина (рис. 147) предназначен для выполнения различных слесарных и сборочных работ. Длина хода напильника 12 мм, число двойных ходов в минуту 1500, мощность электродвигателя 120 вт, рабочее напряжение тока 127 и 220 в.
Напильник работает следующим образом. Нажимом на кнопку 7 включается электродвигатель 6. Вращение ротора электродвигателя через зубчатую пару 5 передается коленчатому валу 4,
236
на кривошипной шейке которого насажен шатун 3. При враще
нии вала шатун получает возвратно-поступательное движение, которое передается через шток напильнику 1, закрепленному в патроне 2.
Особенностью данного электронапильника является то, что его приводной механизм выполнен с двумя шатунами, один из которых шарнирно соединен через шток с напильником, а другой — с балансиром, причем кривошип коленчатого вала привода расположен таким образом, что поступательному переме-
щению напильника в одном направлении соответствует перемещение балансира в обратном направлении. Благодаря такому устройству’ достигается взаимное погашение инерционных сил, вызываемых возвратно-поступательным движением напильника и балансира и устранение вибрации корпуса инструмента при его работе.
Применение	электрона
Рис. 148. Пневматический напильник
пильника повышает произво-дительность труда примерно в пять раз по сравнению с работой, выполняемой обычным ручным напильником.
Пневматический напильник имеет двигатель ротационного типа, работающий от сжатого воздуха, подаваемого под давлением 5—6 аг.
Пневматический напильник состоит из рабочего инструмента 1 (рис. 148), головки для его закрепления 2, преобразователя движения 3, редуктора 4 и двигателя 5. Длина хода напильника 12 леи, число двойных ходов в минуту 1500. Применение пневматического напильника повышает производительность опиливания в 2—3 раза.
Передвижной опи л о в очно-зачи стной станок (рис. 149, а) имеет стойку 1 с вилкой 3, в которой закреплен электродвигатель 5 с кнопочным пультом. Шарниры 4 позволяют электродвигатель с укрепленной на нем головкой 2 поворачивать в удобное для работы положение. Инструмент закрепляется в патроне, смонтированном на конце гибкого вала 6, и получает вращательное
движение.
Станок ОЗС имеет следующие приспособления: инструменто-держатель № 1 со сменными цангами для крепления инструмента с хвостовиками диаметром 6; 8 и 10 леи; инструментодержатель № 2, служащий для крепления инструмента с конусным хвостовиком № 0 и 1; угловую державку, предназначенную для шли
237
фования и полирования инструментов и снятия заусенцев; пистолет, превращающий вращательное движение гибкого валика в поступательное движение; напильник и ножовочное полотно; абразивный брусок или шабер.
К станку ОЗС прилагаются круглые напильники, пальцевые фрезы, абразивные шлифголовки диаметром от 8 до 42 мм, вой-
Рис. 149. Опиловочно-зачистной станок (а), набор инструментов (б), в — детали, обрабатываемые на станке ОЗС
лочные, резиновые и другие полировальные головки диаметром от 6 до 35 мм, сверла, развертки, зенковки и т. и.
Станок ОЗС в нормальном исполнении имеет четыре скорости от 760 до 3600 об/мин. Мощность электродвигателя 0,52 кет, число оборотов 1405 в минуту.
На рис. 157, б показаны инструменты для опиловочно-зачистного станка, а на рис. 157, в — детали, которые обрабатывают на этом станке.
238
Широкое распространение получила шлифовальная машинка И-54А (рис. 150). Машинка имеет электродвигатель 1 и шпиндель, к которому крепится гибкий валик 2 с державкой 3 для закрепления рабочего инструмента. Машинка работает от электросети переменного тока. Вес машинки с подставкой и гибким валом 15 кг, мощность электродвигателя 1 квт, число оборотов 2850 в минуту. Длина гибкого валика 3200 мм.
Рис. 150. Электрическая шлифовальная машина И-54:
1 — электродвигатель, 2 — гибкий валик, 3 — державка с рабочим инструментом; 4—использование угловой державки
Сменные державки позволяют производить опиловку, шлифовку в труднодоступных местах и под разными углами.
В зависимости от условий производства ручное опиливание заменяют обработкой на строгальных, фрезерных и шлифовальных станках.
На ряде заводов вместо опиливания применяют метод контурного травления деталей. Этим методом осуществляют глубокое травление на деталях тех мест, которые раньше подвергались опиливанию. Детали предварительно очищают и обезжиривают, а затем места, не подлежащие обработке, покрывают защитным составом. Процесс этот очень простой и не требует высокой квалификации рабочего. Точность обработки достигается ±0,05 мм, а высота гребешков (неровностей) от 1,25 до 1,5 мк, что исклю-
239
чает зачистку. Контурное травление деталей является высокопроизводительным процессом, который может заменить многие ручные опиловочные работы.
Виды и причины брака при опиливании
Наиболее частыми видами брака при опиливании являются: неровности поверхностей (горбы) и завалы краев заготовки, как результат неумения пользоваться напильником;
вмятины или повреждение поверхности заготовки в результате неправильного зажима ее в тисках;
неточность размеров опиленной заготовки вследствие неправильной разметки, снятия очень большого или малого слоя металла, а также неправильности измерения или неточности измерительного инструмента;
задиры, царапины на поверхности детали, возникающие в результате небрежной работы и неправильно выбранного напильника.
Техника безопасности при опиливании
При опиловочных работах необходимо выполнять следующие правила техники безопасности:
при опиливании заготовок с острыми кромками нельзя поджимать пальцы левой руки под напильник при обратном ходе;
образовавшуюся в процессе опиливания стружку необходимо сметать с верстака волосяной щеткой. Строго запрещается сбрасывать стружку обнаженными руками, сдувать ее или удалять сжатым воздухом;
при работе следует пользоваться только напильником с прочно насаженными ручками. Запрещается работать напильниками без ручек или напильниками с треснувшими, расколотыми ручками.
Вопросы для самопроверки
1.	По какому принципу нужно выбирать напильники?
2.	Что иужио принимать во внимание при опиловке, чтобы обеспечить прямолинейность и чистоту обработки?
3.	Чем различаются напильники № 0; 1; 2; 3?
4.	Какие особенности обработки выпуклых и вогнутых криволинейных поверхностей?
5.	Охарактеризуйте основные способы отделки поверхностей.
Глава XVIII
РАСПИЛИВАНИЕ И ПРИПАСОВКА
§ 1. РАСПИЛИВАНИЕ
Распиливанием называется обработка отверстий с целью придания им нужной формы. Обработка круглых отверстий производится круглыми и полукруглыми напильниками; трехгранных отверстий — трехгранными, ножовочными и ромбическими напильниками; квадратных — квадратными напильниками.
Рис. 151. Распиливание и припасовка:
а — распиливание отверстия в заготовке воротка, б — распиливание трёхграииого отверстия, в — проверка выработкой, г — припасовка вкладыша и проймы, д — припасовка косоугольных вкладышей
Распиливание в заготовке воротка квадратного отверстия. Вначале размечают квадрат, а в нем — отверстие (рис. 151, а); затем просверливают отверстие сверлом, диаметр которого на 0,5 мм меньше стороны квадрата. В просверленном отверстии пропиливают четыре угла квадратным напильником, не доходя 0,5—0,7 мм до разметочных рисок, после чего распиливают отверстие до разметочных рисок в следующей последовательности: вначале пропиливают стороны 1 и 3, затем 2 и 4 и производят подгонку отверстия по метчику так, чтобы он входил в отверстие только на глубину 2—3 мм.
241
Дальнейшую обработку сторон производят до тех пор, пока квадратная головка легко, но плотно не войдет в отверстие.
Распиливание в заготовке трехгранного отверстия. Размечают контур треугольника, а в нем — отверстие и сверлят его сверлом, не касаясь разметочных рисок треугольника (рис. 151, б). Затем в круглом отверстии пропиливают три угла и последовательно распиливают стороны 1,2 и 3, не доходя 0,5 мм до разметочной риски, после чего обрабатывают стороны треугольника; точность обработки проверяют вкладышем.
При подгонке следует следить за тем, чтобы вкладыш входил в распиливаемое отверстие свободно, без перекоса и плотно. Зазор между сторонами треугольника и вкладышем при проверке щупом должен быть не более 0,05 мм.
Правильность опиливания проверяют специальными шаблонами, которые называются выработками (рис. 151, в).
§ 2. ПРИПАСОВКА
Припасовкой называется взаимная пригонка двух деталей, сопрягающихся без зазора. Припасовывают как замкнутые, так и полузамкнутые контуры. Припасовка характеризуется большой точностью обработки. Из двух припасовываемых деталей отверстие принято называть проймой, а деталь, входящую в пройму,— вкладышем.
При изготовлении и припасовке шаблонов с полукруглыми наружным и внутренним контуром вначале изготовляют деталь с внутренним контуром — пройму (рис. 151, г). К обработанной пройме припасовывают вкладыш.
Обработку проймы ведут в следующем порядке. Сначала точно опиливают широкие плоскости как базовые поверхности, затем начерно — ребра 1; 2; 3 и 4, после чего размечают циркулем полуокружность, вырезают ее ножовкой (как показано пунктиром на рисунке); производят точную опиловку полукруглой выемки и проверяют точность обработки по шаблону, а также на симметричность по отношению к оси с помощью штангенциркуля.
При обработке вкладыша сначала опиливают широкие поверхности, а потом ребра 1, 2 и 3. Далее размечают и вырезают ножовкой углы. После этого производят точное опиливание и припасовку ребер 5 к 6. Затем выполняется точное опиливание и припасовка вкладыша к пройме. Точность припасовки считается достаточной, если вкладыш входит в пройму без перекоса, качки и просветов.
При изготовлении и припасовке косоугольных вкладышей и пройм «ласточкин хвост», изображенных на рис. 151, д, сначала обрабатывают вкладыш (обработка и проверка его проще).
Вкладыш обрабатывают в следующем порядке. Вначале точно опиливают широкие плоскости как базовые поверхности, за
242
тем все четыре узких ребра 1, 2, 3 и 4. Далее размечают острые углы, вырезают их ножовкой и точно опиливают. Сначала опиливают ребра 5 и б в плоскости, параллельной ребру 1, затем ребра 7 и 8 по линейке и под углом 60° к ребру 4. Острый угол (60°) измеряют угловым шаблоном.
Пройма обрабатывается в следующем порядке. Вначале точно опиливаются широкие плоскости, после чего опиливаются все четыре ребра.	5	6 7
Далее производится раз-метка, вырезка ножовкой паза (на рисунке показано пунктиром) и опиливание ребер 5;
6 и 7. Сначала ширина паза делается меньше требуемой на 0,05—0,1 мм при сохранении строгой симметричности боковых ребер паза по отношению к оси проймы, глубина же паза выполняется сразу точной по размеру. Затем при припасовке вкладыша и проймы ширина паза получает точный размер по форме выступа вкладыша. Точность припасовки считается достаточной, если
вкладыш входит в пройму туго от руки, без просветов, качки и перекосов.
Применением специальных инструментов и приспособлений добиваются повышения производительности распиливания и припасовки. К числу таких инструментов и приспособлений относятся ручные напильники со сменными пластинками и напильники из проволоки, покрытые алмазной крошкой, опиловочные призмы, опиловочные наметки и т. п.
Ручной напильник со сменными пластинками имеет корпус, выполненный из легкого сплава, в котором прочно закрепляются сменные вставки из высококачественной углеродистой стали. Пластинки имеют насечки. Под каждым зубом находится отверстие, через которое продавливается снятая стружка, что предохраняет зубья от забивания стружкой.
Такой напильник применяется для обработки стали, алюминия, меди, а также дерева, кожи, резины и других материалов. После износа пластинки меняют. Опыт показал, что сборный напильник значительно производительнее обычных.
Опиловочная призма (рис. 152, а) состоит из двух пластинок 1 с направляющими 2 и 3. Боковая поверхность пластинки имеет резьбовые отверстия 7 для закрепления болтом прижимной планки 4, прямоугольника 5 и линейки 6. Заготовку
*43
устанавливают между направляющими 2 и 3 так, чтобы слой металла, подлежащий снятию, выступал над плоскостями направляющих, и прочно закрепляют прижимной планкой 4. Призму закрепляют в слесарных тисках (рис. 152, б). Угольники 5 и линейка 6 используются для проверки правильности установки обрабатываемой детали.
Раздвижная рамка является разновидностью опиловочной призмы и имеет такое же назначение. Она представляет собой два металлических прямоугольных бруска, имеющих по краям пазы, в которые входят две соединяющие эти бруски направляющие планки.
Прямоугольный брусок наглухо соединен винтами с одним концом направляющих планок. Такое устройство допускает установку в раздвижной раме заготовок разных размеров (в пределах длины направляющих планок).
Рамку устанавливают в слесарные тиски, после чего в ней зажимают обрабатываемую деталь, которую затем опиливают.
Вопросы для самопроверки
1.	Какие особенности, приемы и правила припасовки?
2.	Как производитси распиловка и припасовка трехгранных отверстий?
3.	Какие приспособления используются для распиливания и припасовки?
Глава XIX
СВЕРЛЕНИЕ
§ I. СУЩНОСТЬ И НАЗНАЧЕНИЕ СВЕРЛЕНИЯ
Сверлением называется процесс образования отверстий в сплошном материале режущим инструментом — сверлом.
Сверление применяется:
для получения неответственных отверстий, невысокой степени точности и чистоты, например под крепежные болты, заклепки, шпильки и т. д.;
для получения отверстий под нарезание резьбы, развертывание и зенкерование.
Рассверливанием называется увеличение диаметра уже имеющегося отверстия.
Сверлением отверстий диаметром до 10 мм достигается 4-й класс точности и 1—3-й классы чистоты, а при больших диаметрах отверстия — 5-й класс точности. Для обеспечения более высокой точности и чистоты поверхности отверстие подвергается дополнительной обработке — зенкерованию и развертыванию.
Точность сверления в отдельных случаях может быть повышена за счет тщательного регулирования станка, правильно заточенного сверла или сверления через специальное приспособление, называемое кондуктором.
§ 2. СВЕРЛА
По конструкции и назначению различают сверла: а) спиральные и б) специальные (перовые или плоские, для кольцевого сверления, ружейные, комбинированные с другими инструментами, центровочные и ДР-)-
Хвостовик Шейка Режущая часть
Лапка Н------
Уравачая часть
Рабочая часть
Поводок П дЛсгпоВж \шеика
Рис. 153. Части и элементы спирального сверла
245
Наибольшее распространение в промышленности получили спиральные сверла. Спиральное сверло состоит из хвостовика с лапкой, шейки и рабочей части.
Хвостовик конический (рис. 153, а) или цилиндрический (рис. 153, б) служит для крепления сверла в шпинделе станка или патроне.
Лапка хвостовика у сверл с коническим хвостовиком не позволяет сверлу провертываться в шпинделе и служит упором при выбивании сверла из гнезда шпинделя.
Шейка сверла — промежуточная часть, соединяющая рабочую часть сверла с хвостовиком.
Рабочая часть сверла представляет собой цилиндрический стержень с двумя профрезерованными спиральными (винтовыми) канавками, образующими два рабочих зуба (пера). Рабочая часть включает режущую и направляющую части с двумя ленточками.
Ленточки служат для направления сверла и способствуют уменьшению трения между сверлом и стенками отверстия. Уменьшение трения сверла о стенки просверливаемого отверстия достигается также и тем, что рабочая часть сверла имеет обратный конус, т. е. диаметр сверла у режущей части больше, чем на другом конце, около шейки. Разность в величине этих диаметров составляет 0,04—0,09 мм на каждые 100 мм длины сверла.
Канавки на сверлах имеют специальный профиль, обеспечивающий правильное образование режущих кромок сверла и необходимое пространство для выхода стружки. Ширина и угол наклона w винтовой канавки должен соответствовать толщине и форме стружки. Узкие винтовые канавки, которые образуются при больших передних углах и малых углах заострения, отводят стружку лучше, чем более широкие канавки, образующиеся при малом переднем угле и большом угле заострения.
Режущая часть сверла (рис. 154) представляет собой конус, на котором имеются две режущие кромки, перемычка (поперечная кромка), две задние и две передние поверхности. В поперечном сечении сверла между двумя винтовыми канавками остается сердцевина, создающая жесткость сверлу.
Передний угол у сверла в каждой точке режущей кромки является величиной переменной и по мере приближения к центру сверла уменьшается и в самом центре равен нулю (на
пример, если у наружного диаметра передний угол у=25^30°, то у перемычки он близок к 0°). Непостоянство величины переднего угла относится к недостаткам спирального сверла и является одной из причин неравномерного и быстрого его износа.
Задний у г о л а сверла предназначается для уменьшения трения задней поверхности о поверхность обрабатываемого отверстия. Величина заднего угла а также изменяется по направлению от периферии к центру сверла. Если в точке, взятой на
наружной поверхности сверла а=8-Ч2°, то у оси сверла а = 20^-26° (для сверл средних диаметров).
Спиральные сверла изготовляются из стали Р9, Р18, 9ХС.
Сверла, оснащен-
ные пластинками из
1 "
20-
0
6)
Рис. 155. Сверла, оснащенные пластинками из твердого сплава (а, б), сверла с отверстиями для охлаждения (в)
твердых	сплавов
(рис. 155, а и б), находят широкое применение при сверлении и рассверливании чугуна, закаленной стали, пластмасс, стекла, мрамора
и других твердых материалов.
По сравнению со сверлами, изготовленными из инструментальных углеродистых сталей, они имеют значительно меньшую длину рабочей части, больший диаметр сердцевины и меньший угол наклона винтовой канавки. Эти сверла обладают высокой стойкостью и обеспечивают
высокую производительность труда.
Существует несколько типов сверл, оснащенных твердыми сплавами:
1.	Сверла с прямыми канавками применяют при сверлении отверстий глубиной до 3—4 мм в чугуне и других хрупких металлах. Для сверления глубоких отверстий эти сверла применять нельзя: затрудняется выход стружки из отверстия.
2.	Сверла с винтовыми канавками, обеспечивают значительно лучший выход стружки из отверстий, особенно при сверлении вязких металлов. Это достигается благодаря тому, что на длине 1,5—2 диаметра сверла винтовая канавка прямая, а далее к хвостовой части сверла — винтовая.
3.	Сверла с косыми канавками применяют для сверления неглубоких отверстий, так как длина канавок для выхода стружки у них очень мала. Длина рабочей части таких сверл составляет примерно 1,5 диаметра.
4.	Твердосплавные монолитные сверла предназначены для обработки жаропрочных сталей. Эти типы сверл
247
могут быть применены для работы на сверлильных машинах (материалом служит твердый сплав марки ВК15М) и для работы на станках (твердый сплав марки ВК10М).
Корпуса твердосплавных сверл изготавливаются из стали Р9, 9ХС, 40Х, 45Х. В сверлах прорезается паз под пластинку твердого сплава.
Сверла с отверстиями для охлаждения (рис. 155, в) имеют повышенную стойкость, так как охлаждающая жидкость, подаваемая под давлением 10—20 ат в простран-
Рис. 156. Перовые сверла: а — двухстороннее, б — одностороннее
ство между наружным диаметром стебля и стенками отверстия обеспечивает охлаждение режущих кромок и облегчает удаление стружки.
Сверло крепится в специальном патроне, обеспечивающем подвод охлаждающей жидкости к отверстию в хвостовой части сверла. Эти сверла особенно эффективны при работе с жаропрочными материалами.
При резании сверлами с отверстиями для охлаждения режимы резания повышаются в два-три раза, а стойкость инструмента — в пять-шесть раз. Сверление таким способом осуществляют на специальных станках.
Перо вые сверла (рис. 156, а) наиболее просты в изготовлении, применяются для сверления неответственных отверстий диаметром до 25 мм. Эти сверла изготовляются из инструментальной углеродистой стали марок У10, У12, У10А и У12А, а чаще всего из быстрорежущей стали марок Р9 и Р18.
Перовые сверла подразделяются на двухсторонние и односторонние (рис. 156, б). Наиболее распространенными являются двухсторонние перовые сверла. Угол резания одностороннего перового сверла принимается: для стали в пределах 75—90°, а
248
Рис. 157. Центровочные сверла
для цветных металлов 45—60°. Угол резания двухстороннего перового сверла принимается 120—135°.
Перовые сверла не допускают высоких скоростей резания и непригодны для сверления больших отверстий, так как стружка из отверстия не отводится, а вращается вместе со сверлом и царапает поверхность отверстия. Кроме того, в процессе работы сверло быстро тупится, изнашивается теряет свои режущие качества и уходит в сторону.
Центровочные сверла (рис. 157) служат для получения центровых отверстий в различных заготовках. Они изготавливаются без предохранительного конуса и с предохранительным конусом. Комбинированные	свер-
л а, например сверло-зенковка, сверло-развертка, сверло-метчик, применяются для одновременного сверления и зенкования, сверления и развертывания или сверления и нарезания резьбы.
§ 3. ЗАТАЧИВАНИЕ СВЕРЛ
Для образования режущей части сверло затачивают на специальных заточных станках, а при отсутствии станков — вручную на точилах абразивным кругом.
Угол заточки существенно влияет на режим резания, стойкость сверла и, следовательно, на производительность работы.
Угол заточки при вершине сверла выбирается в зависимости
от твердости обрабатываемого материала:
сталь и чугун средней твердости . .	116—118°
стальные поковки и закаленная сталь 125°
латунь и бронза...................... 130—140°
медь красная....................... 125°
алюминий........................... 140°
силумин............................. 90—100°
магниевые сплавы .................... ПО—120°
эбонит ............................. 85— 90°
мрамор и другие хрупкие материалы 80° пластмассы................... 50— 60°
Износ сверла проявляется прежде всего в округлении режущих кромок и угла, а затем в истирании задней грани.
Износ сверла в первой стадии может быть обнаружен по резко скрипящему звуку. Опытный рабочий безошибочно по звуку устанавливает момент, когда сверло начинает затупляться. При работе изношенным сверлом температура резания резко возрастает и сверло быстро изнашивается. Сверло надо перетачивать своевременно.
249
При ручной заточке сверла получить правильную симметричную форму и углы довольно трудно, поэтому сверла должны затачиваться, как правило, централизованно в заточном отделении, где имеются квалифицированные заточники и специальные станки. Однако каждый квалифицированный слесарь должен уметь заточить сверло вручную.
При заточке вручную сверло берут за рабочую часть левой рукой, возможно ближе к режущей части, правой рукой несильно прижимают ее заднюю грань к периферии абразивного круга, правой рукой берутся за хвостовик (рис. 158) и плавным движе
Рис. 158. Ручная заточка сверла Рис- 159. Проверка качества заточки сверла: а — шаблоном, б — прибором .
нием медленно покачивают и поворачивают сверло, добиваясь, чтобы его задняя поверхность получила правильный наклон. Снимать небольшие слои металла следует при слабом нажиме сверлом на абразивный круг. Необходимо следить за тем, чтобы режущие кромки имели одинаковую длину и были заточены под одинаковыми углами.
Окружная скорость вращения круга при заточке должна составлять 25 м/сек. Круги применяют алундовые на керамической связке зернистостью 60—80, твердостью СМ1 или СМ2. Сверла затачивают с охлаждением содовым раствором.
Рабочую часть круга надо систематически править. Сверло должно иметь режущие кромки одинаковой длины, заточенные под одинаковыми углами. После затачивания задней поверхности сверла режущие кромки его должны быть прямолинейными.
Качество заточки сверла проверяют по специальным шаблонам (рис. 159, а). Одна сторона шаблона служит для проверки
250
положения поперечной кромки, вторая — для проверки угла наклона винтовой линии, третья — для проверки угла при вершине сверла и для измерения длины режущей кромки.
Наиболее совершенной конструкцией для измерения углов заточки режущих инструментов и их элементов является прибор (рис. 159, б), состоящий из диска 1 с градуированной шкалой 2, имеющей деления от 25 до 180°, и шкалой 3, служащей для измерения длины режущих кромок спиральных сверл.
Преимуществом этого прибора является его универсальность, допускающая измерение углов заточки и элементов раз-
Рис. 160. Заточка сверл:
а — по методу В. И. Жирова, б — по методу В. Я. Костыря, в— по методу В. Я. Карасева, г— по методу А. П. Медикова, д— со стружколомнымн канавками
личных режущих инструментов: сверл, зубил и др. Применение его исключает необходимость изготовления большого количества специальных шаблонов, ускоряет процесс проверки и т. д.
По методу сверловщика В. И. Жирова (рис. 160, а) перемычка перерезается канавкой на глубину 0,15 D, в результате чего облегчается врезание сверла в обрабатываемый металл. При такой заточке усилие подачи уменьшается в 2 раза, а произво-
251
дительность сверления отверстий увеличивается в 2—2,5 раза.
Заточка по методу В. Я. Костыря характеризуется особой формой перемычки в наиболее прочном сечении двух перьев (рис. 160, б). При сверлении отверстий в вязкой стали угол заточки равен 130°, а серого чугуна — 118—120°.
Ступенчатая заточка по методу В. Я. Карасева (рис. 160, в) обеспечивает повышенную точность обработки и чистоты поверхности, а также позволяет работать на высоких скоростях резания при больших подачах.
Сверло конструкции А. П. Медикова (рис. 160, г) со стружколомной канавкой на передней грани применяют при сверлении вязких металлов (латунь, мягкая сталь), оно позволяет увеличить величину подачи в 2,5— 3 раза.
Сверло со стружколомными канавками (рис. 160, д) применяют для облегчения работы сверла диаметром от 20 мм и более. На главных режущих кромках делаются канавки, расположенные в шахматном порядке так, что выступ одной режущей кромки снимает материал, оставляемый впадиной, расположенной на другой режущей кромке. Канавки бывают прямоугольные, угольные или полукруглые; начинаясь у режущей кромки, они идут по задней поверхности переднего конуса сверла, способствуют размельчению стружки, облегчая тем самым ее отвод.
§ 4. РУЧНОЕ И МЕХАНИЗИРОВАННОЕ СВЕРЛЕНИЕ
В слесарных мастерских сверление производится в основном на сверлильных станках. В тех случаях, когда деталь невозможно установить на станок или когда отверстия расположены в труднодоступных местах, сверление ведут при помощи ручных дрелей, коловоротов, трещоток, электрических и пневматических машинок.
Ручная дрель (рис. 161, а) применяется для сверления отверстий диаметром до 10 мм.
На шпинделе 1 установлено коническое зубчатое колесо 8, которое может соединяться с коническим колесом 3. В этом случае при вращении вала 2 шпиндель 1 получает одно число оборотов, а при соединении зубчатого колеса 7 с зубчатым колесом 6 и вращении рукоятки 5 шпиндель будет иметь другое число оборотов; поэтому эта дрель называется двухскоростной.
При сверлении дрелью необходимо следить, чтобы сверло располагалось перпендикулярно поверхности детали, поэтому надо периодически прерывать работу и проверять вертикальность отверстия.
К концу сверления сквозного отверстия нажим на дрель нужно уменьшать. При сильном нажиме остающийся тонкий слой металла продавливается, сверло застревает и может сломаться.
252
Рис. 161. Ручное сверление:
а— ручная дрель; 1 — шпиндель, 2— вал; 3,8— конические зубчатые колеса, 4— упор, 5 —рукоятка. 6, 7 — цнлнндрнческне зубчатые колеса; б— прием сверления прн низком расположении детали; в— прием сверления детали, расположенной на высокой подставке; е— прием сверления прн вертикальном расположении детали
Трещотки применяются при сверлении отверстий большого диаметра — от 20 до 40 мм, а также при обработке детали в неудобных местах или в тех случаях, когда нельзя применять сверлильный станок или электрическую сверлильную машину.
Ручные сверлильные электрические машины применяют при монтажных, сборочных и ремонтных работах для сверления и развертывания отверстий. Они бывают:
а)	легкого типа, предназначенные для сверления отверстий диаметром до 8—9 мм. Корпус таких машинок обычно имеет форму
Рис 162. Ручная сверлильная
Рис. 163. Сверлильная элек-
электрическая машинка
трическая установка
б)	среднего типа, обычно имеющие одну замкнутую рукоятку на задней части корпуса; используются для сверления отверстий диаметром до 15 мм;
в)	тяжелого типа, обычно имеющие две рукоятки на корпусе или две рукоятки и грудной упор. Такие машинки применяют для сверления в стальных деталях отверстий диаметром до 20—30 мм;
г)	угловые, применяемые для сверления отверстий в труднодоступных местах.
Ручные сверлильные электрические машины (рис. 162) могут работать как от сети постоянного, так и переменного тока напряжением в 127; 220 и 36 в.
В алюминиевый корпус 5 вмонтирован электродвигатель; на конце вала 1 электродвигателя имеется коническое отверстие,
254
в которое вставляется сверло 6 или патрон. Удерживают ручную сверлильную электрическую машину во время работы обеими руками за рукоятки 3, жестко соединенные с корпусом, и устанавливают ее так, чтобы центр сверла точно совпадал с намеченным центром будущего отверстия; затем нажимают на специальный упор 4, расположенный в верхней части корпуса, и кнопкой 2, помещенной в рукоятке 3, включают электродвигатель. Сверлильные машины могут быть использованы в качестве сверлильной установки (рис. 163). В этом случае сверлильная машина 2 закрепляется на стойке 4, снабженной
Рис. 165. Электрическая машина с угловой насадкой (а), многошпиндельная сверлильная машина (б)
Рис. 164. Высокочастотная сверлильная машина
поднимающимся вверх и вниз столом 1, на котором закрепляется деталь. Подача на сверло производится рычагом 3.
При сборочных работах для удобства и облегчения пользования ручные сверлильные электрические машины укрепляют на подвесках, представляющих собой легкие двух- или четырехколесные тележки, установленные на монорельсе. Монорельс располагают над рабочим местом.
Высокочастотные электрические сверлильные машины И-53 (рис. 164) напряжением 36 и 220 в обеспечивают безопасность работы, скорость вращения шпинделя до 1300 об/мин. Их применяют для сверления отверстий диаметром 5—8 мм.
На рис. 165, а показана угловая сверлильная машина.
Применяются также ручные электрические машины для одновременного сверления двух и более отверстий (рис. 165, б).
Меры предосторожности при работе ручными электрическими машинами: 1) работать только в резиновых перчатках и калошах: при отсутствии калош под ноги необходимо подкладывать резиновый коврик. Корпус ручных сверлильных электрических машин должен быть заземлен (рис. 166);
255
2) перед включением ручной сверлильной электрической машины необходимо сначала убедиться в исправности проводки и изоляции и соответствует ли напряжение в сети напряжению, на которое рассчитана данная сверлильная машина;
3) выключение ручной сверлильной электрической машины
Рис. 166. Безопасная работа сверлильной электрической машины
можно производить только при вынутом из просверленного отверстия сверла, так же как и вынимать сверло из патрона можно только после выключения сверлильной машины.
Ручные сверлильные пневматические машины по сравнению с электрическими имеют небольшие размеры и вес. Привод ручной сверлильной пневматической машины допускает плавное регулирование числа оборотов при нажиме на пусковой крючок. При перегрузке машина автоматически останавливается, чем предотвращается поломка сверла; перегрузка сверлильной электрической машины приводит к перегоранию ее обмотки, т. е. к порче машины
Для сверления отверстий в деталях, изготовленных из алюми-
ниевых и магниевых сплавов и мягких сталей, применяются
ручные сверлильные пневматические машины со скоростью вра-
Рис. 167. Ручная пневматическая сверлильная машина Д-2:
1—рукоятка, 2 — курок, 3 — корпус машины, 4 — корпус шпинделя, 5 — трехкулачковый патрон, 6 — штуцер для присоединения шланга
256
щения шпинделя до 3500 об/мин, а для сверления отверстий в деталях из легированных сталей применяются пневматические машины со скоростью вращения шпинделя до 1000 об/мин.
На рис. 167 показана ручная сверлильная пневматическая машина Д-2. Эта машина весит 1,8 кг, скорость вращения шпинделя 2500 об/мин при давлении воздуха в сети в 5 ат.
Пневмодвигатель машины Д-2 роторного типа. Ротор расположен в статоре эксцентрично и образует при этом серповидную камеру. Сжатый воздух поступает в камеру между ротором и статором и давит на рабочие лопатки, заставляя ротор вращаться.
Рис. 168. Пневматическая машина PC с угловой насадкой: 1 — корпус, 2 — трубка, 3 — сверло, 4 — барашек
При давлении воздуха в сети в 5 ат ротор вращается со скоростью 12 000 об/мин, а редуктор понижает скорость вращения до 2500 об/мин.
С помощью удлиненных угловых и кондукторных насадок, закрепляемых на корпусе машины, можно производить сверление в труднодоступных местах.
На рис. 168 показана пневматическая сверлилка РС-8 с насадкой, расположенной под углом 20°. Корпус 1 этой насадки закрепляется на сверлилке барашком 4. В трубке 2 насадки размещен шарнирный вал, который вращает цанговую оправку со сверлом 3.
§ 5.	СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ
На сверлильных станках могут быть выполнены следующие работы: а) сверление сквозных и глухих отверстий (рис. 169, а)\ б) рассверливание отверстий на большие диаметры (рис. 169, б); в) зенкерование, позволяющее получить более высокие классы точности обработки и чистоты поверхности отверстий по сравнению со сверлением (рис. 169, в);
г)	растачивание отверстий, осуществляемое резцом на сверлильном станке (рис. 169, г);
д)	зенкование, выполняемое для получения у отверстий цилиндрических и конических углублений (рис. 169, д);
е)	развертывание отверстий, применяемое для получения необходимой точности и чистоты (рис. 169, е);
ж)	проглаживание, производимое специальными роликовыми оправками, или развальцовывание, имеющее назначение уплотнения (сглаживания гребешков на поверхности отверстия после развертывания деталей из дюралюминия (рис. 169, ж);
з)	нарезание внутренней резьбы метчиком (рис. 169, з);
Рис. 169. Работы, выполиеииые иа сверлильных станках:
а — сверление сквозных н глухих отверстий, б — рассверливание небольших отверстий на большие диаметры, в — зенкерованне отверстий, г — растачивание, д — зенкование, е — развертывание отверстий, ж — проглаживание, з — нарезание внутренней резьбы,
и — цекование
и)	цекование — подрезание торцов наружных и внутренних приливов и бобышек (рис. 169, и).
Этими основными видами работ не исчерпываются возможности сверлильных станков, на которых можно выполнять и другие операции.
Сверлильные станки могут быть подразделены на следующие основные группы: настольные, вертикальные, многошпиндельные, радиально-сверлильные, горизонтально-сверлильные. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся в практике слесарных работ сверлильные станки.
258
Настольно-сверлильные станки НС-10, НС-12Б и др. применяются для сверления отверстий небольших диаметров. Буквы НС обозначают настольно-сверлильный станок, а цифры — максимальный диаметр сверления.
На рис. 170 показан общий вид настольно-сверлильного станка НС-12Б. В верхней части колонны 4 смонтирован электродвигатель 10 и два шкива с клиноременной передачей. Число оборотов шпинделя изменяется в зависимости от поло
жения ремня на шкиве. По дача сверла осуществляется поворотом рукоятки 8. Деталь 1 устанавливают и закрепляют на столе, расположенном на плите 3.
На рис. 171 показан одношпиндельный вертикально-сверлильный	станок
2150. На станине 8, отлитой заодно с плитой 10, укреплены электродвигатель 5, коробка скоростей 6 и коробка подач 3, при помощи которых шпиндель 4 получает шесть скоростей от 46 до 475 об/мин и десять подач от 0,15 до 0,30 мм за один оборот шпинделя.
Детали при сверлении устанавливают и закрепляют на
Рис. 170. Настольно-сверлильный станок HC-12D:
1— деталь, 2— стол, 3— плита, 4— колонна. 5— хобот, 6— гильза шпинделя, 7 — шпиндель, 8— рукоятка подачи, 9— рейка, 10— электродвигатель
столе 1. Подача сверла 2 на этом
станке может осуществляться вручную — поворотом штурвала 7 или автоматически — при помощи коробки скоростей и коробки
подач. Поднимается и опускается стол вращением рукоятки 9
Уход за сверлильными станками. Сверлильные станки будут работать с требуемой точностью, производительно и безотказно длительное время лишь в том случае, если за ними будет соответствующий уход.
Перед работой необходимо смазать все трущиеся части станка и
залить масло в масленки.
Во время работы проверяют рукой степень нагрева подшипников. Во избежание несчастного случая перед проверкой степени нагрева подшипников электродвигатель следует остановить и проверку производить при неработающей ременной или зубчатой передаче.
По окончании работы стол станка и его пазы должны быть тщательно очищены от грязи и стружки, протерты и смазаны тонким слоем масла.
259
П Зубчатое коле ЕГ со на шпонке
П—п блок из двух jj_LT зубчатых колес
Зацепление коничес кого зубчатого коле
Реечное зацепление
Электродвиг отель
Рис. 171. Одношпнндельиый вертикально-сверлильный станок 2150 (а), кинематическая схема его (6)
§ 6.	УСТАНОВКА И КРЕПЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ
Для установки и закрепления обрабатываемых деталей на столе сверлильного станка применяются различные приспособления, наиболее распространенными из них являются: прихваты с болтами, тиски машинные (винтовые, эксцентриковые и пневматические), призмы, упоры, угольники, кондукторы, специальные приспособления и др.
Прихваты с болтами. В Т-образные канавки стола 2 сверлильного станка или плиты станка устанавливают зажимные болты 1 с четырехугольной головкой (рис. 172). На болт надевается прижимная планка 6, которая одной стороной ложится на
if 5	6 1
Рис. 172. Прихват с болтами
Рис. 173. Неповоротные тиски
край закрепляемой заготовки 7, а другой — на упор 3. Гайка 5, упирающаяся в шайбу 4, прижимает заготовку с помощью прижимной планки к верхней плоскости стола. Прихваты применяются разных форм и размеров.
Мелкие детали при сверлении отверстий диаметром до 10 мм закрепляются в ручных тисочках. При сверлении отверстий диаметром свыше 10 мм обрабатываемые детали необходимо точно и прочно закреплять в машинных тисках, а крупные детали — непосредственно на столе станка.
Машинные тиски. Машинные тиски наиболее часто используются для крепления небольших деталей. Они могут быть поворотными и неповоротными.
Неповоротные тиски (рис. 173) состоят из основания 7, привертываемого к столу станка болтами 6, выполненного за одно целое с неподвижной губкой 5, подвижной губки 3, прижимных планок 4, винта 2 и упора 8.
Винт при помощи рукоятки 1 ввертывается или вывертывается из гайки, укрепленной или нарезанной в теле подвижной губки.
261
Рис. 174. Простой угольник
Перед тем как установить деталь или тиски, стол станка необходимо тщательно протереть. Затем протереть и слегка смазать маслом поверхность основания тисков, которая соприкасается со станком. Тиски следует установить посредине стола, развести губки на ширину зажимаемой детали, протереть губки и дно тисков, прижимные планки, а деталь установить на подкладки и затем прижать деталь к неподвижной губке. Планки по
высоте надо выбирать так, чтобы обрабатываемая деталь выступала над поверхностью губок на 6—10 мм.
После установки детали в тиски ее надо легкими ударами молотка осадить, проверить, насколько плотно к подкладке прилегла деталь, и еще раз зажать винтом.
Угольники применяются для крепления таких заготовок, которые нельзя установить для обработки отверстий на столе станка, в тисках и в других устройствах. Угольники бывают простые и универсальные.
Простые угольники имеют обычно	две	точ-
но обработанные полки (рис. 174). Одна сторона служит для установки на стол станка, а другая — для установки и крепления детали.
Универсальные угольники используются для установки разнообразных заготовок под различными углами к столу станка. Обе полки универсального угольника соединены между собой шарнирной осью и могут устанавливаться под любым углом относительно одна другой. Заготовку крепят к установочной плоскости угольника при помощи прижимных планок, накладок и болтов, вставляемых в Т-образные пазы отверстия или прорези.
Цилиндрическую деталь небольших размеров устанавливают на призме и прижимают планкой, а длинные цилиндрические детали, в которых сверлят отверстия больших диаметров, размещают на двух призмах и закрепляют сверху планками (рис. 175, а).
Широко используются универсальные столы с приставными гидравлическими зажимами. Одно из таких приспособлений показано на рис 175,6.
При большом количестве одинаковых деталей и в тех случаях, когда требуется высокая точность, сверление производят в специальных приспособлениях, называемых кондукторами.
Способ сверления отверстий по кондуктору значительно точнее и производительнее, чем по разметке, так как исключается сам процесс разметки, необходимость выверки при установке и креплении детали.
Кондукторы в зависимости от формы деталей бывают различные: закрытые (коробчатые), накладные и др.
262
Рис. 175. Крепление деталей:
а —на призмах, б— гидравлическими зажимами; 1 — 3 — уплотнительные кольца
прижим, 2 - шток,
Рис. 176. Кондукторы: а — коробчатой формы, б — накладное
На рис. 176, а показан кондуктор коробчатой формы с крышкой 1. Обрабатываемую деталь закладывают в кондуктор и зажимают крышку винтами 3. Сверло 4 вводят в направляющую втулку 2 и сверлят отверстие.
На рис. 176, б показана конструкция накладного кондуктора. Обрабатываемую деталь 5 устанавливают на основание кондуктора 6. Крышку кондуктора 1 накладывают на деталь и прижи-
Рис. 177. Нормализованные элементы универсально-сборочных приспособлений: а — базовые квадратные плнты, б — направляющие детали, в — втулки н крепежные детали, г— применение приспособлений
мают к ней винтами 3. Затем в втулку 2 вводят сверло 4 и сверлят отверстие.
Инженерами-конструкторами В. С. Кузнецовым и В. А. Пономаревым разработаны универсально-сборочные приспособления У СП, которые используются для выполнения различных слесарных работ.
Сущность системы универсально-сборочных приспособлений заключается в том, что из отдельных нормализованных элементов собирают необходимое приспособление, например, зажимное приспособление для закрепления деталей при сверлении, при опиливании и т. д. После выполнения той или иной операции приспособление разбирается на составные элементы и в новой компо
264
новке эти элементы могут быть использованы для сборки другого приспособления, совершенно отличного от предыдущего.
Описываемая система УСП основана на полной взаимозаменяемости элементов этих приспособлений. Простота конструкции сборных элементов обеспечивает высокую производительность в работе.
В универсально-сборочные приспособления входят следующие нормализованные элементы:
базовые квадратные плиты (рис. 177, а) размером 120x180 и 360x720 мм, на рабочей поверхности которых имеются прямоугольные канавки, Т-образные пазы, и круглые плиты диаметрами 320 и 440 мм, имеющие на рабочей поверхности радиальные и Т-образные пазы;
установочные детали — шпонки, пальцы, диски и т. д., служащие для фиксации элементов между собой при соединении;
опорные детали — подкладки, угольники с различными пазами, предназначенные для установки и соединения технологических баз;
направляющие детали (рис. 177, б), предназначенные для точного направления инструмента, кондукторные втулки и т. п.;
прижимные детали, имеющие самые различные конструктивные формы (прихваты);
крепежные детали; болты, гайки, винты, шайбы, шпильки и т. д. для соединения деталей (рис. 177, в); нормализованные детали.
Наличие указанных деталей позволяет собрать до 150 различных приспособлений. Применение приспособлений показано на рис. 177, г. Использование универсально-сборных приспособлений дает большую экономию времени и материальных средств.
§ 7.	КРЕПЛЕНИЕ СВЕРЛ
Крепление сверл, разверток, зенкеров и зенковок на сверлильных станках осуществляют тремя способами: непосредственно в коническом отверстии шпинделя, переходных конических втулках, в сверлильном патроне (рис 178). В коническом отверстии шпинделя конический хвостовик удерживается силой трения, возникающей между коническими поверхностями. Лапка хвостовика входит в паз шпинделя и предохраняет хвостовик от проворачивания. Этот способ установки режущего инструмента наиболее простой, удобный.
Но не всегда коническое гнездо шпинделя может быть использовано для непосредственного крепления конического хвостовика инструмента. Когда конус хвостовика инструмента меньше конуса гнезда шпинделя, применяют переходные конические короткие и длинные втулки (рис. 178, б). Иногда применяют не
265
сколько переходных втулок, которые вставляют одну в другую (рис. 178, г). Однако следует избегать крепления инструмента в нескольких переходных коротких втулках, так как точность обработки при этом значительно снижается.
Из конического отверстия шпинделя инструмент выталкивается при помощи клина через прорезь (рис. 178, д).
Рис. 178. Установка и крепление режущего инструмента:
а — непосредственно в шпиндель станка, б - в переходной втулке, в— в сверлильном патроне, г — переходные втулки, д — выталкивание сверла с помощью клина
Номера переходных втулок выбираются по размерам конусов режущего инструмента.
Сверла с цилиндрическим хвостовиком крепятся в сверлильных патронах (рис. 178,	в). Существует несколько конструкций
сверлильных патронов, основные из них следующие.
Двухкулачковый патрон (рис. 179, о) имеет цилиндрический корпус 1, в пазы которого вставлены два стальных закаленных кулачка 2, 3. Кулачки при вращении винта 4 сдвигаются, зажимая хвостовик инструмента, или раздвигаются, освобождая инструмент. Винт вращают ключом, который вставляется в квадратное отверстие 5. В патроне закрепляют режущий инструмент диаметром от 3 до 14 мм.
266
Рис. 179. Сверлильные патроны:
а — двухкулачковый, б — трехкулачковый, в — трехкулачковый с наклонными кулачками, г — цанговый
На рис. 179, б показан трехкулачковый патрон для закрепления сверл диаметром от 2 до 12 мм с коническим хвостовиком. На резьбовую часть хвостовика 1 навинчена втулка 2 с наружной резьбой, на которую навернут корпус 5 патрона, имеющий внутренний конус. При повороте корпуса по часовой стрелке три кулачка 4, прижатые к нему пружинами 3, сходятся и зажимают сверло.
Трехкулачковый патрон с наклонно расположенными кулачками (рис. 179, е) обеспечивает более точное и прочное закрепление сверла. Обойма 1 прочно насажена
Рис. 180. Быстросменный патрон: d — устройство, б — последовательность установки инструментов
на гайку 2, на внутреннем конусе которой имеется резьба, а на торце — конические зубья. В пазах корпуса патрона находятся три расположенных наклонно кулачка 3, на внешних сторонах их тоже нарезана резьба, которая соединена с резьбой гайки 2. При повороте обоймы специальным ключом, имеющим на конце конические зубья и вставляемым в отверстие 4, кулачки сходятся или расходятся, зажимая или освобождая сверло.
Заводы выпускают три типоразмера патронов с наклонными кулачками: ПС-6, Г1С-9, ПС-15 (цифра в марке указывает наибольший диаметр сверла).
Цанговый патрон (рис. 179, г) используют для зажима сверл небольшого диаметра с цилиндрическим хвостовиком в
268
сверлильных станках. Цанговые патроны обеспечивают надежное и точное закрепление инструмента.
Корпус 2 цангового патрона имеет хвостовик 1 для закрепления в конусе шпинделя станка и резьбовую часть 3, на которую навинчена гайка 6, имеющая на боковой стороне лыски для гаечного ключа. Зажимная цанга 5 устанавливается в конус 4. При навинчивании гайки 6 на резьбовую часть 3 цанга сжимается и закрепляет хвостовик сверла.
Быстросменные патроны применяют в тех случаях, когда при обработке отверстий требуется частая смена режущего инструмента без остановки станка.
Быстросменный патрон (рис. 180) закрепляется в шпинделе станка коническим хвостовиком. В коническое отверстие сменной втулки 3 вставляют хвостовик режущего инструмента 1, после чего втулку вводят в цилиндрическое отверстие корпуса патрона. При опускании кольца 2 вниз два шарика 5 входят в выточку 4 сменной втулки, прочно зажимая ее вместе с инструментом в корпусе патрона и фиксируется в этом положении кольцом 6.
Для смены втулки с инструментом при работе станка нужно поднять вверх кольцо 2, шарики 5 выйдут из выточки 4 втулки 3 и. войдя в выточку кольца, освободят втулку: после чего опускают кольцо 6 вниз и снимают инструмент.
§ 8.	ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ СВЕРЛЕНИИ
При сверлении режущий инструмент—сверло 1 (рис. 181, а) получает одновременно вращение со скоростью v и поступательное движение вдоль оси, т. е. подачу S. Заготовка 2 при этом закреплена.
Основными элементами резания при сверлении являются: скорость v и глубина резания t, подача S, толщина а и ширина стружки b (рис. 181, б).
Скорость резания v — это путь, проходимый в единицу времени точкой режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла.
Скорость резания выбирается в зависимости от величины подачи, диаметра сверла, его стойкости, материала обрабатываемой детали. Эти данные приведены в специальных справочниках.
Скорость резания подсчитывают по формуле:
л Dn , v =------ м/мин,
1000
где л — постоянное число, равное 3,14;
п — заданное число оборотов шпинделя (инструмента) в минуту;
D — диаметр режущего инструмента, мм.
От скорости резания зависит стойкость режущего инструмента, т. е. время непрерывной работы его между двумя переточка
269
ми. Чем выше скорость резания, тем больше выделяется тепла при образовании стружки и тем быстрее режущая кромка тупится.
По найденной скорости резания подсчитывают число оборотов шпинделя станка по формуле:
V 1000 п -----------
об!мин,
которое корректируют по кинематическим данным станка.
Подачей S называется величина перемещения режущего инструмента или детали вдоль оси вращения за один оборот.
Так как у сверла две режущие кромки, то подача, приходящаяся на каждую из них,
S, = — мм!об.
г 2
Правильный выбор подачи имеет большое значение для стойкости режущего инструмента. Всегда выгоднее работать с боль-
Рис. 181. Движения инструмента при сверлении (а) и элементы резания (б)
шой подачей и меньшей скоростью резания, в этом случае сверло изнашивается медленнее. Однако при сверлении отверстий малых диаметров величина подачи ограничивается прочностью сверла. С увеличением диаметра сверла прочность его возрастает, позволяя
увеличивать подачу; следует учесть, что увеличение подачи ограничивается прочностью станка.
При выборе режимов резания в первую очередь подбирают наибольшую подачу в зависимости от качества обрабатываемой поверхности, прочности сверла и станка и других факторов (по таблицам, приводимым в справочниках) и корректируется по кинематическим данным станка (берется ближайшая меньшая), а затем устанавливают такую максимальную скорость резания, при которой стойкость инструмента между переточками будет наибольшей.
Режимы сверления в зависимости от диаметра отверстия, обрабатываемого материала, материала сверла и других факторов приведены в справочниках.
270
Подготовка и наладка станка
Перед началом работы на сверлильном станке необходимо прежде всего проверить исправность его заземления, протереть стол, отверстие шпинделя, проверить наличие ограждения, проверить вхолостую вращение, осевое перемещение шпинделя и работу механизма подачи, закрепление стола.
Подготовка станка к работе заключается в установке и закреплении режущего инструмента и детали и в определении режима резания (скорости и подачи).
Сверло выбирается в соответствии с заданным диаметром отверстия и в зависимости от обрабатываемого материала.
Выбирая диаметр сверла, следует помнить, что при работе сверлом в результате биения отверстие получается несколько большего диаметра, чем сверло. Средние величины разработки отверстия:
диаметр сверла, мм.......... 5	10	25	50
диаметр полученного отверстия, мм 5,08 10,12 25,2	50,28
Точность сверления в отдельных случаях можно повысить тщательной регулировкой станка, правильной заточкой сверла или применением кондукторной втулки.
В зависимости от того, какой хвостовик имеет сверло — цилиндрический или конический, подбирают сверлильный патрон или соответствующую переходную втулку.
Исходя из того, какую форму и размеры имеет обрабатываемая деталь, выбирают то или иное приспособление для закрепления ее при сверлении.
Прежде чем установить патрон или переходную втулку, необходимо чисто протереть как хвостовик, так и отверстие шпинделя. Запрещается протирание шпинделя при его вращении.
Сверло вводят в отверстие шпинделя легким толчком руки. При установке сверла в патрон необходимо следить за тем, чтобы хвостовик сверла упирался в дно патрона, иначе при работе сверло может переместиться вдоль своей оси. Затем устанавливают приспособление или деталь на столе станка, предварительно очистив как поверхность стола, так и упорную плоскость приспособления или самой детали.
Если необходимо сверлить сквозное отверстие, то во избежание повреждения стола под деталь помещают подкладку (если стол не имеет отверстия).
Зная диаметр и материал сверла, а также материал обрабатываемой детали, налаживают станок на определенное число оборотов и подачу.
Порядок наладки станка на определенное число оборотов и подачу зависит от конструкции станка. В одних станках это производится путем переброски ремня с одной ступени шкива на
271
другую или переключением с помощью рукояток зубчатых колес в коробке скоростей и коробке подач. Многие станки, особенно предназначенные для сверления отверстий малого диаметра, не имеют механической подачи, и перемещение сверла на таких станках осуществляется вручную.
Для повышения стойкости режущего инструмента и получения чистой поверхности отверстия при сверлении металлов и сплавов следует использовать охлаждающие жидкости.
Таблица 2
Причины неполадок при сверлении и способы их устранения
Вид неполадки	Причины	Способы устранений
Поломка рабочей	Работа тупым сверлом	Своевременно затачивать сверло
части сверла	Малая скорость резання при большой подаче Малый задний угол Большой люфт шпинделя в подшипниках Забивание спиральной канавки сверла стружкой	Увеличить скорость резания или уменьшить подачу Увеличить задний угол переточкой сверла Проверить и отрегулировать положение шпинделя в подшипниках Правильно затачивать сверло, увеличить скорость резания, чаще выводить сверло из отверстия для удаления стружки
Поломка лапки	Плохая пригонка хво-	Исправить переходную втулку
хвостовика	стовика к конусной переходной втулке илн в гнезде шпинделя Грязь и заусенцы в переходной втулке или гнезде шпинделя	нли заменить новой Счистить и тщательно протереть переходную втулку, отверстие шпинделя и хвостовик сверла
Выкрашивание режущих кромок	Наличие твердых включений в обрабатываемой детали Слишком большая скорость резания Недостаточное охлаждение сверла нли применение неподходящей жидкости	Вырубить твердые включения Уменьшить скорость резания Увеличить охлаждение сверла, правильно выбирать охлаждающую жидкость
Затупление режу-	Слишком большая подача	Уменьшить подачу
щей кромки	Неправильная заточка сверла Сверло провертывается в патроне Плохая пригонка конусных поверхностей хвостовика сверла и переходной втулки	Правильно затачивать сверло Надежно закрепить сверло Заменить переходную втулку
Быстрый износ режущих кромок	Слишком большая скорость сверления	Уменьшить скорость сверления
272
Выбор охлаждающих жидкостей зависит от марки обрабатываемого металла и сплава:
Обрабатываемый Рекомендуемая охлаждающая материал	жидкость
Сталь............Мыльная	эмульсия илн смесь
минерального и жирных масел (касторовое, сурепное)
Чугун............Мыльная	эмульсия или всухую
Медь ............Мыльная	эмульсия нли суреп-
ное масло
Алюминий . . . Мыльная эмульсия или всухую
Дюралюминий . Мыльная эмульсия, керосин с касторовым или сурепным маслом
Силумин . . . Мыльная эмульсия или смесь
спирта со скипидаром
Неправильный выбор режима резания, неточная заточка сверла, сверление без охлаждения вызывают преждевременный износ сверла и являются причиной брака (табл. 2).
§ 9.	ВИДЫ СВЕРЛЕНИЯ
Сверление по разметке. По разметке сверлятся одиночные отверстия. Для этого отверстие предварительно размечают: проводят осевые линии, намечают и накернивают центр его (керновое отверстие центра надо делать глубже, чтобы дать предварительное направление сверлу).
Для того чтобы убедиться в правильном направлении делают пробное засверливание на глубину '/з режущей части. Убедившись, что сверло идет по центру, включают механическую подачу. Во избежание поломки сверла перед концом сверления механическую подачу выключают и досверливают ручной подачей. Если же сверло увело в сторону, прорубают крейцмейселем несколько канавок в том месте отверстия, куда сверло надо сместить.
Сверление глухих отверстий на заданную глубину. Обрабатываемую деталь устанавливают на столе станка и выверяют, затем подводят сверло к поверхности детали так, чтобы оно касалось ее. При этом положении детали устанавливают на нуль имеющуюся на станке линейку (рис. 182, а). В процессе сверления по линейке наблюдают, насколько углубилось сверло в материал.
Другой способ сверления на заданную глубину состоит в установке и закреплении на сверле втулки-упора 1 (рис. 182, б). Когда втулка дойдет до поверхности детали 2, это значит, что отверстие просверлено на требуемую глубину.
Сверление неполных отверстий. Отверстие, имеющее в поперечном сечении дугу, равную половине окружности или меньше полуокружности, называют неполным, например от
273
верстие, расположенное у края детали. Неполное отверстие сверлят следующим образом. К обрабатываемой детали приставляют пластинку из такого же материала, зажимают в тиски (рис. 182, в) и сверлят полное отверстие, затем пластинку отбрасывают.
Сверление отверстий в плоскостях, расположенных под уг л ом (рис. 182, г). Чтобы сверло не от-
Рис. 182. Приемы сверления:
а — по линейке, б — по втулке-упору, в — неполных отверстий, г — отверстий под углом к плоскости, д — отверстий иа цилиндрической поверхности, е — отверстий в полых деталях
клонялось в стороны и не ломалось, сначала подготавливают площадку перпендикулярно к оси просверливаемого отверстия (фрезеруют или зенкуют) между плоскостями вставляют деревянные вкладыши или подкладки, затем сверлят отверстие обычным путем.
Сверление отверстий на цилиндрической поверхности. Сначала перпендикулярно оси сверления на цилиндрической поверхности делают площадку, накернивают центр, после чего сверлят отверстие обычным путем (рис. 182, д).
Сверление отверстий в листовом металле.
Сверлить отверстие в тонком листовом металле обычными сверлами очень трудно, так как глубина сверления меньше длины заборного конуса: режущие кромки сверла будут цепляться за об
274
рабатываемый материал и рвать его. Отверстия в листовом металле сверлят перовыми сверлами. Чаще всего отверстия в тонком листовом металле пробивают на дыропробивных прессах
Сверление	полых деталей. При сверлении полых
деталей полость забивают деревянной пробкой (рис. 182, е).
Сверление глубоких отверстий. Для сверления глубоких отверстий (глубина больше 6—8 диаметров сверла) берут сверло, длина рабочей части которого больше глубины сверления.
В процессе сверления нужно время от времени выводить сверло из отверстия для охлаждения его и удаления стружки струей охлаждающей жидкости, магнитом или переворачивая деталь.
При сверлении отверстий очень большой глубины необходимо сначала просверлить отверстие по заданному диаметру на глубину, равную длине рабочей части сверла, а затем сверлом меньшего диаметра (примерно в 1,5 раза) сверлить насквозь. После этого окончательно отверстие сверлят перовым сверлом. При таком способе сверления стружка будет удаляться через просверленное ранее отверстие. Сверлить отверстие большой глубины с двух сторон не рекомендуется.
Сверление точных отверстий. Для получения точных отверстий сверление производят в два прохода. Первый проход делают сверлом, диаметр которого меньше на 1—3 мм диаметра отверстия, а второй— сверлом необходимого диаметра.
Для получения более чистых отверстий сверление ведут с малой автоматической подачей при обильном охлаждении и непрерывном отводе стружки.
Сверление отверстий в пластмассах производится сверлами со специальными углами заточки. Органическое стекло сверлится спиральными сверлами с углом при вершине 50—60°.
Сверление отверстий небольших диаметров производят на станках повышенной точности соответствующими подачами или же ультразвуковым и электроискровым способами.
Сверление отверстий больших диаметров производится кольцевыми сверлами, в корпусе которых закреплены ножи.
Причины брака при сверлении и меры его предупреждения приведены в табл.З.
При работе на сверлильном станке следует соблюдать следующие правила техники безопасности:
правильно устанавливать, надежно закреплять заготовки на столе станка и не удерживать их руками в процессе обработки;
не оставлять ключа в сверлильном патроне после смены режущего инструмента;
275
Причины и меры предупреждения брака при сверлении
Таблица 3
Виды брака
Грубая поверхность отверстия
Причины
Меры предупреждения
Отверстие больше заданного размера
Сверление тупым или неправильно заточенным сверлом Слишком большая подача Недостаточное охлаждение или неправильный выбор охлаждающей жидкости Плохая установка сверла и детали
Неодинаковый наклон режущих кромок или разная длина режущих кромок Биение сверла в конусной переходной втулке Биение шпинделя станка
Неправильная разметка детали
Заточить сверло по шаблону
Уменьшить подачу
Увеличить количество охлаждающей жидкости или заменить ее Проверить правильность установки и крепления сверла и детали Правильно затачивать сверла
Смещение оси отверстия
Заменить втулку
Проверить положение шпинделя и тщательно отрегулировать его Правильно размечать детали; при сверлении сначала засверливать пробное углубление и проверять совпадение отверстий с контрольной риской
Проверить установку и крепление детали и прочно укрепить ее на столе станка
Перекос отверстия
Неправильная установка и слабое крепление детали на столе станка (изделие сдвинуто при сверлении)
Биение сверла в шпинделе У вод сверла в сторону
Неправильная установка детали на столе стайка Попадание стружки под опорную поверхность детали Применение неправильных (непараллельных) подкладок
Стол станка не перпендикулярен к шпинделю Неправильная установка упора Ошибка при отсчете по линейке
Хорошо выверить установку сверла Проверить правильность заточкн; проверить сверло на биение; правильно затачивать сверло Проверить установку и крепление детали
Перед установкой детали тщательно очищать стол и деталь от стружки и грязи Заменить подкладки Проверить перпендикулярность шпинделя, выяснить причину и устранить ее Проверить установку упора Внимательно производить отсчет
Отверстие просверлено ка глубину больше заданной
пуск станка производить только тогда, когда есть твердая уверенность в безопасности работы;
следить за работой насоса и количеством охлаждающей жидкости, поступающей к месту обработки;
не браться за вращающийся режущий инструмент и шпиндель;
не вынимать рукой сломанных режущих инструментов из отверстия, пользоваться для этого специальными приспособлениями;
не нажимать сильно на рычаг подачи при сверлении заготовок на проход, особенно при сверлении сверлами малого диаметра;
подкладывать деревянную подкладку на стол станка, под шпиндель при смене патрона или сверла;
пользоваться специальным ключом, клином для удаления сверлильного патрона, сверла или переходной втулки из шпинделя;
постоянно следить за исправностью режущего инструмента и устройств крепления заготовок и инструмента;
не передавать и не принимать каких-либо предметов через работающий станок;
не работать на станке в рукавицах; не опираться на станок во время его работы. Обязательно останавливать станок в случае:
а)	ухода от станка даже на короткое время;
б)	прекращения работы;
в)	обнаружении неисправностей в станке, принадлежностях, приспособлениях и режущем инструменте;
г)	при смазывании станка;
д)	установки или смены режущего инструмента и приспособлений, принадлежностей нт. д.;
е)	уборки станка, рабочего места и стружки с инструмента, патрона и заготовки.
§ 10.	ЗЕНКЕРОВАНИЕ. ЗЕНКОВАНИЕ. ЦЕКОВАНИЕ
Зенкерованием называется процесс обработки зенкерами цилиндрических необработанных отверстий, полученных литьем, ковкой или штамповкой или предварительно просверленных отверстий с целью увеличения диаметра, улучшения чистоты их поверхности, повышения точности (уменьшения конусности, овальности, разбивки).
Зенкерование является либо окончательной обработкой отверстия, либо промежуточной операцией перед развертыванием отверстия, поэтому при зенкеровании оставляют еще небольшие припуски для окончательной отделки отверстия разверткой (так же, как и при сверлении оставляют припуск под зенкерование).
277
Зенкерование обеспечивает точность обработки отверстий в пределах 3—5-го классов точности, шероховатость обработанной поверхности в пределах 4—6-го классов.
Зенкерование — операция более производительная, чем сверление, так как при равных (примерно) скоростях резания подача при зенкеровании допускается в 2,5—3 раза больше, чем при сверлении.
Зенкер так же, как и сверло, совершает вращательное движение вокруг оси и поступательное вдоль оси отверстия. Он обычно состоит из рабочей части, шейки и хвостовика.
Зенкеры изготовляют из быстрорежущей стали Р18, легированной стали 9ХС или инструментальной углеродистой стали У12А.
По конструкции зенкеры бывают цилиндрические и конические.
Цилиндрические зенкеры применяют для более точной обработки отверстий в заготовках, полученных отливкой, штамповкой, а также после сверления.
Цилиндрические зенкеры бывают цельные (рис. 183, а, б), насадные (рис. 183, в) и со вставной твердосплавной пластинкой (рис. 183,г). Примеры применения цилиндрических зенкеров приведены на рис. 183, д, е, ж. зенкеры бывают трехперые и
четырехперые. Цельный зенкер имеет три или четыре режущие кромки, а насадные — четыре режущие кромки.
Для обработки отверстий диаметром 12—35 мм применяют зенкеры цельной конструкции, а для обработки отверстий диаметром в пределах 24—100 мм — насадные зенкеры.
Сменные зенкеры соединяются с оправкой при помощи выступа на оправке и выреза в зенкере или же закрепляются винтом.
Для снятия фасок у отверстий, получения конических и цилиндрических углублений под головки винтов и заклепок и т. и. применяют зенкование.
Зенковки цилиндрические (рис. 184, а) применяют для обработки гнезд с плоским дном. Для достижения соосности с точно обработанными отверстиями зенковки имеют направляющую цапфу.
Л	ж)
Рис. 183. Виды зенкеров (а, б, в, г), примеры
обработки (д, е, ж)
По количеству зубьев (перьев)
278
Зенковки конические (рис. 184, б) применяют для обработки конусных гнезд центровых отверстий. Конусная часть зенковки может быть заточена под углом 60; 90 и 120°.
Цекование производится цековками для зачистки торцовых поверхностей. Цековки обычно выполняются в виде насадных головок, имеющих четыре торцовых зубца. Цековками производят обработку бобышек под шайбы, упорные кольца, гайки (рис. 184, в).
Рис. 184. Зенковки: а — цилиндрическая, б — коническая, в — торцовая (цековка)
Зенкерован не выполняют на сверлильных станках. Крепление зенкеров ничем не отличается от крепления сверл.
Скорость резания при зенкеровании и зенковании должна быть примерно в полтора раза меньше, чем при сверлении сверлом такого же диаметра.
При зенковании стружку следует удалять сильной струей сжатого воздуха или воды, или опрокидывая деталь, если она не тяжелая. При зенковании деталей из стали, меди, латуни, дюралюминия применяют охлаждение мыльной эмульсией.
Для получения правильного и чистого отверстия припуски на зенкерование должны составлять: для зенкеров диаметром до 25 мм — 1 мм, для зенкеров диаметром от 26 до 35 мм — 1,5 мм, для зенкерования зенкерами диаметром от 35 до 45 мм — 2 мм.
При зенковании и зенкеровании необходимо соблюдать те же правила техники безопасности, что и при сверлении.
§ 11.	РАЗВЕРТЫВАНИЕ
Отверстия, полученные сверлением, не отличаются высокой чистотой обработанной поверхности, точностью, поэтому их подвергают дополнительной обработке путем развертывания.
279
Развертывание можно производить как на сверлильных и токарных станках, так и вручную специальными инструментами, называемыми развертками.
Развертка в отличие от сверла и зенкера снимает очень не большой слой металла (припуск под развертку), в пределах десятых долей миллиметра.
Развертки изготовляют из стали марок У10А, У12А, 9ХС, Р9 и Р18.
Развертки, применяемые для станочного развертывания, называются машинными, а для ручного — ручными.
Обработка отверстий развертками позволяет получить точность 2— 3-го классов и чистоту поверхности 7—9-го классов.
Отверстия 2-го класса точности диаметром более 6 мм обрабатывают двумя развертками: черновой и чистовой. Отверстия 3-го класса точности получают одной разверткой.
По своей конструкции и назначению развертки разделяются на следующие виды:
Развертки ручные цилиндрические изготовляются диаметром 3—50 мм и используются для обработки отверстий 2—3-го классов точности. Развертывание производится с помощью воротка.
Развертки машинные с цилиндрическим хвостовиком применяются для обработки отверстий 2—3-го классов точности. Они изготовляются диаметром 3—10 мм. Развертки закрепляются в самоцентрирующих патронах станков.
Развертки машинные с коническим хвостовиком изготовляются с диаметром от 10 до 32 мм и более короткой рабочей частью. Эти развертки закрепляются в шпинделе станка.
Развертки машинные насадные изготовляются диаметром 25—80 мм. Этими развертками обрабатываются отверстия 1-го класса точности.
Развертки машинные с квадратной головкой изготовляются диаметром 10—32 мм и предназначены для обработки отверстий по 2-му классу точности, закрепляются в патронах, допускающих покачивание и самоцентрирование разверток в отверстиях.
Развертки со вставными ножами (насадные) имеют то же назначение, что и предыдущие, и изготовляются диаметром 40—100 мм.
Развертки машинные, оснащенные пластинками из твердых сплавов, служат для обработки отверстий больших диаметров с высокой скоростью и большой точностью.
Для обработки цилиндрических отверстий применяются цилиндрические развертки, а для обработки конических отверстий— конические. По конструктивному признаку развертки
280
подразделяются на цельные, у которых рабочая часть изготовляется из одного куска металла, и раздвижные, у которых рабочая часть делается отдельно и насаживается на оправку.
Цельные цилиндрические развертки делаются с правыми и левыми спиральными канавками, с прямым и спиральным зубом, диаметром от 3 до 50 мм.
Цилиндрическая ручная развертка состоит из трех частей: рабочей, шейки и хвостовика (рис. 185, а). В свою очередь рабочая
Рис. 185. Части и углы цельной ручной развертки (с), угловой шаг ручной и машинной разверток (б)
часть развертки состоит из режущей и калибрующей частей. Режущая или заборная часть развертки делается в виде конуса и выполняет основную работу — снимает стружку в отверстии. Калибрующая часть является продолжением заборной части и имеет цилиндрическую форму, она почти не производит резания, а направляет развертку в отверстии. Канавки между зубьями образуют режущие кромки, в них размещается стружка.
В целях предупреждения возникновения продольных рисок (граней) в обрабатываемом отверстии и достижения заданной чистоты поверхности и точности обработки зубья разверток разполагаются по окружности с неравномерным шагом. Если бы шаг развертки был равномерным, то при каждом повороте воротком зубья останавливались бы в одних и тех же местах, что неизбежно привело бы к получению волнистой поверхности. Поэтому при ручном развертывании применяются развертки с неравномерным шагом зубьев, а машинные развертки изготовляются с равномерным шагом зубьев (рис. 185, б). Число зубьев делается четным от 6 до 14.
При работе разверткой со спиральным зубом поверхность получается более чистая, чем при обработке с прямым зубом. Одна
281
ко изготовление и особенно заточка разверток со спиральным зубом очень сложны, и поэтому такие развертки применяются только при развертывании отверстий, в которых имеются пазы или канавки.
Как конические, так и цилиндрические развертки изготовляются комплектами из двух или трех штук (рис. 186, а). В комплекте из двух штук одна развертка предварительная, а вторая чистовая. В комплекте из трех штук первая развертка черновая, или обдирочная, вторая — промежуточная и третья — чистовая,
Рис. 186. Комплект из трех разверток (а), машиииая развертка (б), раздвижная развертка (в)
придающая отверстию окончательные размеры и требуемую чистоту.
Конические развертки работают в более тяжелых условиях, чем цилиндрические, поэтому у конических разверток на прямолинейных зубьях делаются поперечные прорези для снятия стружки не всей длиной зуба, что значительно уменьшает усилия при резании. Причем, поскольку черновая развертка снимает большой припуск, ее делают ступенчатой, в виде отдельных зубьев, которые при работе дробят стружку на мелкие части. На промежуточной развертке, которая снимает значительно меньшую стружку, прорези делаются меньше и другого профиля. Чистовая развертка никаких стружколомательных канавок не имеет.
У машинных разверток, применяемых при развертывании отверстий на станках, в отличие от ручных, рабочая часть более ко
282
роткая (рис. 186, б). Кроме того, у них имеются некоторые конструктивные особенности, связанные с работой на более высоких скоростях резания и с большими напряжениями. Машинные раз
вертки чаще всего делаются насадными со вставными ножами из твердых сплавов и раздвижными.
Раздвижные (регулируемые) развертки (рис. 186, в) применяются при развертывании отверстий диаметром от 24 до 80 мм. Они допускают увеличение диаметра на 0,25—0,5 мм.
Регулируемые развертки получили наибольшее распространение. Они состоят из корпуса, который служит довольно долго,
и изготовляются из сравнительно недорогих конструкционных сталей и вставных ножей простой формы. Ножи делают из тонких пластинок, на них расходуется небольшое количество доро-
Рис. 187. Разжимная развертка
гостоящего металла. Их
можно переставлять или раздвигать на больший диаметр, регулируя или затачивая до нужного размера. Когда ножи стачиваются и уже не обеспечивают надежного крепления, их заменяют новыми.
Для развертывания сквозных отверстий широко применяются разжимные развертки (рис. 187), ножи в которых крепятся или
Шча на Развернутая 'поверхность

Ширина среза
Толщина оборо. среза Хр, Глубина резания ’ i Развертываемая ф поверхность \ i п о
Поверхность резания 1
Рис. 188. Элементы резания при развертывании
винтами, или в точно пригнанных пазах прижимаются к дну паза конусными выточками концевых гаек, или же винтами, разжимающими корпус.
Элементы резания при развертывании приведены на рис. 188.
§ 12.	ТЕХНИКА РАЗВЕРТЫВАНИЯ
Перед развертыванием отверстие предварительно просверливают и припуск на развертывание оставляют в пределах десятых долей миллиметра. Существуют два способа развертывания: машинный и ручной.
283
Машинное развертывание. Производится так же, как и сверление, т. е. развертка жестко закрепляется с помощью патрона или переходных втулок в конус шпинделя станка. При этом наряду с прочным закреплением развертки следует обеспечить совпадение осей шпинделя и развертки.
Ручное развертывание. Приступая к развертыванию, прежде всего следует выбрать соответствующую конструкцию и размер разверток, затем тщательно осмотреть, чтобы не было выкрошенных зубьев или забоин на режущих кромках.
После выбора и проверки разверток следует проверить величину припуска, оставленного на развертывание. При этом нужно
Рис. 189. Развертывание отверстий:
а — развертывание отверстий в труднодоступных местах, б — последовательность развертывания: I — сверление, II— зенкерование, III — черновое развертывание.
IV — чистовое развертывание
иметь в виду, что для от-верстий диаметром не более 25 мм оставляют припуск под черновое развертывание 0,1—0,15 мм, под чистовое — 0,05—0,02 мм. Отверстия диаметром меньше 25 мм следует обрабатывать сначала черновой разверткой, затем чистовой. Отверстия диаметром свыше 25 мм обрабатываются предварительно зенкером, затем черновой и чистовой развертками.
ля	развертывания
деталь надо надежно закрепить в тисках. Крупные детали не закрепляют. Значительное влияние на чистоту и точность развертываемого отверстия оказывает смазка и охлаждение. При отсутствии охлаждения и смазки происходит разбивка отверстия: оно получается
неровным шероховатым и, кроме того, возникает опасность защемления и поломки развертки. Поэтому при развертывании стальных деталей развертку смазывают минеральным маслом, медных — эмульсией с маслом, алюминиевых — скипидаром с керосином, дуралюминиевых — сурепным маслом. Отверстия в деталях из бронзы и чугуна развертывают всухую.
Развертку (рис. 189, а) в отверстие надо устанавливать осторожно и проверять ее положение по угольнику 90°. Убедившись в
284
перпендикулярности оси развертки 1 к оси обрабатываемого отверстия, на головку развертки насаживают вороток 3. В случае развертывания отверстий в труднодоступных местах детали 4 применяют специальные удлинители 2.
После установки воротка развертку медленно вращают в одну сторону — по часовой стрелке, одновременно производя плавную подачу вдоль ее оси. Вращение развертки в обратном направлении, против часовой стрелки — не допускается, так как имеющаяся между зубьями стружка может повредить зуб и в отверстиях получатся задиры.
Обработка отверстий по 2; 3 и 4-му классам точности связана с применением различных инструментов, которые надо выбирать с таким расчетом, чтобы оставался припуск на последующую обработку.
Примеры последовательности отверстий диаметром 30 рис. 189, б.
При работе разверткой вают случаи, когда при
развертке ось ее не совпадает с осью обрабатываемого отверстия, и поэтому развернутое отверстие получается неправильной формы. Это происходит при неисправном станке, ось вращения шпинделя не совпадает с осью отверстия (биение шпинделя).
Для повышения качества обработки бежание брака при развертывании применяют качающиеся оправки (рис. 190).
Качающаяся оправка закрепляется деле станка коническим хвостовиком /.
мм
развертывания показаны на
на станке часто бы-жестко закрепленной
и во из-отверстий
Рис. 190. Качающаяся оправка
в шпин-В отверстии корпуса 4 крепится штифтом 5 с зазором качающаяся часть оправки 6, которая упирается шариком 3 в подпятник 2. Благодаря такому устройству качающаяся оправка с разверткой может легко принимать положение, совпадающее с осью развертываемого отверстия.
Для получения высокой точности отверстия применяют плавающие развертки, представляющие собой пластины, вставленные в точно обработанные пазы цилиндрической оправки. Наружные ребра пластины заточены так же, как и у зуба развертки. Для обеспечения регулирования пластины делают составными. При работе плавающими развертками не нужна точная соосность обрабатываемого отверстия и шпинделя станка и, кроме того, точное отверстие получается даже при биении шпинделя, так как пластина своими ленточками центрируется по стенкам отверстия, перемещаясь в пазу оправки в поперечном направлении. Применение рациональной конструкции разверток не только обе-
285
Таблица 4
Неполадки при развертывании и способы их устранения
Вид неполадки	Причина	Способ устранения
Не выдержан размер отверстий	Неправильно выбран диаметр развертки Биение развертки	Заменить развертку Применить качающуюся оправку
Нечистая поверхность отверстия	Недостаточен припуск под развертывание Грубая обработка отверстия под развертывание	Увеличить припуск Улучшить поверхность отверстия под развертывание
Следы дробления	Вращение развертки	Плавно, равномерно вращать
на поверхности	рывками	развертку
отверстия	Увеличенный припуск Неправильно заточена развертка Неправильно закреплена развертка	Уменьшить припуск Заменить развертку Правильно закрепить развертку
Надиры на повер-	Вращение развертки в	Вращать развертку только в
хности	разные стороны Затупленная развертка Большой припуск Неправильно выбрана охлаждающая жидкость, ее количество мало	правую сторону Заточить развертку Уменьшить припуск Заменить жидкость или увеличить ее количество
спечивает высокое качество работы, но и значительно повышает
производительность труда.
На некоторых машиностроительных заводах при развертывании конических отверстий на конусную часть развертки ставят ограничивающее стопорное кольцо, что исключает затрату времени на измерение.
Для уменьшения нагрузки на развертку в процессе работы увеличивают длину ее заборной части в два раза. Это позволяет отказаться от применения второй развертки и повысить производительность и точность обработки Широко применяют комбинированный инструмент для одновременного сверления и зенкования отверстия (рис. 191).
Сверло-зенкер, сверло-зенковка, сверло-развертка, зенкер-развертка позволяют сов-
Рис. 191. Комбинированные инструменты а — зеикер-развертка, б — сверло-зенковка
286
местить две операции и получить отверстие заданной формы, точности и чистоты.
В табл. 4 рассмотрены неполадки при развертывании и указаны причины и способы их устранения.
Вопросы для самопроверки
1.	Какие наиболее важные для процесса резания углы имеются на режущей части спирального сверла?
2.	Какие средства используют для закрепления сверла в шпиндель сверлильного станка?
3.	Как выбирают сверла в зависимости от обрабатываемого металла?
4.	Назначение, виды и конструктивные особенности разверток.
5.	Как сверлят отверстия глухие, неполные и под углом?
6.	Какие требования техники безопасности нужно соблюдать при работе механизированными инструментами для сверления?
Глава XX
НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ
§ I.	ЭЛЕМЕНТЫ РЕЗЬБЫ
Резьбой называется винтовая поверхность, образованная на телах вращения, широко применяется в технике как средство соединения, уплотнения или обеспечения заданных перемещений деталей машин, механизмов, приборов и т. п.
Нарезание резьбы — операция получения на заготовке винтовой резьбы совершается вручную либо на различных станках.
Резьба нарезается на станках либо вручную резьбонарезными инструментами — метчиками и плашками.
Резьба бывает наружная — на стержне и внутренняя — в отверстии.
У всякой резьбы различают следующие основные элементы: профиль, угол профиля, шаг, глубину, наружный, средний и внутренний диаметры (рис. 192, а).
Профилем резьбы называются очертания впадин и выступов (в продольном сечении).
Ниткой (витком) называется часть резьбы, образуемая при одном полном обороте профиля.
Углом профиля резьбы а называется угол, заключенный между боковыми сторонами профиля резьбы, измеряемый в плоскости, проходящий через ось болта.
Шагом резьбы S называется расстояние (м м) между вершинами двух соседних витков, измеряемое параллельно оси. У треугольной резьбы шагом является расстояние между вершинами двух витков.
Высотой профиля резьбы называется расстояние от вершины резьбы до основания профиля, измеряемое перпендикулярно оси болта.
Основанием резьбы (впадиной) называется участок профиля резьбы, находящийся на наименьшем расстоянии от оси.
Глубиной резьбы t называется расстояние от вершины резьбы до ее основания, т. е. высота уступа.
Наружным диаметром d0 резьбы называется наибольший диаметр, измеряемый по вершине резьбы — перпендикуляр оси.
Средним диаметром dcp называется расстояние между двумя линиями, проведенными по середине профиля резьбы между дном впадины и вершиной нитки параллельно оси винта.
Внутренним диаметром резьбы di называется наименьшее расстояние между противоположными основаниями резьбы, измеренное в направлении, перпендикулярном оси болта.
Профиль резьбы зависит от формы режущей части инструмента, при помощи которого нарезается резьба. Чаще всего при-
288
меняется цилиндрическая треугольная резьба (рис. 192,	а), обычно называют
крепежной; такую резьбу нарезают на крепежных деталях, например на шпильках, болтах и гайках.
Помимо цилиндрических, треугольные резьбы бывают конические, которые дают возможность получить плотное соединение; такие резьбы встречаются на конических пробках, в арматуре, иногда в масленках.
Прямоугольная резьба (рис. 192, б) имеет прямоугольный профиль (квадратный). Она не стандартизована, трудна в изготовлении и применяется редко.
Трапецеидальная резьба (рис. 192, в) имеет сечение в форме трапеции с углом профиля 30°. У нее малый коэффициент трения, а потому применяется эта резьба для передачи движения или больших усилий: ходовые винты металлорежущих станков, в домкратах, прессах и т. п. Витки трапецеидальной резьбы имеют наибольшее сечение у корня, что обеспечивает высокую прочность ее и удобство при нарезании. Основные	элементы
трапецеидальной	резьбы
стандартизованы	(ГОСТ
9484—60).
Упорная	резьба
(рис. 192, г) имеет профиль в виде неравнобокой трапеции с рабочим углом при вершине 30°. Основания витков закруглены, что обеспечивает в опасном сечении очень прочный профиль. Поэтому данная резь
Рис. 192. Профили резьб: а — треугольная, б — прямоугольная, в — трапецеидальная, г — упорная, д — круглая
289
ба применяется в тех случаях, когда винт должен передавать большое одностороннее усилие (в винтовых прессах, домкратах и т. п.).
По ГОСТ 10177—62 все упорные резьбы делятся на упорную крупную резьбу диаметрами 22—400 мм и шагами 8—48 мм, упорную нормальную диаметрами 22—300 мм и шагами 5— 24 мм и упорную мелкую резьбу диаметрами 10—650 мм и шагами 2—48 мм.
Круглая резьба (рис. 192, д) имеет профиль, образованный двумя дугами, сопряженными с небольшими прямолинейными участками и углом 30°; в машиностроении используется редко. Применяется в соединениях, подвергающихся сильному износу, в загрязненной среде (арматура пожарных трубопроводов, в вагонных стяжках, на крюках грузоподъемных машин и т. и.). Эта резьба не стандартизована.
Резьбы бывают правые и левые. У пр а в ы х резьб (см. рис. 193, г) винтовая линия поднимается слева направо (по часовой стрелке), а у л е в ы х (см. рис. 193, д)—справа налево (против часовой стрелки).
В машиностроении применяются чаще всего правые резьбы.
Кроме этого, резьбы бывают: однозаходные (одноходовые) и многозаходные (см. рис. 193, е).
У однозаходной резьбы на торце винта или гайки виден только один конец витка, а у многозаходных — два, три и больше витков.
Однозаходные резьбы имеют малые углы подъема винтовой линии и большое трение (малый к. и. д.). Они применяются там, где требуется надежное соединение — для крепежных резьб.
У многозаходных резьб по сравнению с однозаходными угол подъема винтовой линии значительно больше. Такие резьбы применяются в тех случаях, когда необходимо быстрое перемещение по резьбе при наименьшем трении, при этом за один оборот винта (или гайки) гайка (или винт) переместится на величину хода винтовой линии. Многозаходные резьбы используются в механизмах, служащих для передачи движения. Ход резьбы равен шагу, умноженному на число заходов. В однозаходной резьбе ход резьбы равен шагу.
§ 2.	СИСТЕМЫ РЕЗЬБ
В машиностроении в основном применяются три системы резьб: метрическая, дюймовая и трубная.
Метрическая резьба (рис. 193. а) имеет треугольный профиль и характеризуется следующими элементами: угол профиля у нее 60° (см. рис. 192, а), диаметры и шаг резьбы выражаются в метрической системе мер — миллиметрах, профиль резьбы плоскосрезанный.
290
Все метрические резьбы делятся на резьбы с крупным шагом (для диаметров 1—68 мм) и резьбы с мелким шагом (диаметры 1—600 мм).
Резьбы с крупным шагом применяются в тех случаях, когда на соединение действуют значительные нагрузки.
При небольших нагрузках применяются резьбы с мелким шагом. Эти резьбы имеют меньшую высоту витков, следовательно, их легче нарезать и они меньше ослабляют сечение болта.
Рис. 193. Система резьб: а — метрическая, б — дюймовая, в — трубная, г — левая, д — правая, е — однозаходная н многозаходная
Метрические резьбы с крупным шагом обозначают так: М64 кл. 1, М64 кл. 3, где М указывает, что резьба метрическая, цифра 64 — диаметр резьбы, кл. 3 — третий класс точности. Для резьб с мелким шагом после указания диаметра ставится знак X, затем ставят цифру, обозначающую шаг резьбы, и указывают класс точности; например М64 X 3 кл. 2.
Резьба дюймовая (рис. 193, б) имеет угол профиля 55°; наружный диаметр измеряют в дюймах, а шаг — числом витков (ниток), приходящихся на 1 дюйм. Один дюйм обозначается 1" и равен приблизительно 25,4 мм. ОСТ НКТП 1260 предусматривает эти резьбы диаметром от 3/16" до 4" и числом ниток 24—3 на 1". Например, дюймовая резьба диаметром полтора дюйма обозначается так:Р/г" (шаг— 6 ниток на 1").
Дюймовая резьба применяется преимущественно в старых машинах, а также в машинах некоторых иностранных фирм и не применяется при проектировании новых изделий.
291
Трубная резьба (рис. 193, е) измеряется также в дюймах и характеризуется числом ниток резьбы, приходящихся на 1". Угол профиля у нее равен 55°.
У трубной резьбы за диаметр условно принимается диаметр отверстия трубы, на наружной поверхности которой нарезается резьба. Вершины резьбы у винта и гайки с трубной резьбой выполняются с плоскими или закругленными срезами. Плоскосре-занный профиль более прост в изготовлении и применяется для резьб обычных трубных соединений. Обозначение труб 1 " указывает, что данная резьба выполнена на трубе, внутренний диаметр которой равен 1". Трубная резьба применяется для соединения труб, работающих под давлением и обеспечивает достаточную герметичность соединения.
Трубная резьба по ГОСТ 6357—52 выполняется диаметрами от 1/8” до 6” и с числом ниток на 1 "от 28 до 11.
§ 3.	ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ
Резьбу на деталях можно получать методом нарезания со снятием стружки и накатыванием, т. е. методом пластических деформаций.
Для нарезания внутренней резьбы в качестве инструмента используют метчики, а для нарезания наружной резьбы — плашки, прогонки и другие инструменты.
Рис. 194. Метчик
Инструментом для накатывания резьбы служат накатные плашки, накатные ролики и накатные головки.
Метчики. В зависимости от назначения метчики делятся на ручные, машинно-ручные, гаечные, плашечные и маточные.
В зависимости от профиля нарезаемой резьбы метчики разделяются на пять типов: для метрической резьбы, дюймовой резьбы, трубной резьбы, трапецеидальной резьбы и конической резьбы.
По конструкции метчики разделяются на цельные, со вставными перьями и специальные.
Метчик (рис. 194) состоит из двух основных частей: рабочей и хвостовой.
292
Рабочая часть представляет собой винт с несколькими продольными прямыми или винтовыми канавками. Направление канавок может быть правым (метчик с левой резьбой) и левым (метчик с правой резьбой). Рабочая часть метчика служит для нарезания резьбы. Метчики с винтовыми канавками применяются для нарезания точных резьб.
Рабочая часть метчика состоит из заборной и калибрующей частей.
Заборная (или режущая) часть обычно делается в виде конуса, она производит основную работу при нарезании резьбы.
Калибрующая часть служит для зачистки резьбы, имеет цилиндрическую форму с обратным конусом и направляет метчик при нарезании.
Режущие зубья (перья) метчика выполнены в форме резцов, расположенных по окружности. Зубья метчика имеют все режущие элементы. Число зубьев по окружности метчика определяется наличием числа канавок.
Канавки — углубления между режущими зубьями предназначаются для образования режущих кромок, а также выхода, стружки, образующейся при нарезании резьбы.
Метчики диаметром до 20 мм обычно изготовляют с тремя, а диаметром от 22 до 52 мм с четырьмя канавками. Специальные метчики не имеют канавки на калибрующей части.
Хвостовая часть метчика выполнена в виде стержня с квадратом на конце, она служит для закрепления метчика в патроне или воротке.
Ручные метчики применяются для нарезания резьбы вручную.
Ручные метчики для метрической и дюймовой резьбы стандартизированы по ГОСТ 9522—60 и изготовляются комплектом из 2 шт. для резьбы с шагом до 3 мм включительно (для основной метрической резьбы диаметром от 1 до 52 мм и для дюймовой резьбы диаметром от ’/4 до 1") и комплектом из 3 метчиков для резьбы с шагом свыше 3 мм (для метрической резьбы от 30 до 52 мм и для дюймовой резьбы диаметром от 1 '/8 до 2").
В комплект, состоящий из трех метчиков, входит черновой, средний и чистовой метчики (рис. 195) или 1, 2, 3-й. Все метчики комплекта имеют разный диаметр.
Первый (черновой) метчик нарезает черновую резьбу, снимая при этом до 60% металла; второй (средний) метчик дает уже более точную резьбу, снимая до 30% металла; третий (чистовой) метчик снимает до 10% металла, имеет полный профиль резьбы и используется для окончательного, точного нарезания резьбы и ее калибровки. Чтобы определить, какой метчик является черновым, какой средним, а какой чистовым, на хвостовой части делают соответственно одну, две или три круговые риски (кольца) или же ставят соответствующий номер. На хвостовой части про-
293
ставляют размер резьбы, для нарезания которой предназначен этот метчик.
Комплект ручных метчиков из двух штук изготовляют путем удлинения заборного конуса и некоторого увеличения диаметра первого метчика.
По конструкции режущей части метчики бывают цилиндрические и конические.
При цилиндрической конструкции метчиков все три инструмента комплекта имеют разные диаметры. У чистового метчика
Черновой.
Рис. 195. Комплект метчиков
полный профиль резьбы, диаметр среднего метчика меньше нормального на 0,6 глубины нарезки, а диаметр чернового метчика меньше диаметра резьбы на полную глубину нарезки. У чернового метчика длина заборной части равна 4—7 ниткам, у среднего — 3—3,5 и у чистового — 1,5—2 ниткам.
При конической конструкции метчиков все три инструмента комплекта имеют одинаковый диаметр и полный профиль резьбы с различной длиной заборных частей. Резьба в пределах заборной части делается конической и дополнительно срезается по вершинам зубьев на конус.
В конических метчиках заборная часть равна: у чернового метчика — всей длине рабочей части, у среднего — половине этой длины, у чистового — двум ниткам.
Конические метчики применяются обычно для нарезания сквозных отверстий. Глухие отверстия нарезаются цилиндрическими метчиками.
Машинно-ручные метчики применяются для нарезания метрической, дюймовой и трубной цилиндрической и конической
294
резьб машинным способом всех размеров и для нарезания вручную резьб с шагом до 3 мм включительно.
Машинно-ручные метчики для цилиндрической резьбы (рис. 196, а) согласно ГОСТ 3266—60 изготовляются двух видов: одинарные для нарезания резьбы в сквозных и глухих отверстиях и комплектные из 2 шт.
Одинарные метчики для нарезания сквозных отверстий имеют на заборной части 6 ниток, а для нарезания глухих отверстий — три нитки.
Рис. 196. Виды метчиков: а — цилиндрические, б — конический, в — гаечиый, г — плашечный, д — маточный
Машии и о-руч иые метчики для конической резьбы (рис. 196, б) предназначаются для нарезания конической резьбы с углом профиля 60° и для трубной конической резьбы. В отличие от метчиков для цилиндрической резьбы эти метчики работают не только заборным конусом, но и всей поверхностью резьбовой части; поэтому длина метчика зависит от длины нарезания.
Гаечные метчики (рис. 196, в) служат для нарезания сквозных отверстий в гайках за один проход вручную или на станках. Они изготовляются по ГОСТ 1604—60 с удлиненным хвостовиком для собирания на нем нарезанных гаек.
Плашечные метчики (рис. 196, г) отличаются от гаечных наличием большого заборного конуса и предназначаются для предварительного нарезания резьбы в плашках за один проход.
Маточные метчики (рис. 196, д) применяют для зачистки резьбы в плашках после нарезания плашечным метчиком, а также зачистки резьбы в плашках, находящихся в работе. В маточных метчиках канавки делают с правой спиралью.
Специальные метчики составляют большую группу, в которую входят ненормализованные конструкции метчиков: бес-
295
канавочные, комбинированные, метчик-сверло, с винтовыми канавками, метчик-протяжка.
Метчики бесканавочные (рис. 197, а) применяются для нарезания сквозных резьб диаметром до 10—12 мм.
Длина заборной части метчика такая же, как и у обычных машинных. Длина канавки (с выходом) на 3—5 ниток больше длины заборной части. Бесканавочные метчики гораздо прочнее обычных. Благодаря длинной резьбовой части метчик можно перетачивать несколько раз. Высокая производительность труда
Рис. 197. Специальные метчики: а — бесканавочный, б — комбинированный, в — метчнк - сверло, г — с винтовыми канавками
при нарезании резьбы является главным достоинством бескана-вочных метчиков. Они иногда используются для нарезания резьбы и в глухих отверстиях.
Комбинированные метчики состоят из двух частей, разделенных шейкой (рис. 197, б).
Первая часть служит для предварительного нарезания резьбы, а вторая — для окончательного (чистового) нарезания резьбы, комбинированный инструмент — сверло-метчик (рис. 197, е), позволяющий совместить сверление и нарезание резьбы в одну операцию, что значительно повышает производительность. Применение сверла-метчика возможно при нарезании сквозных отверстий без принудительной подачи при условии, что метчик вступает в работу после выхода вершины сверла из отверстия. В противном случае сверло вынуждено работать с подачей, равной шагу нарезаемой резьбы.
296
Применяют и другие комбинированные инструменты: метчик-развертка, зенкер-развертка-метчик и др.
Замена нескольких инструментов одним комбинированным позволяет значительно сократить вспомогательное время, затрачиваемое на смену инструмента.
Недостатком комбинированного режущего инструмента является сложность и высокая стоимость его изготовления.
Метчики с винтовыми канавками (рис. 197, г) имеют угол наклона канавки 35°, что обеспечивает свободный выход стружки по спирали и исключает возможность срыва резьбы. Метчиком можно нарезать резьбу на высоких скоростях. Один метчик с винтовой канавкой равноценен комплекту обычных метчиков.
Применение этих метчиков для обработки деталей из чугуна, латуни, нержавеющей стали и других материалов позволило повысить производительность труда в 3 раза.
Метчики изготовляются из инструментальной стали марок У8, У12 и Р18.
Плашки применяют для нарезания наружной резьбы как вручную, так и на станках.
В зависимости от конструкции плашки подразделяются на круглые, накатные, раздвижные (призматические).
Круглые плашки (ГОСТ 9740—62) изготовляются цельными, разрезными.
Цельные плашки (рис. 198, а) представляют собой стальную закаленную гайку /, в которой через резьбу 2 прорезаны сквозные продольные отверстия, образующие режущие кромки и служащие для выхода стружки. С обеих сторон плашки имеются заборные части 3 длиной Р/г—2 нитки. Эти плашки применяют при нарезании резьбы диаметром до 52 мм за один проход.
Типы и диаметры цельных круглых плашек предусмотрены ГОСТ 9740—62 для основной метрической — от 1 до 52 мм для дюймовой резьбы —от ‘А до 2"; для трубной —от '/в До I'A"
Круглые плашки при нарезании резьбы вручную закрепляют в специальном воротке.
Разрезные плашки (рис. 198, б) в отличие от цельных имеют прорезь (0,5—1,5 мм), позволяющую регулировать диаметр резьбы в пределах 0,1—0,25 мм. Вследствие пониженной жесткости нарезаемая этими плашками резьба имеет недостаточно точный профиль.
Раздвижные (призматические) плашки в отличие от круглых состоят из двух половинок, называемых полуплашками (рис. 198, д). На каждой из них указан размер наружной резьбы и цифры 1 или 2 для правильного закрепления в приспособлении (клуппе). На наружной стороне полуплашек имеются угловые канавки (пазы), которыми они устанавливаются в выступы клуппа.
297
60
Рис. 198. Плашки:
а — цельные; 1 — ганка. 2 — резьба. 3 — заборная часть; б — разрезные; в. г — резьбонакатные; д — раздвижная
Рис. 199. Косой клупп
Для равномерного распределения давления винта на полуплашки во избежание перекоса между полуплашками и винтом помещают сухарь.
Раздвижные (призматические) плашки изготовляют комплектами по 4—5 пар в каждом; каждую пару по мере необходимое-
298
ти вставляют в клупп. Раздвижные плашки изготовляют для мет
рической резьбы (ГОСТ 9150—59) диаметром от Мб до М52 мм,
для дюймовой (ОСТ НКТП 1260) — от резьбы (ГОСТ 6357—52)—от ‘/2 до 3". Раздвижные плашки закрепляют в клуппе (рис. 199), который состоит из косой рамки 1 с двумя ручками 2 и зажимного винта 5. Полуплашки 3 вставляют в выступы рамки, затем вводят сухарь 4 и закрепляют винтом 5. Клуппы, в которые устанавливают	призматические
плашки, изготовляют шести размеров — от № 1 до № 6.
Раздвижные трубные плашки (гребенки) применяют для нарезания трубных резьб диаметром от ‘/2 до 3" (ГОСТ 6357—52).
Клупп (ГОСТ 6956—54) для закрепления раздвижных (трубных) плашек показан на рис. 200.
В корпус 3 вставлены четыре резьбовые плашки 2 (гребенки), сближающиеся или раздвигающиеся при
/4 до 2" и для трубной
Рис. 200. Клупп для нарезания трубной резьбы
повороте планшайбы 7 с по-
мощью рукоятки 7. Установка плашек на нужный диаметр производится по шкале 5 вращением червяка 6. При работе клупп
держат за рукоятки 4.
§ 4	ТЕХНИКА НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ
Нарезание внутренней резьбы. Просверленное отверстие, в котором нарезают резьбу метчиком, должно быть обработано зенкером или же проточено. При нарезании резьбы материал частично «выдавливается», поэтому диаметр сверла должен быть несколько больше, чем внутренний диаметр резьбы. Изменение величины отверстия при нарезании резьбы у твердых и хрупких металлов меньше, чем у мягких и вязких металлов.
Если просверлить под резьбу отверстие диаметром, точно соответствующим внутреннему диаметру резьбы, то материал, выдавливаемый при нарезании, будет давить на зубья метчика, отчего они в результате большого трения сильно нагреваются и к ним прилипают частицы металла. Резьба может получиться с рваными нитками, а в некоторых случаях возможна поломка метчика. При сверлении отверстия слишком большого диаметра резьба получится неполной.
299
При определении диаметра сверла под нарезание метрической и трубной резьбы пользуются специальными таблицами, которые имеются в справочниках.
Диаметр отверстия под метрическую резьбу приближенно можно вычислить по формуле:
D = d—1,61,
где D — диаметр отверстия, мм;
d —диаметр нарезаемой резьбы, мм;
t — глубина резьбы, мм.
Размеры воротка для закрепления метчика выбирают в зависимости от диаметра нарезаемой резьбы. Примерная длина воротка может быть определена по формуле:
L =20D +100 мм, где D — диаметр резьбы, мм.
После подготовки отверстия под резьбу и выбора воротка
заготовку закрепляют в тисках и в ее отверстие вставляют вертикально (без перекоса)
Рис. 201. Нарезание резьбы: а — метчиком, б — плашкой
метчик.
Прижимая левой рукой вороток к метчику правой поворачивают его вправо до тех пор, пока метчик не врежется на несколько ниток в металл и не займет устойчивое положение, после чего вороток берут за рукоятки двумя руками и вращают с перехватом рук через каждые	пол-оборота
(рис. 201).
целях	облегчения
работы вороток с метчиком вращают не все время по направлению часовой стрелки, а один-два оборота вправо и пол-обо-рота влево и т. д. Благо
даря такому возвратно
вращательному движению
метчика стружка ломается, получается короткой (дробленой), а процесс резания значительно облегчается.
Закончив нарезание, вращением воротка в обратную сторону
вывертывают метчик из отверстия, затем прогоняют его насквозь.
300
Метчиком вручную изготовляют резьбу по 2 и 3-му классам точности.
Правила нарезания резьбы метчиком:
1.	При нарезании резьбы в глубоких отверстиях, в мягких и вязких металлах (медь, алюминий, баббиты и др.) метчик необходимо периодически вывертывать из отверстия и очищать канавки от стружки.
2.	Нарезать резьбу следует полным набором метчиков. Нарезание резьбы сразу средним метчиком без прохода черновым, а затем чистовым не ускоряет, а, наоборот, затрудняет работу; резьба в этом случае получается недоброкачественной, а метчик может сломаться. Средний и чистовой метчики вводят в отверстие без воротка и только после того, как метчик пройдет правильно по резьбе, накладывают вороток и продолжают нарезание резьбы.
3.	Глухое отверстие под резьбу нужно делать на глубину, несколько большую, чем длина нарезаемой части, с таким расчетом, чтобы рабочая часть метчика немного вышла за пределы нарезаемой части. Если такого запаса не будет, резьба получится неполной.
4.	В процессе нарезки необходимо тщательно следить за тем, чтобы не было перекоса метчика; для этого надо через каждые 2—3 нарезанные нитки проверять с помощью угольника положение метчика по отношению к верхней плоскости изделия. Особенно осторожно нужно нарезать резьбу в мелких и глухих отверстиях.
5.	На качество резьбы и на стойкость инструмента влияет правильный выбор смазочно-охлаждающей жидкости.
Чтобы получить чистую резьбу с правильным профилем и не испортить метчик, нужно применять при нарезании резьбы смазочноохлаждающие жидкости, например, разведенную эмульсию (1 часть эмульсии на 160 частей воды).
Кроме разведенной эмульсии, можно применять при нарезании внутренней резьбы в деталях из стали и латуни льняное масло, из алюминия — керосин, из красной меди — скипидар. Нарезание резьбы в деталях из бронзы, а также из чугуна следует производить всухую.
Ни в коем случае нельзя при нарезании резьбы употреблять машинные и минеральные масла, так как они значительно увеличивают сопротивление, которое метчик или плашка должны преодолевать во время работы, отрицательно влияют на чистоту поверхностей отверстий и способствуют быстрому износу инструмента.
Нарезание наружной резьбы. При нарезании резьбы плашкой надо иметь в виду, что в процессе образования профиля резьбы металл изделия, особенно сталь, медь и др. «тянется», диаметр стержня увеличивается. Вследствие чего усилива
301
ется давление на поверхность плашки, что приводит к ее нагреву и прилипанию частиц металла, поэтому резьба получается рваной.
При выборе диаметра стержня под наружную резьбу следует руководствоваться теми же соображениями, что при выборе отверстий под внутреннюю резьбу. Хорошее качество резьбы можно получить в том случае, если диаметр стержня несколько меньше наружного диаметра нарезаемой резьбы. Если диаметр стержня будет значительно меньше требуемого, то резьба получится неполной; если же диаметр стержня будет больше, то плашка или не сможет быть навинчена на стержень и конец стержня будет испорчен, или во время нарезания зубья плашки вследствие перегрузки могут сломаться.
Диаметр заготовки должен быть на 0,3—0,4 мм меньше наружного диаметра резьбы. Диаметры заготовок выбирают по справочникам.
При нарезании резьбы плашкой вручную стержень закрепляют в тисках так, чтобы выступающий над уровнем губок конец его был на 20—25 мм больше длины нарезаемой части. Для обеспечения врезания на верхнем конце стержня снимается фаска. Затем на стержень накладывают закрепленную в клупп плашку и с небольшим нажимом вращают клупп так, чтобы плашка врезалась примерно на 1—2 нитки. После этого нарезаемую часть стержня смазывают маслом и вращают клупп с равномерным давлением на обе ручки точно так, как при нарезании метчиком, т. е. один-два оборота вправо и пол-оборота влево (рис. 201, б).
Для предупреждения брака и поломки зубьев плашки необходимо следить за перпендикулярным положением плашки по отношению к стержню: плашка должна врезаться в стержень без перекоса.
Проверка нарезанной внутренней резьбы производится резьбовыми калибрами-пробками, а наружной — резьбовыми микрометрами или резьбовыми калибрами-кольцами и резьбовыми шаблонами.
Плашками вручную нарезают резьбу по 3-му классу точности.
§ 5.	МЕХАНИЗАЦИЯ НАРЕЗАНИЯ РЕЗЬБЫ
Нарезание резьбы вручную является малопроизводительной и трудоемкой операцией. Существуют различные способы механизации нарезания резьбы:
1.	Применение приспособлений с ручным приводом, к числу которых можно отнести нарезание резьбы с помощью ручных электрических дрелей, повышающих производительность нарезания, по сравнению с ручным способом (воротком) в 3—4 раза. Этим способом можно нарезать резьбу диаметром до 6 мм. Для нарезания резьбы метчик зажимают в патроне дрели. При наре-
302
Таблица 5
Неполадки при нарезании резьбы н меры их устранения
Неполадки	Причины	Меры устранения
Рваная резьба	Тупой метчик или плашка Неудовлетворительное охлаждение Перекос метчика или плашки относительно отверстия при неправильной установке	Заменить инструмент Увеличить охлаждение Правильно установить инструмент, не допускать перекоса
Тупая резьба	Большой диаметр просверленного отверстия под резьбу или мал диаметр стержня Малы передний и задний углы сверла Высокая вязкость материала детали	Правильно подбирать диаметры сверла и метчика Заменить инструмент, выбрать инструмент с учетом обрабатываемого материала То же
Неточный профиль резьбы	Малая величина переднего угла метчика нли плашки Недостаточная длина заборного конуса Тупой или неправильно заточен инструмент Смазочно-охлаждающая жидкость несоответствует обрабатываемому материалу детали Чрезмерно высокая скорость резания	Заменить инструмент То же Применять соответствующую смазочно-охлаждающую жидкость Выбрать рациональную скорость резания
Ослабленная резьба	Разбивание резьбы метчиком при неправильной его установке Биение инструмента Применение повышенных скоростей резания	Устанавливать метчик без перекоса Устранить биение инструмента Применять нормальные скорости резания
Тугая резьба	Диаметр инструмента не соответствует заданному диаметру резьбы	Применять инструмент необходимого диаметра
Конусность резьбы	Неправильное вращение метчика (разбивание верхней части отверстия)	Правильно устанавливать метчик, правильно работать метчиком
Поломка метчика	Защемление стружки при вывертывании метчика Заниженный диаметр отверстия под резьбу	Периодически выводить метчик из отверстия для удаления стружки Применять сверла требуемого диаметра
Срыв резьбы	Диаметр просверленного отверстия под резьбу меньше требуемого Затупившийся метчик Стружка забивается в канавках метчика	Применять сверла требуемого диаметра Заменить метчик Периодически выводить метчик из отверстия для удаления стружки
зании резьбы небольших диаметров (до 4 мм) следует работать на большой скорости, а при нарезании резьб диаметром больше 4 лип — на малой скорости.
2.	Применение резьбонарезательных машинок, типа сверлильных машинок электрического и пневматического действия. Резьбонарезательные машинки позволяют повысить производительность нарезания резьбы в 8—10 раз по сравнению с нарезанием резьбы вручную. Использование резьбонарезательных машинок позволяет нарезать резьбы диаметром до 20 мм. Существуют различные конструкции предохранительных патронов: с кулачковыми муфтами, шариковыми муфтами и др.
3.	Применение резьбонакатных самозакрывающихся головок, выпускаемых московским заводом режущих инструментов «Фрезер» им. М. И. Калинина. Головки обеспечивают получение резьбы 1 -го и 2-го классов точности на различных материалах.
В табл. 5 приведены наиболее часто встречающиеся виды брака, причины его появления и способы предотвращения.
При нарезании резьбы метчиком на станке следует руководствоваться правилами техники безопасности при работе на сверлильных станках. При нарезании резьбы вручную в деталях с сильно выступающими острыми частями надо следить за тем, чтобы при повороте воротка не поранить руки.
Вопросы для самопроверки
1.	Какие основные элементы резьбы?
2.	Чем отличается конструкция конических метчиков от цилиндрических и когда применяются конические метчики?
3.	Как обозначают резьбу на чертежах?
4.	Какие величины надо определять при измерении резьбы?
5.	Как выбрать диаметр отверстия под резьбу?
6.	Какие правила надо выполнять при работе метчиком?
7.	Какую смазку надо применять при нарезании резьбы в различных металлах?
Глава XXI
КЛЕПКА
§ 1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Клепкой называется процесс соединения двух или нескольких деталей при помощи заклепок. Этим способом получают неразъемные соединения, которые разъединяют путем разрушения заклепок.
Заклепочные соединения широко применяют при изготовлении металлических конструкций мостов, ферм, рам, балок, а также в котлостроении, самолетостроении.
Процесс клепки состоит из следующих основных операций:
образование отверстия в соединяемых деталях сверлением или пробивкой;
вставка в отверстия заклепок, состоящих из стержня с закладной головкой;
образование замыкающей головки заклепки, т. е. собственно клепка, которая бывает холодная и горячая.
Холодная клепка осуществляется заклепками со стержнем диаметром до 10 мм. При клепке в холодном состоянии отверстие под заклепку сверлят (пробивают) на 0,1—0,2 мм больше диаметра стержня заклепки. Холодная клепка широко применяется в самолетостроении.
Горячая клепка применяется при использовании заклепок диаметром свыше 10 мм. При горячей клепке стержень заклепки нагревается до определенной температуры и расклепывается в горячем состоянии. При этом диаметр стержня должен быть на 0,5—1 мм меньше диаметра отверстия.
Преимущество горячей клепки заключается в том, что стержень лучше заполняет отверстие в склепываемых деталях, а при охлаждении заклепка лучше стягивает их. Образование замыкающей головки может происходить при быстром (ударная клепка) и при медленном (прессовая клепка) действии сил.
Клепка может быть ручная, при которой используется слесарный молоток, механизированная, когда применяются пневматические клепальные молотки, и машинная с использованием стационарных клепальных машин (прессов).
Однако клепаные соединения имеют ряд существенных недостатков, основными из которых являются увеличение веса клепаных конструкций; ослабление склепываемого материала в местах образования отверстий под заклепки; значительное число технологических операций, необходимых для выполнения заклепочного соединения (сверление или пробивка отверстий, зенкование или штамповка гнезд под потайную головку, вставка заклепок и собственно клепка); значительный шум и вибрации (коле
305
бания) при работе ручными пневматическими молотками, вредно влияющие на организм человека, и др.
Поэтому, кроме совершенствования самого процесса клепки, применяют и другие способы получения неразъемных соединений, например электрической и газовой сваркой, соединением металлов термостойкими клеями марок ВК-32-200; ВК-32-250; ИП-9 и др. Так, например, детали мостов через реку Москву в районе Фили-Шелепиха и через реку Дон в Ростове-на-Дону соединены эпоксидным клеем.
Однако в ряде отраслей машиностроения, например в авиастроении, в производстве слесарно-монтажного инструмента клепку еще широко применяют, особенно для соединения конструкций, работающих при высоких температурах и давлениях.
§ 2.	ТИПЫ ЗАКЛЕПОК
Заклепка — это цилиндрический металлический стержень с головкой (закладной) на одном конце. Соединение деталей осуществляется деформированием (расклепыванием) выступающего стержня заклепки, из которого образуется другая головка (замыкающая).
По форме головок различают: заклепки с полукруглой головкой (рис. 202, а) с диаметром стержня от 2 до 36 мм и
Рис. 202. Типы заклепок:
а — с полукруглой головкой, б — с полукруглой низкой головкой, в — с плоской головкой, г — с потайной головкой, д — с полупотайной головкой, е — взрывная двухкамерная, ж — с сердечником
длиной от 2 до 180 мм (ГОСТ 10299—62); заклепки с полукруглой низкой головкой (рис. 202, б) со стержнем диаметром от 2 до 10 мм и длиной от 4 до 80 мм (ГОСТ 10302—62); заклепки с плоской головкой (рис. 202, в, слева) со стержнем диаметром от 2 до 36 мм и длиной от 4 до 180 мм и
306
(рис. 210, е, справа) со стрежнем диаметром от 2 до 36 мм и длиной от 4 до 50 жж (ГОСТ 10303—62) ;заклепки с потайной головкой (рис. 202, г) со стержнем диаметром от 1 до 36 мм и длиной от 2 до 180 мм (ГОСТ 10300—62) изаклепки с и о-лутайной головкой (рис. 202, д) со стержнем диаметром от 2 до 36 мм и длиной от 3 до 210 мм (ГОСТ 10301—62).
Указанные типы заклепок изготовляются из углеродистой стали 10 кп и 20 кп, легированной стали 09Г2, нержавеющей стали Х18Н9Т, цветных металлов и сплавов Л62, М3, АД1 и Д18П.
Как правило, заклепки должны быть из того же материала, что и соединяемые детали, в противном случае возможно появление коррозии и разрушение места соединения.
Наиболее широкое применение в машиностроении получили заклепки с полукруглой головкой. В некоторых случаях применяют с и е ц и ал ьн ы е типы заклепок — взрывные (АН-1504) и с сердечником (АН-831) и др.
Заклепки взрывные (рис. 202, е) имеют в свободном конце стержня углубление (камеру), заполненное взрывчатым веществом, которое защищено от проникновения атмосферной влаги слоем лака. Взрывные заклепки изготовляются диаметром 3,5; 4; 5 и 6 мм из проволоки марки Д18П. Длина стержня взрывных заклепок от 6 до 20 мм, толщина склепываемого пакета от 1,6—2,5 до 14,1—15 мм.
Заклепки с сердечником (рис. 202,ж) имеют полый стержень (пистон) 1, в который помещен сердечник 2 с утолщенной частью 3 на конце. При втягивании сердечника утолщенная часть «раздает» конец стержня заклепки, образуя замыкающую головку, после чего сердечник «откусывается» инструментом.
Заклепки с сердечником изготовляют двух типов: с потайной и полукруглой головками. Наружный диаметр пистона от 3,5 до 5 мм. Этот тип заклепок применяют для соединения деталей, подвергающихся незначительной нагрузке.
§ 3.	ВИДЫ ЗАКЛЕПОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Один или несколько рядов заклепок, расположенных в определенном порядке для получения неразъемного соединения, называется заклепочным швом.
В зависимости от характера и назначения заклепочного соединения заклепочные швы делятся на три вида: прочные, плотные и прочноплотные.
Прочный шов применяют для получения соединений повышенной прочности. Прочность шва достигается тем, что он имеет несколько рядов заклепок. Эти швы применяются при клепке балок, колонн, мостов и других металлических конструкций.
Плотный шов применяют для получения достаточно плотной и герметичной конструкции.
307
Соединения с плотным швом выполняют обычно холодной клепкой. Для достижения необходимой герметичности шва применяют различного рода прокладки из бумаги, ткани, пропитанные олифой или суриком, или подчеканку шва. Эти швы применяют при изготовлении резервуаров, не подвергающихся высоким давлениям (открытые баки для жидкости), некоторых других изделий.
Прочно-плотный шов применяют для получения прочного и вместе с тем непроницаемого для пара, газа, воды и дру
в)
Рис. 203. Соединения и заклепочные швы: а — внахлестку однорядный, б — встык с накладкой двухрядный, в — внахлестку двухрядный шахматный
гих жидкостей соединения, например в паровых котлах и различных резервуарах с высоким внутренним давлением.
Прочно-плотные швы выполняют горячей клепкой при помощи клепальных машин с последующей подчеканкой головок заклепок и кромок листов.
В зависимости от характера расположения соединяемых деталей различают:
соединения внахлестку (рис. 203, а), в которых край одного листа накладывается на край другого;
соединения встык (рис. 203, б), которые характеризуются тем, что соединяемые детали своими торцами плотно примыкают друг к другу и соединяются с помощью одной или двух накладок (рис. 203, в).
В каждом заклепочном соединении заклепки располагают в один, два и более рядов. В соответствии с этим заклепочные швы делятся на однорядные, двухрядные, многорядные, параллельные и шахматные.
308
§ 4.	ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ РУЧНОЙ КЛЕПКИ
Различают клепку ручную и механизированную, при которой применяют пневматические клепальные молотки, и машинную, выполняемую на прессах одинарной и групповой клепки.
При ручной клепке применяют слесарные молотки, поддержки, обжимки, натяжки и чеканки.
Слесарные молотки для клепки имеют квадратный боек. Вес молотка выбирается в зависимости от диаметра заклепки.
Поддержки являются опорой при расклепывании стержня заклепок. Форма и размеры поддержек зависят от конструкции склепываемых деталей и диаметра стержня заклепки, а также от выбранного метода клепки (прямой или обратный). Поддержка должна быть в 3—5 раз тяжелее молотка.
Обжимки служат для придания замыкающей головке заклепки после осадки требуемой формы.
Натяжка представляет собой бородок с отверстием на конце. Диаметр отверстия обычно делается на 0,2 мм больше диаметра стержня заклепки.
Чекан представляет собой слесарное зубило с плоской рабочей поверхностью и применяется для создания герметичности заклепочного шва, достигаемой обжатием (подчеканкой) замыкающей головки и края листа.
§ 5.	ПРОЦЕСС РУЧНОЙ КЛЕПКИ
Независимо от применяемых инструментов и приспособлений склепываемые детали располагают таким образом, чтобы закладные головки заклепок находились сверху. Это позволяет вставлять заклепки предварительно.
Необходимое количество, диаметр и длину заклепок определяют расчетным путем. Длину стержня заклепки выбирают в зависимости от толщины склепываемых листов (пакета) и формы замыкающей головки. Длина части стержня заклепки для образования замыкающей потайной головки должна быть 0,8—1,2, а для замыкающей полукруглой 1,2—1,5 диаметра заклепки.
Расстояние от центра заклепки до края склепываемых листов должно быть не менее 2,5 мм.
В зависимости от диаметра заклепки отверстия сверлят или пробивают. Диаметр отверстия должен быть больше диаметра заклепки. Диаметры отверстий в зависимости от диаметра заклепок:
Диаметр заклепки, мм 2,0 2,3 2,6 3,0 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Диаметр отверстия, мм 2,1 2,4 2,7 3,1 3,6 4,1 5,2 6,2 7,2 8,2
Различают два вида клепки: с двухсторонним подходом, когда имеется свободный доступ как к замыкающей, так и заклад
309
ной головкам, и с односторонним подходом, когда доступ к замыкающей головке невозможен.
В связи с этим различают два метода клепки: открытый, или прямой, и закрытый, или обратный.
Прямой метод клепки начинается со сверления отверстия под заклепку (рис. 204, а). Затем в отверстие вводят снизу стержень заклепки и под закладную головку ставят массивную
Рис. 204. Процесс клепки:
а — сверление отверстия, б — осаживание склепываемых листов при помощи натяжки, в — осаживание стержня заклепки, г — придание формы замыкающей головке при помощи молотка, д — окончательное оформление замыкающей головки при помощи обжимки; 1 — натяжка, 2 — поддержка, 3 — обжнмка
поддержку 2. Склепываемые листы осаживают (уплотняют) при помощи натяжки 1 (рис. 204, б), которую устанавливают так, чтобы выступающий конец стержня вошел в ее отверстие. Ударом молотка по вершине натяжки осаживают листы и таким образом устраняют зазор между ними.
После этого расклепывают стержень заклепки. Так как при расклепывании металл упрочняется, стремятся к возможно мень-
310
тему числу ударов. Поэтому сначала несколькими ударами молотка осаживают стержень (рис. 204, в), затем боковыми ударами молотка придают полученной головке необходимую форму (рис. 204, г), после чего обжимкой окончательно оформляют замыкающую головку (рис. 204, д).
При выполнении шва с потайными головками под закладную головку ставят плоскую поддержку. Молотком ударяют точно по оси заклепки.
Во избежание образования неровностей клепку выполняют не подряд, а через два-три отверстия, начиная с крайних, после чего производят клепку по остальным отверстиям.
Обратный метод клепки применяют при затрудненном доступе к замыкающей головке. При работе по этому	методу
стержень заклепки вводят сверху, поддержку ставят под стержень. Молотком ударяют по закладной головке, формируя при помощи поддержки замыкающую головку. Качество клепки по этому методу несколько ниже, чем по прямому.
Клепку по обратному методу выполняют также взрывными и трубчатыми заклепками (особые виды клепки).
Клепка взрывными заклепками	за-
ключается в том, что в отверстие вставляют заклепку, в свободном конце стержня которой имеется камера,	заполненная
взрывчатым веществом. Легким ударом молотка (в холодном состоянии) заклепку осаживают. Затем на закладную головку накладывают наконечник электрического нагревателя (рис. 205, а). В течение 2—3 сек заклепка нагревается, и при температуре 130—160° С заряд взрывается, при этом конец стержня сильно расширяется и образует замыкающую головку.
Рис. 205. Особые виды клепки:
а — взрывными заклепками: 1 — электрический нагреватель, 2 — заклепка до взрыва, 3 — заклепка после взрыва; б— трубчатыми заклепками: 1 — заклепка до развальцовки, 2 — заклепка после развальцовки, 3 — пнстоница, 4 — крючок для формирования нижней головки заклепки
311
Клепка трубчатыми заклепками заключается в том, что в отверстие устанавливают заклепку с полым стержнем (пистоном), затем специальным инструмеитом-пистонницей (рис. 205, б) заклепку осаживают, подтягивают склепываемые детали друг к другу и расклепывают. Качество расклепывания (развальцовки) свободного конца стержня для образования замыкающей головки зависит от конструкции, формы и размеров крючка пистонницы, который подбирается по размерам закладной головки, а также от силы нажима.
§ 6.	МЕХАНИЗАЦИЯ КЛЕПКИ
Ручная клепка слесарным молотком — трудоемкий и малопроизводительный процесс. Поэтому при большом объеме работ ручную клепку выполняют механизированным способом.
Средствами механизации клепки являются пневматические клепальные молотки и клепальные прессы.
Пневматические клепальные молотки применяют для заклепок диаметром до 25 мм, они приводятся в действие сжатым воздухом и бывают одноударные и многоударные, а также прямые и угловые (по форме ударника).
Производительность труда и качество работы при механизированной клепке в значительной мере зависят от того, насколько правильно выбраны инструменты — молоток, обжимки и поддержки.
Обжимка при механизированной клепке вставляется во втулку пневматического молотка. Рабочая поверхность обжимки может быть выпуклей или вогнутой. Форма и размеры обжимок к пневматическим молоткам зависят от конструкции склепываемых деталей, от диаметра и типа заклепки, применяемого пневматического молотка и степени доступности к месту клепки.
Натяжка является той же обжимкой, на рабочей поверхности которой имеется прорезь шириной, соответствующей диаметру головки заклепки. Прорезь в обжимках указанного типа позволяет одним и тем же вставным инструментом выполнять две операции: натяжку материала (склепываемого пакета) и расклепывание стержня.
Поддержка служит опорой при выполнении клепки пневматическим молотком. Форма, размеры и вес поддержки зависят от конструкции склепываемых деталей, диаметра заклепки и метода клепки. Вес поддержки, применяемой при прямом методе клепки, выбирают в зависимости от диаметра.
Более совершенным является машинный способ клепки, выполняемой на прессах одиночной и групповой клепки.
При использовании одноударных молотков для осуществления каждого удара необходимо нажимать спусковой курок. Одним-двумя ударами можно поставить заклепку. В зависимости
312
от размера заклепки силу удара можно изменять. Шум при работе этих
молотков незначителен.
При работе многоударными пневматическими молотками заклепки расклепываются 10—30 ударами, в зависимости от мощности молотка, диаметра и металла заклепки. Многоударные пневматические молотки
наносят удары до тех пор, пока нажат
Рис. 206. Пневматический клепальный молоток
спусковой курок. Эти молотки создают большие шумы. Рабочим инструментом является обжимка, вставляемая во втулку молотка.
Для приведения молотка (рис. 206) в действие следует нажать курок 1, который откроет доступ сжатому воздуху. Сжатый
Рис. 207. Общий вид клепальной машины
Рис. 208. Схема действия клепальной машины
313
воздух по гибким шлангам через штуцер 4 подается в полость рукоятки 2 молотка, при этом выступ курка 1 отжимает пружину 3 и воздух поступает по каналу 5 через золотниковое устройство 6 в рабочую полость, заставляя боек 7 наносить удары по ударнику 8, имеющему форму обжимки.
Пневматические молотки делают в минуту до 6000 ударов. Во избежание преждевременного износа ходовых частей нельзя допускать проникновения во внутреннюю полость молотка вместе
Рис. 209, Поддерживающие устройства для клепки
с воздухом песка, пыли и грязи, для чего между штуцером и клапаном должна быть поставлена сетка.
Перед работой молоток продувают воздухом, а 2—3 раза в месяц смазывают, заливая в ниппель негустеющее масло и распыляя его сжатым воздухом.
Клепка изделий чаще всего выполняется двумя рабочими (клепальщиком и подручным). Пневматические молотки для облегчения клепки при работе подручного рабочего иногда закреп-
314
ляют на специальном приспособлении, представляющим стационарную клепальную установку, состоящую из плиты, стойки, кронштейна, шпинделя, пневматического клепального молотка, зубчатого колеса, педали и пружины.
Широкое применение находят электромеханические молотки, в которых сила удара создается электродвигателем. Клепка осуществляется также специальными машинами (рис. 207).
В клепальных машинах необходимое усилие сжатия стержня создается сжатым воздухом, действующим на поршень 1 (рис. 208), который расположен в цилиндре 2. К штоку 3 поршня прикреплен клин 4, который при перемещении поршня отжимает ролик 5 и тем самым передает давление на обжимку 6. Эти машины относятся к группе машин прессового действия.
Применяются также клепальные машины ударного действия.
Для удобства и облегчения клепки в некоторых конструкциях молотков делаются специальные скобы, поддерживающие склепываемые детали.
Для облегчения клепки громоздких деталей клепальные машины снабжаются поддерживающими устройствами — кронштейнами, монорельсами и т. и. (рис. 209).
Выбор приспособления или прессов для клепки зависит от материала заклепок и толщины материала склепываемых деталей. Маломощные клепальные машины или молотки не обеспечивают нужной производительности, высокого качества клепки, а слишком мощные молотки разбивают заклепку.
Виды и причины брака клепки
Наиболее распространенные виды брака при клепке приведены в табл. 6.
У плохо поставленной заклепки срубают головку, а затем бородком выбивают стержень. Заклепку можно также высверлить. Для этого закладную головку накернивают и сверлят на глубину, равную высоте головки. Диаметр сверла берут немного меньше диаметра заклепки. Недосверленную головку надламывают бородком, затем выбивают заклепку.
Способы проверки качества соединения. После сборки заклепочные соединения подвергают тщательному наружному осмотру: проверяют состояние головок заклепок и склепанных деталей. Плотность прилегания соединенных деталей определяют щупом. Головки заклепок и расстояние между ними проверяют шаблонами.
Заклепочные соединения, требующие герметичности, подвергают гидравлическим испытаниям путем нагнетания насосом жидкости под давлением, превышающим нормальное на 5—20%. Места соединения, дающие течь, подчеканивают.
315
Виды и причины брака при клепке
Таблица 6
Эскиз	Характеристика брака	Причина брака
Смещение замыкающей головки
Прогиб материала
Скошен или неровно обрезан торец стержня заклепки Диаметр отверстия мал
Смещение обеих головок заклепки
Изгиб замыкающей головки
Отверстие просверлено косо
Расклепывание стержня между листами
Подсечка (зарубка) головки
Недотянутая головка
Длинный стержень заклепки; поддержка установлена не по оси заклепки
Клепка произведена при неприжатых листах
Обжимка при отделке головки была поставлена косо
Неплотная посадка закладной головки при клепке
Мала замыкающая головка
Неплотное прилегание замыкающей головки
Рваные края головки
Недостаточна длина выступающей части стержня заклепки
Перекос обжимки
Плохое качество металла заклепки
§ 7.	ЧЕКАНКА
Процесс чеканки состоит в следующем. Специальным инструментом — чеканом при помощи молотка часть металла вдоль кромки шва и по периметру заклепочных головок осаживают, вследствие чего получается полоса уплотненного металла. Чеканку выполняют в такой последовательности: сначала пробивают
316
Рис. 210. Способы чеканки: G — одним чеканом, б — двумя чека-
канавку по кромке шва, а затем металл осаживают ниже канавки и сглаживают кромки.
Чекан служит для подчеканки заклепочных прочно-плотных швов и заклепочных головок с целью обеспечения герметичности клепаных соединений в резервуарах, сосудах и других конструкциях, используемых для хранения жидкостей и газов.
На практике чеканку обычно производят двумя способами.
При чеканке первым способом (рис. 210, а) пользуются чеканом с острыми рабочими кромками. Чекан прикладывают к нижнему листу, сильными ударами молотка осаживают на несколько миллиметров материал по кромке шва, а затем, повернув чекан другой стороной, «подбирают» весь материал в нижней части листа.
При чеканке вторым способом (рис. 210, б) сначала работают чеканом с закругленным бортиком на рабочей кромке, которым вдоль кромки листа делают полукруглую канавку; подборка материала я отделка кромки производится другим чеканом с притупленным концом.
Второй способ чеканки имеет следующие преимущества перед первым: уплотнение материала получается более глубоким, что обеспечивает высокую плотность шва; применение тупого инструмента вызывает меньшую концентрацию напряжений у кромки шва, исключается возможность повреждения поверхности нижнего листа острым инструментом.
Закладные и замыкающие заклепочные головки чеканят закругленным по контуру головки чеканом. Сначала удаляют заусенцы и излишек металла головки, а затем уплотняют металл по окружности головки.
Надо иметь в виду, что чеканка обеспечивает уплотнение заклепочного шва лишь при толщине стали более 4 мм. При толщине стали 4 мм и менее чеканку не производят и шов уплотняют парусиновой прокладкой, пропитанной свинцовым суриком на натуральной олифе. Поверхность листов в местах шва тщательно очищают от грязи и ржавчины.
Техника безопасности при клепке
При клепке следует выполнять общие требования техники безопасности (работать исправным инструментом, на рабочем месте не должно быть ничего лишнего и т. д.).
317
Для защиты от шума при клепке пневматическими молотками применяют два типа противошумных наушников: ПН-2К для клепальщиков (рис. 211, а) и ПН-ЗВЧШ для защиты клепальщиков и слесарей-медников от высокочастотного шума (рис. 211, б).
Наушники ПН-2К и ПН-ЗВЧШ состоят из чашечки 1, изготовленной из алюминия толщиной 1,5 леи холодной штамповкой, и заполнителя 2 из звукопоглощающего материала — поро-
Рис. 211. Противошумные наушники:
a — ПН-2К для клепальщиков, б — ПН-ЗВЧШ для клепальщиков и медников при работе в условиях высокочастотного шума
пласта (ВТУ 188—60); уплотнителя 3 из бестканевой полихлорвиниловой окантовочной пленки толщиной 0,3—0,4 леи, заполненного дистиллированным глицерином; обжимного кольца 4, выполненного из той же пленки и служащего для крепления уплотнителя к наушникам.
Наушники крепятся на голове при помощи плотной хлопчатобумажной или резиновой тесьмы, или металлической фурнитуры (мягкое крепление), или двух охватывающих голову металлических дуг, изготовленных из пружинной проволоки диаметром 3 мм (ГОСТ 9389— 60) и полихлорвиниловой профилированной ленты толщиной 1,5 мм.
Вопросы для самопроверки
1.	Какие существуют способы клепки?
2.	Как надо выбирать заклепки по длине, диаметру, материалу?
3.	Как выполняется и чем отличается клепка прямым и обратным методами.
4.	Какие основные причины брака при клепке и меры его предупреждения и способы исправления?
Глава XXII
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ РАЗМЕТКА
Пространственная разметка имеет существенное отличие от плоскостной. Если при плоскостной разметке разметочные линии наносят в одной плоскости, то при пространственной разметке разметочные линии наносят в разных плоскостях и под разными углами.
§ 1.	ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАЗМЕТКИ
Прежде чем приступить к разметке, заготовку устанавливают и выверяют на разметочной плите, пользуясь для этого различными опорными подкладками, призмами и домкратами различных конструкций, разметочными ящиками и др.
По д к л а д к и служат для обеспечения правильной установки деталей при разметке, а также для предохранения разметочных плит от царапин и забоин. В зависимости от назначения подкладки бывают разных конструкций. Самыми простыми подкладками являются плоские опорные (рис. 212, а), подкладки больших размеров выполняются пустотелыми или двутаврового сечения.
Призматические подкладки применяют при установке заготовок цилиндрической формы. Подкладки имеют точно обработанные наружные поверхности с призматическими вырезами. Чаще всего применяются подкладки длиной 50—250 мм, шириной и высотой 50—100 мм. Для установки длинных цилиндрических заготовок используют комплекты подкладок одинаковых размеров.
Наиболее усовершенствованной конструкцией является призма, применяемая разметчиком-новатором П. А. Щербаковым. Преимущество указанной призмы (рис. 212,6) состоит в том, что боковые стороны скобы 1 не выступают за грани призмы 2; это позволяет производить разметку горизонтальных и вертикальных линий на детали 3 путем ее перекантовки. В обычных призмах со скобой (рис. 212, в) стороны скобы выступают за грани призмы, вследствие чего нельзя производить разметку в горизонтальной и вертикальной плоскостях без перестановки детали.
Клиновидные подкладки (рис. 212,г) представляют собой два соединенных, точно обработанных стальных клина 1 и 2. Размечаемая заготовка устанавливается на верхней поверхности клина 2. Подъем и опускание заготовки производятся вращением винта 3, находящегося в теле клина 1. Имея набор клиньев разной толщины, можно регулировать положение размечаемых заготовок по высоте. На боковой поверхности нижнего кли-
319
a)
Рис. 212. Приспособления для разметки:
а — подкладки, б—призма разметчика Щербакова, в — обычная призма, г — клиновидные подкладки, д — призма для разметки деталей под
углом
на нанесена шкала, позволяющая контролировать и точно регу лировать высоту клина.
Призма 1 для разметки деталей под углом (рис. 212, д) устанавливается на нужный угол по отношению к основанию 4 по градуированному диску 2. Деталь при разметке крепится скобой 5. Положение призмы фиксируется гайкой-барашком 3.
Угольники (рис.
го
чугуна.
213, а) изготовляют из серо-На	обеих	полках
угольника имеются отверстия. Отверстия в горизонтальной полке дают возможность крепить угольник к разметочной плите с Т-об-разными пазами; с помощью отверстий на вертикальной полке к угольнику крепят размечаемые заготовки.
Рис. 213. Угольник (а), кубик (б)
Разметочные кубики (Рис. 213, б) имеют точно обработанные плоскости и большое количество отверстий для установки и крепления деталей при помощи болтов с прихватами» планок и т. и.
Разметочные ящики (рис. 214,а) изготовляют из чугуна (для облегчения отливаются пустотелыми с толщиной стеной
Рис. 214. Разметочные ящики:
а — разметка при помощи одного разметочного ящика, б — разметка при помощи разметочных яшиков без поворота детали
8—12 мм и с ребрами жесткости внутри), все стороны тщательно пришабриваются. Особое внимание при их изготовлении обра- щается на точность сопряжения граней (углы 90°). Ящики применяются для крепления на их сторонах размечаемых заготовок-
32)
д)
Рис. 216. Домкраты, применяемые для разметки: а—обыкновенный, б — с шариковой опорой, в— с призматической опорой, г — с роликовой опорой, д — выдвижной центр, е — разметка с помощью раздвижного центра
Магнитные поворотные плиты (рис. 215) применяются для разметки стальных изделий небольшого веса, которые удерживаются на них без дополнительного крепления. Плита 1 поворачивается при помощи штурвала 2 вместе с закрепленной деталью для нанесения рисок под разными углами.
Домкраты применяют для установки громоздких и тяжелых заготовок, они позволяют выверять и регулировать положение размечаемых заготовок по высоте. На рис. 216, а показан обыкновенный домкрат, в корпусе которого имеется отверстие с прямоугольной резьбой для ввертывания винта. На верхнем конце винта закрепляются головки различной формы, шариковая (рис. 216, б) для установки необработанных деталей, призматическая (рис. 216, в) для установки цилиндрических деталей.
Подъем и опускание заготовки осуществляется вращением винта.
Роликовый домкрат (рис. 216, г) дает возможность не только регулировать положение заготовки по высоте, но и свободно поворачивать ее в горизонтальной плоскости, что имеет важное значение при разметке тяжелых заготовок. Домкрат состоит из корпуса 5 с широким основанием и отверстием с резьбой, в которое ввертывается винт 4. На винте установлена плита 1 с кронштейнами 3, в которых вращаются шлифованные закаленные бочкообразные ролики 2. Ролики можно сдвигать и раздвигать соответственно размерам размечаемых деталей (заготовок).
Для разметки больших цилиндрических деталей применяются выдвижные центры.
Выдвижной центр (рис. 216, д) при помощи зубчатого колеса 3 и зубчатой рейки 4 имеет возможность выдвигаться на высоту до 400 мм по отношению к основанию 1. В нужном положении площадка 5 фиксируется зажимным болтом 2.
При помощи выдвижной площадки создаются необходимые условия и удобства для разметки окружностей, расположенных на разных высотах (рис. 216, е).
§ 2.	ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАЗМЕТКИ
При выполнении пространственной разметки, кроме разметочного инструмента, применяемого при плоскостной разметке, используют следующие инструменты.
Рейсмас (рис. 217) служит для нанесения на размечаемых заготовках горизонтальных рисок на определенном расстоянии от рабочей поверхности плиты. Его также используют для проверки положения заготовок во время их установки на разметочной плите или станке.
Наиболее широко применяется рейсмас, предложенный новатором К. Ф. Крючковым, ускоряющий процесс (рис. 218).
323
Рис. 218. Высокопроизводительные рейсмасы:
а - многоиголъчатый, б — усовершенствованный, в — центрирующий штаигеирейсмас
Этот рейсмас имеет четыре чертилки (иглы), каждую из которых можно установить на необходимый размер и высоту. Рейсмас позволяет провести одновременно несколько рисок.
На рис. 218,6 показана другая конструкция комбинированного рейсмаса. Рейсмас состоит из основания 1, вертикальных стоек 6 и соединяющих их планок 5 и 9. Риски наносят чертилками 2, 3, 7 и 8, которые закрепляют винтами 4.
Центрирующий ш т а н г е нр е й с м а с (рис. 218, в) представляет собой обычную стойку штангенрейсмаса, на которую надета каретка центроискателя, имеющая вид стрелки, составленной из двух равных треугольников. Биссектриса большого треугольника определяет центр заготовки, центровая линия наносится острием стрелки.
Кернер-центроискатель (рис. 219) применяется для нанесения центров на цилиндрических деталях диаметром до 40 мм. Он имеет обыкновенный кернер 1, помещен-
ный в воронке (колоколе) 2. В воронку встав- Рис. 219. Кериер-j.	,	'	цеитроискатель:
лен фланец 5 с отверстием, в котором легко i _кернер,2 — колокол, СКОЛЬЗИТ кернер.	3 — пружина, 4 —
т,	головка, 5 — фланец
Разметка заключается в том, что воронку прижимают к торцу изделия и молотком уда-ряют по головке кернера. Под действием пружины 3 кернер всегда находится в верхнем положении.
§ 3.	ПРИЕМЫ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗМЕТКИ
Подготовка к разметке. Прежде чем приступить к разметке, внимательно проверяют заготовку: нет ли на ней раковин,, трещин, отбитых углов и других дефектов. Затем заготовку очищают от грязи и пыли. Далее подробно изучают чертеж будущей детали и намечают порядок разметки: определяют, в каких положениях деталь будет устанавливаться на плите и в какой последовательности будут наноситься разметочные линии.
Для того чтобы избрать правильный путь разметки, необходимо отчетливо представлять назначение размечаемой детали, ее роль в машине. Поэтому следует, кроме чертежа размечаемой детали, также изучить сборочный чертеж и ознакомиться с технологией изготовления детали.
Выбор базы при разметке. Правильный выбор баз при разметке предопределяет качество разметки. Выбор разметочных баз зависит от конструктивных особенностей и технологии изготовления детали.
325
Базу выбирают, руководствуясь следующими правилами: если на заготовке имеется хотя бы одна обработанная поверхность, ее и принимают за базу;
если обрабатываются не все поверхности, то за базу принимают необработанную поверхность;
если наружные и внутренние поверхности не обработаны, то за базу принимают наружную поверхность;
при разметке все размеры наносят от одной поверхности или от одной линии, принятой за базу.
После того как наметят базу, определяют порядок разметки, расположение и установку размечаемой детали на плите и выбирают необходимые разметочные инструменты и приспособления.
Установка заготовки на разметочной плите. Перед установкой заготовки на разметочной плите те места заготовки, где будут наноситься разметочные риски, окрашивают мелом, краской, лаком или медным купоросом. При установке только первое положение заготовки на плите является независимым, а все остальные положения зависят от первого. Поэтому первое положение заготовки необходимо выбирать так, чтобы было удобно начать разметку от поверхности или центровой линии, принятой за базу. Заготовку устанавливают на плите не в произвольном положении, а таким образом, чтобы одна из главных ее осей была параллельна плоскости разметочной плиты.
Таких осей на заготовке обычно бывает три: по длине, ширине и высоте.
Детали больших размеров, которые нельзя переворачивать, размечают при помощи рейсмасов и разметочных угольников. Устанавливают рейсмас на разметочную плиту и, перемещая его, наносят разметочные линии.
Приемы нанесения разметочных рисок. При пространственной разметке заготовок приходится наносить горизонтальные, вертикальные и наклонные риски. Эти наименования рисок сохраняются и при поворотах заготовки в процессе разметки. Если, например, риски при первоначальном положении заготовки были проведены горизонтально, то, хотя они при повороте заготовки на 90° стали вертикальными, чтобы не было путаницы, их продолжают называть горизонтальными.
Кроме основных разметочных рисок, параллельно им на расстоянии 5—7 мм проводят контрольные риски, которые служат для проверки установки заготовки при дальнейшей обработке, а также для возможности обработки в тех случаях, когда разметочная риска почему-либо исчезла.
При разметке на плите горизонтальные риски прочерчивают рейсмасом, установленным на соответствующий размер. Рейсмас перемещают параллельно плоскости разметочной плиты, слегка прижимая его основанием к плите. При этом игла рейсмаса должна быть направлена наклонно к размечаемой плоскости в сторо
326
ну движения под углом 75—80°. Нажим иглы на заготовку должен быть равномерным.
Разметка вертикальных рисок может выполняться тремя способами:
разметочным угольником, рейсмасом с поворотом заготовки на 90°, рейсмасом от разметочных призм без поворота заготовки.
Рис. 220. Разметка отверстий
Наклонные линии наносят чертилкой путем поворота, детали по угломеру, установленному на необходимый угол.
Разметка отверстий. При разметке пустотелых деталей (рис. 220) в них забивают деревянную центровую планку, а затем на нее набивают металлическую планку из латуни или свинца для опоры ножки циркуля. Если планка из дерева твердой породы, то можно металлическую планку не набивать. Разметку дальше ведут обычным способом.
Разметка деталей цилиндрической формы. Заготовку укладывают на плите на од-
ной или двух призмах и проверяют горизонтальность образую-
щей цилиндрической поверхности относительно поверхности
разметочной плиты (рис.
221). Короткие цилиндрические детали устанавливают на одной призме.
Разметку шпоночной канавки на валике необходимо выполнять в таком порядке: изучить чертеж; проверить заготовку; зачистить размечаемые места на валике; окрасить купоросом торец валика и часть боковой поверхности, на которой будут наноситься риски; найти центр на торце с помощью центроискателя;
Рис. 221. Разметка шпоночной канавки с применением плоскопараллельных концевых мер длины (плиток):
1 — измерительная поверхность. 2 — блок плиток, 3 — измерительная ножка, 4 — зажимный винт, 5—чертилка. 6 — микрометрический винт, 7 — призма
установить валик на призму и проверить его горизонтальность; нанести на торце валика рейсмасом
327
горизонтальную линию, проходящую через центр; повернуть валик на 90° и проверить вертикальность прочерченной линии по угольнику; нанести на торце валика рейсмасом горизонтальную линию; прочертить рейсмасом линию на боковой поверхности валика; прочертить две линии на боковой поверхности, соответствующие ширине шпоночной канавки, а на торце на глубину ка
Рис. 222. Разметка партии деталей одним рейсмасом
навки; повернуть валик шпоночными рисками вверх и прочертить на торце линию, указывающую глубину шпоночной канавки; накернить контуры шпоночной канавки.
Разметка по образцу. Применяется в случае износа или поломки детали и при отсутствии чертежа для изготовления
новой. В таких случаях образцом является изношенная или сломанная деталь. Если деталь плоская, то после тщательной очистки ее накладывают на заготовку и по ней обводкой наносят разметочные линии.
В тех случаях когда наложить образец на заготовку нельзя, его устанавливают рядом и переносят все размеры с него на заготовку рейсмасом. При снятии размеров с образца следует учитывать износ образца (старой детали), а также проверить, не повреждена ли, не покороблена ли она, не отломаны ли выступы р т. п.
Разметка по месту. Производится в тех случаях, когда по характеру соединений требуется собирать детали на месте. Для этого одну из деталей размечают, в ней сверлят отверстия; во второй детали отверстия сверлят после наложения на нее первой, которая является как бы шаблоном по отношению ко второй.
Рациональные приемы разметки. При работе рейсмасом каждая установка чертилки по высоте требует большой затраты времени.
При разметке партии одинаковых деталей пользуются несколькими рейсмасами, заранее установленными на определенный размер. Чертилки
нужно установить в определенное положение только один раз, а затем последовательно переносить их на размечаемую заготовку. Время от времени установку чертилки надо проверять.
Если в распоряжении слесаря имеется только один рейсмас, то рекомендуется сначала перенести на все заготовки один установленный размер (рис. 222), затем второй, третий и т. д.
328
Брак при разметке. Наиболее частыми видами брака при пространственной разметке являются:
неточность разметки вследствие неправильной и неточной установки размечаемой детали;
неправильная установка размечаемой детали и несоблюдение правил выбора разметочных баз;
несоблюдение точности разметки в соответствии с размерами чертежа;
неисправность разметочного инструмента, которая неизбежно приводит к неточности разметки.
Вопросы для самопроверки
1.	Чем отличается пространственная разметка от плоскостной?
2.	Для чего проводят контрольные риски?
3.	Какие особенности разметки по образцу?
4.	Когда применяют разметку по месту?
Глава XXIII
ШАБРЕНИЕ
§ 1.	СУЩНОСТЬ И НАЗНАЧЕНИЕ ШАБРЕНИЯ
Шабрением называется окончательная отделочная обработка поверхности деталей снятием (соскабливанием) с отдельных участков тонкого слоя металла специальным режущим инструментом — шабером. Шабрение по своему характеру относится к той же группе работ, что и шлифование, тонкое точение, доводка, притирка.
Шабрению предшествует чистовая механическая обработка резанием.
В общем машиностроении шабрение применяется при обработке поверхностей скольжения и направляющих поверхностей, чтобы обеспечить в трущейся паре наименьшие потери на трение и наибольшую точность прилегания деталей. Так, шабрению подвергают направляющие станин, столов, кареток, суппортов, а также поверхности подшипников скольжения. Шабрение часто применяют для обработки рабочих поверхностей измерительных инструментов и точных опорных поверхностей контрольно-измерительных приборов.
Объем ручного шабрения в настоящее время значительно сокращается за счет применения шлифования.
По сравнению с поверхностью, обработанной абразивными материалами (например, шлифованной), шабренная поверхность обладает большей износостойкостью, так как не имеет остатков абразивных зерен, ускоряющих износ, лучше удерживает смазку благодаря «разбивке» — наличию рисок.
Шабером снимают очень тонкие стружки толщиной 0,002— 0,005 мм, поэтому припуск на шабрение должен быть небольшим. Эти припуски зависят от ширины и длины обрабатываемой поверхности или диаметра и длины обрабатываемого отверстия.
Шабрение является трудоемкой операцией, производительность, а также качество шабрения в значительной мере зависят от предварительной обработки детали.
Большие поверхности перед шабрением обрабатывают на строгальных, фрезерных или шлифовальных станках, а небольшие поверхности—напильниками. Шабрению отверстий подшипников обычно предшествует их расточка.
Хорошо подготовленной считается такая поверхность, у которой высота неровностей при проверке линейкой на просвет не превышает 0,1 мм у деталей длиной до 500 мм и 0,2—0,3 мм у деталей большей длины.
330
§ 2.	ШАБЕРЫ
Шаберы — металлические стержни различной формы с режущими кромками на конце. Изготовляют шаберы из инструментальной углеродистой стали У10 и У12А. Режущий конец шабера закаливают без отпуска до твердости HRC 56—64.
По форме рабочей режущей поверхности шаберы подразделяются на плоские, трехгранные, фасонные; по числу режущих кон-
Рис. 223. Конструкции шаберов:
а — плоский односторонний, б — с изогнутым концом, в — плоский двухсторонний, г — трех- и четырехгранные, д — углы заточки
цов (граней) — на односторонние и двухсторонние; по конструкции — на цельные и со вставными пластинками.
По форме режущих концов шаберы разделяют на прямые и изогнутые.
Односторонние шаберы, подобно напильникам, снабжаются ручками, двухсторонние ручек не имеют.
331
Плос кие шаберы (рис. 223, а) применяют для плоских поверхностей, шабер с изогнутым концом (рис. 223,6)—для шабрения в углах или для обработки мягких металлов, например алюминия, цинка, баббита.
Длина плоских односторонних шаберов составляет 350— 400 мм. Ширина шабера для грубого шабрения принимается от 20 до 25 мм, для точного—5—10 мм. Толщина конца режущей
Рис. 224. Составные шаберы:
а — плоский, б — трехграииый прямой, в — трехграииый изогнутый, г — с радиусной заточкой новатора В. А. Алексеева
части колеблется от 2 до 4 мм. Угол заострения у шаберов принимают для чернового шабрения 70—75°, для чистового — 90°.
Двухсторонний плоский шабер (рис. 223, в) благодаря наличию двух режущих концов имеет большой срок службы.
Трехграииые шаберы (рис. 223, г) применяют для шабрения вогнутых и цилиндрических поверхностей. Как правило, их изготовляют только односторонними. Трехграииые шаберы имеют длину 350—450 мм.
Для облегчения заточки плоскостей шабер имеет желобки, образующие режущие кромки с углом заострения 60°.
Для обработки широких плоскостей используют дисковый шабер, представляющий собой стальной закаленный диск диа
332
метром 50—60 мм и толщиной 3—4 мм, закрепленный гайкой к рукоятке. По мере затупления диск поворачивают.
Фасонные шаберы применяют для шабрения труднодоступных мест — дна впадин, замкнутых контуров, желобков, канавок и других фасонных поверхностей. Эти шаберы представляют собой набор сменных стальных закаленных пластинок толщиной 1—2 мм, насаженных на ручку. Торцовые грани пластинок затачивают в соответствии с формой обрабатываемых поверхностей.
Режущие части плоского (рис. 224,а), трехгранного прямого, (рис. 224,6), трехгранного изогнутого (рис. 224,в) и с радиусной
заточкой (рис. 224, г) изготовлены из тонких пластинок, что значительно ускоряет их заточку и доводку. Пластинки вставляются или припаиваются к пустотелой трубке. Такие шаберы при работе пружинят, а это повышает чувствительность рук шабровщика и способствует повышению точности шабрения.
Шабер с радиусной заточкой, предложенный слесарем-новатором В. А. Алексеевым (см. рис. 224, г) благодаря плавности и легкости проникновения в металл значительно облегчает шабрение, так как требует приложения меньших усилий, чем при шабрении плоским шабером. Для предварительного шабрения радиус заточки составляет 30—40 мм, а для окончательного — 40—55 мм.
333
На рис. 225,а показан универсальный шабер со сменными режущими пластинками. Он состоит из корпуса 3, держателя 2, рукоятки 5, зажимного винта 4, сменной режущей пластинки 1 из быстрорежущей стали или твердого сплава. Пластинка, вставленная в держатель, зажимается винтом при вращении ручки шабера по направлению часовой стрелки (для снятия пластинки ручку вращают против часовой стрелки).
Усовершенствованный шабер, сконструированный С. Г. Кононенко, состоит из трех частей: державки, деревянной рукоятки и
Рис. 226. Шабер-кольцо (а), его заточка (б), доводка ('в; и работа им (г)
сменной пластинки (рис. 225,6). Сменная пластинка с хвостовиком типа «ласточкин хвост» вставлена в паз державки, это обеспечивает надежное ее крепление.
На рис. 225, в показан наиболее совершенный шабер, состоящий из сменной пластинки 1, зажимного патрона 2 и стержня 3. Пластинки таких шаберов изготовляют размером 3X16X50 мм из стали У12А, а стержень — из стали 45.
Если шабер предназначен для работы по белому чугуну или другому твердому металлу, то применяют пластинки из твердого сплава, например, ВК6 или Т15К6. Замена затупленной пластинки производится путем поворота рукоятки (стержня), так как губка зажимной части патрона соединена с корпусом шарнирно.
Такая конструкция шабера допускает применение комплекта пластинок, заточенных под разными углами.
Для ускорения процесса шабрения подшипников за счет уменьшения количества переточек и доводок шабера вместо трехгранного шабера и изогнутого шабера применяют наружное кольцо или часть конического изношенного роликового подшипника
334
(рис. 226,а). Кольцо затачивают на наждачном и доводят на мелкозернистом круге (рис. 226,6, в). Работа шабером-кольцом показана на рис. 226, г.
§ 3.	ЗАТОЧКА И ДОВОДКА ШАБЕРОВ
Часто величину угла заострения Р режущей части шабера принимают равной примерно 90° в связи с тем, что при установ
ке шабера под углом а = 15—25° угол резания 5 равен 105—125°. Такой угол заострения обеспечивает наиболее легкое снятие стружки, так как шабер излишне не врезается в металл. Однако
в ряде случаев целесообразно величину углов выбирать в зависимости от характера работы, твердости обрабатываемого металла и формы шабера.
На рис. 227, а показана заточка шабера для обработки чугуна и бронзы, а на рис. 227, б — для обработки стали. Заточка шабера под углом 35—40° (рис. 227, е) для чернового шабрения мягких металлов, предложенная В. С. Горбуновым и Н. И. Пахневым (Станкостроительный завод им. Орджоникидзе), позволяет увеличить толщину снимаемой стружки до 0,1 мм вместо 0,01 мм.
№0*100°
(£-15-25° -______
U(jpg%3$a
£=75-90
(£=1525'
wwmmwem Для стали
Аля мягких металлов
Рис. 227. Геометрия заточки шаберов для обработки: а— чугуна и бронзы, б — стали, в— мягких металлов
Затупленные шаберы затачивают на заточном станке с корундовым кругом зернистостью не крупнее 60 и твердостью СМ1 или СМ2. Заточку ведут торцом круга или периферийной его частью у плоского шабера. Сначала затачивают боковые поверхности (рис. 228, а), а затем торцовую (рис. 228, б). Затачиваемый шабер располагают
перпендикулярно поверхности круга.
При заточке давление на шабер должно быть небольшим, чтобы шабер не нагревался. Заточку ведут с охлаждением. На рис. 228, в показана заточка трехгранных шаберов.
После заточки на лезвии шабера получаются заусенцы и неровности, поэтому лезвие после заточки правят (доводят), причем так, чтобы на нем нельзя было обнаружить под лупой (увеличение в 2,5 раза) неровности, снижающие качество шабрения. Шабер доводят на абразивных брусках зернистостью 90 и выше. Поверхность бруска смазывают тонким слоем машинного масла. Вместо оселка при заправке шаберов можно применять ровную чугунную плитку, которую покрывают жидкой пастой
335
Рис. 228. Заточка и заправка шаберов:
заточка: а — боковой поверхности плоского шабера, б — торцовой поверхности плоского шабера, в — трехгранного шабера; заправка: г — торцовой поверхности шабера, Э — боковой поверхности на оселке
из наждачного 60-минутного порошка с машинным маслом. Оселок во время заправки помещают на деревянную неподвижную подкладку, в которой вырезано гнездо по размеру оселка.
Сначала заправляют торцовую поверхность шабера. Для заправки шабер устанавливают торцовой частью на брусок (рис. 228, г) и перемещают его вдоль бруска.	Движение
осуществляют покачиванием шабера с целью получения криволинейной режущей кромки. Затем заправляют боковые поверхности, перемещая шабер вдоль режущей кромки, плотнее прижимая его к плите во избежание завалов (рис. 228, д). Доводку на бруске ведут с водой и маслом. Для окончательной доводки режущей части шабера (получения зеркальной поверхности) применяют пасты	ГОИ
(Государственного оптического института). Заточку пластинок с твердосплавным лезвием ведут на заточном круге из зеленого карбида кремния.
Пластинки из твердых сплавов доводят на чугунной плите, покрытой мелкозернистым абразивным порошком, или на мелкозернистых абразивных брусках.
Повторно шабер заправляют сразу, как только почувствуют небольшое затупление. В среднем за 7 ч работы шабер заправляют 4—6 раз, в зависимости от характера шабрения и от обрабатываемого
материала.
336
Необходимое качество заточки шаберов может быть достигнуто только при полной исправности заточного станка и оснащения его соответствующими кругами.
§ 4.	ШАБРЕНИЕ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Краски для шабрения. После подготовки поверхности к шабрению выявляют неровности путем окрашивания поверхности краской. Шабровочная краска представляет собой
Рис. 229. Окрашивание поверхности при шабрении: а — окрашивание плиты, б — перемещение детали по плите, в — окрашенная деталь, г — перемещение плиты по летали, д — тампон
смесь машинного масла с лазурью и реже с суриком и ультрамарином (синька), которые в отличие от лазури плохо смешиваются с маслом и нечетко видны на детали.
Лазурь можно заменить сажей, замешенной на смеси автола с керосином.
337
Краску измельчают так, чтобы между пальцами не ощущалось зерен. Затем краску насыпают в баночку (металлическую или стеклянную) и вливают туда масло. Количество машинного масла в смеси должно быть таким, чтобы краска имела консистенцию пасты, но не жидкой, так как излишек масла будет расплываться по контрольной плите и проверяемая поверхность при наложении ее на плиту вся покроется краской.
Окрашивание поверхности. Краску наносят на поверхность плиты тампоном (рис. 229) из чистых льняных тряпок, сложенных в несколько слоев. Удобно наносить краску также мешочком, изготовленным из чистого полотна (холста), в который накладывают краску.
Мешочек и тампоны в паузах между окрашиваниями кладут в чистую стеклянную посуду или жестяную баночку. Ни в коем случае не следует класть в мешочек сухую краску и обмакивать его в масло.
Перед окрашиванием с поверхности детали удаляют стружку и грязь волосяной щеткой или чистой тряпкой, деталь осторожно накладывают обрабатываемой поверхностью на поверхность плиты и медленно передвигают. Для достижения равномерного износа плиты необходимо использовать всю ее поверхность.
После двух-трех круговых движений по плите деталь осторожно снимают. На хорошо обработанных поверхностях краска ложится равномерно по всей поверхности, на плохо подготовленных— неравномерно. В небольших углублениях краска будет скапливаться, а в местах более углубленных ее вообще не будет. Так возникают белые пятна — наиболее углубленные места, не покрытые краской; темные пятна — менее углубленные, в них скопилась краска; серые пятна — наиболее выступающие, на них краска ложится тонким слоем.
При определении неровностей на поверхностях тяжелых деталей, не снимаемых с места, закрашенный проверочный инструмент— плиту или линейку — перемещают по контролируемым поверхностям.
Легкие детали (изделия) при шабрении устанавливают на слесарном верстаке, а крупные и тяжелые — на козлах.
Процесс шабрения заключается в постепенном снятии металла с окрашенных участков (серые пятна). Шабер держат правой рукой за рукоятку, а левой нажимают на конец шабера (рис. 230, а). По отношению к обрабатываемой поверхности шабер устанавливают под углом 25—30°, при этом угол резания получается тупой (30°+90°= 120°). Металл снимают скоблением. Рабочим ходом при шабрении является движение вперед, т. е. от себя, а при работе плоским шабером с отогнутым вниз концом — движение назад, т. е. на себя. При движении назад (холостой ход) шабер приподнимают.
338
Прием шабрения от себя имеет следующие недостатки: недостаточно устойчив при рабочем ходе шабер, вследствие чего стружка неодинакова по сечению, поверхность получается неровной и рваной;
в конце каждого движения шабер оставляет заусенцы, которые приходится снимать дополнительно.
Шабер конструкции А. А. Барышникова отличается от обычных большей длиной (до 500 мм), что позволяет шабрить приемом «на себя».
При работе этим приемом шабер берут за среднюю часть обеими руками в обхват и устанавливают к обрабатываемой поверхности не под углом 30°, как это делается при шабрении приемом «от себя», а пбд углом 75—80° (рис. 230, б). Верхний конец шабера, на котором имеется деревянная ручка, упирается в плечо рабочего.
Рис. 230. Приемы шабрения:
а — «от себя», бив — «на себя», г — чистовое шабрение
Преимущества этого приема шабрения:
увеличенная длина шабера позволяет использовать, кроме рук, также и плечо работающего, шабер оказывается более устойчивым. Помимо этого, длинный шабер пружинит, поэтому режущая часть его врезается в металл и выходит из металла плавно: поверхность при этом получается более ровная, без рванин, а в конце штриха не остается заусенцев;
339
прием шабрения «на себя» в 1,5—2 раза производительнее приема шабрения «от себя».
Для получения поверхности высокого качества последовательно выполняют черновое, получистовое и чистовое шабрение.
Черновое шабрение (предварительное) заключается в грубой обработке поверхности: удаляют следы и риски предыдущей обработки. Работу выполняют шабером шириной 20— 30 мм при длине рабочего хода 10—15 мм. Направление шабера непрерывно меняют так, чтобы последующий штрих шел под углом 90° к предыдущему.
За один ход шабера снимают стружку толщиной 0,02— 0,05 мм. Шабрят до тех пор, пока не исчезнут видимые риски. Качество шабрения проверяют на краску, которую наносят на поверочную плиту. После наложения и движения (плиты или детали) обнаруженные выступающие места снова шабрят.
По лучистовое шабрение (точечное) заключается в снятии только серых, т. е. наиболее выступающих мест, выявляемых проверкой на краску. Работу выполняют плоским узким (12—15 мм) шабером при длине рабочего хода от 5 до 10 мм, за один ход шабера снимают стружку толщиной 0,01—0,02 мм.
Чистовое шабрение (отделочное) применяют для получения очень высокой точности поверхности. При легком на-.жиме на шабер снимают тонкую (8—10 мк) стружку. Применяют шаберы шириной от 8 до 10 мм (рис. 230, г) при длине рабочего хода 4—5 мм (мелкие штрихи).
Точность шабрения и контроль качества. Шабрением можно получить высокие точность (0,003—0,01 мм) и чистоту обработки.
Качество шабрения определяют по числу пятен (точек), приходящихся на единицу обработанной поверхности. Чем больше это число, тем выше точность обработанной поверхности. Для определения степени точности служит квадратная рамка 25x25 мм (рис. 231), которую накладывают на пришабренную поверхность и определяют число пятен в ней.
Шабрение заканчивают при следующих числах пятен на поверхности, ограниченной рамкой 26x25 мм: черновое 4—6, получистовое 8—16, чистовое 20—25.
Например, шабрение	заканчивают	при
следующих числах пятен: детали металлорежущих станков (станины, столы, каретки, суппорты и т. д.) 8—16, поверочные плиты и линейки 20—25, инструменты и измерительные приборы 25—30.
340
25
Рис. 231. Контроль качества шабрения проверочной рамкой
§ 5.	ШАБРЕНИЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Шабрение криволинейных поверхностей, например подшипников, выполняют следующим образом. На вал или шейку вала (рис. 232, а), с которым должен сопрягаться подшипник, равномерно наносят тонкий слой краски, вал накладывают на вкладыш подшипника или вкладыш подшипника на шейку вала и легким нажимом поворачивают его, после чего снимают вал
в) г)
Рис. 232. Шабрение криволинейных поверхностей: а — вал, б — вкладыш подшипника, в — прием шабрения, г — шаблои-сетка
(рис. 232, б) и шабрят трехгранным шабером выступающие места (рис. 232, в).
Шабер 2 наклоняют так, чтобы металл снимала средняя часть режущей кромки. Шабер удерживают за ручку правой рукой, слегка вращая, а левой рукой прижимают его к обрабатываемой поверхности. Шабрение продолжают до тех пор, пока не получат необходимое количество пятен, которое определяют шаблоном-сеткой 1 (рис. 232, г)-
Шабрение плоскостей, расположенных под острыми углами — суппортов, кареток, консолей, станин и других частей металлорежущих станков, представляющих собой
341
сопряжения типа «ласточкин хвост», выполняют трехгранными шаберами.
При шабрении направляющих типа «ласточкин хвост» (рис. 233) трехгранной линейкой, покрытой краской, выявляют выступающие места. Шабрят плоскости, расположенные под острыми углами, так же, как и параллельные. Иногда выявление неровностей осуществляют при помощи сопрягаемой детали, покрытой краской. После нескольких движений закрашенной де-
Рис. 233. Шабрение направляющих типа «ласточкина хвоста»
тали обозначаются выступающие места, которые и шабрят.
Шабрение крупных плит. Большие плиты (1000Х XI500 мм и более) нельзя шабрить по одной контрольной плите. Поэтому перед шабрением их устанавливают на фундамент, выверяют по линейке и уровню и заливают цементом.
Основным поверочным ин
струментом служит поверочная линейка, а вспомогательным — поверочная плита, облегчающая выявление неровностей по краске. Размеры поверочных плит по ГОСТ 10905—65 следующие: 250x250; 400x400; бЗОх х400; 1000x630; 1600x1000; 2500x1600; 4000x1600 мм.
Поверочная линейка должна быть короче диагонали пришабриваемой плиты.
Покрыв краской рабочую поверхность поверочной линейки, накладывают линейку по обеим диагоналям плиты и делают несколько движений от угла к углу. После съема линейки границы выпуклости становятся на плите ясными. Чтобы обнаружить неровности на самой выпуклости, берут поверочную плиту какого- либо из указанных выше размеров, наносят на нее краску, укладывают на выпуклость шабруемой плиты и перемещают по ней. Обозначившиеся бугорки затем сшабривают. Окрашенную плиту еще 2—3 раза накладывают на обрабатываемую плиту, шабрят снова и проверяют линейкой.
Шабрение по методу трех плит. Контрольные плиты, как и линейки, при отсутствии контрольного эталона шабрят комплектом из трех штук. Плиты должны иметь одинаковые размеры и вес, а также должны пройти естественное или искусственное старение. Плиты перед шабрением строгают, а при наличии неровностей, превышающих 0,05 мм, опиливают.
На каждую плиту наносят клеймо: на первую № 1, на вторую № 2 и на третью № 3 (рис. 234).
После указанной подготовки плиты начинают шабрить в такой
последовательности:
342
I переход — плиту № I пришабривают по плите № 2;
II	переход — плиту № 1 пришабривают по плите № 3;
III	переход — плиту № 2 пришабривают по плите № 3;
IV	переход — плиту № 2 пришабривают по плите № 1;
V	переход — плиту № 3 пришабривают по плите № 1;
VI	переход — плиту № 3 пришабривают по плите № 2;
VII	переход — плиту № 1 пришабривают по плите № 2.
После второго перехода укорачивают ход шабера и уменьшают давление на него. В процессе шабрения плиты перекантовывают. Краску на плиты наносят тонким слоем.
Шабрение наружных конических поверхностей — конических валов, пробок и других деталей типа вала — значительно труднее, чем обработка сопрягаемых с ними внутренних поверхностей.
Поэтому шабрят не наружные, верхности сопрягаемых с валами,

Рис. 234. Шабрение по методу трех плит
а внутренние конические по-пробками деталей (втулок,
корпусов). Для этого деталь, например пробку, покрывают краской (рис. 235, а), вставляют в отверстие и несколько раз поворачивают. Окрашенные места затем шабрят трехгранным или ложкообразным
шабером. Качество подгонки проверяют так: на деталь мелом наносят продольную риску. Вставив пробку в от-
Рис. 235. Шабрение конических поверхностей:
а — окрашивание внутренней конической поверхности при помощи пробки, б —прием шабрения
верстие, поворачивают ее, затем вынимают и смотрят, как стерся мел. Если мел стерся равномерно по всей длине пробки, значит деталь пришабрена хорошо.
Более точный результат дает проверка пробкой, на которую риска нанесена не мелом, а карандашом.
Опыт показывает, что при шабрении хрупких и твердых материалов (чугун, бронза) угол резания может быть наибольшим —
343
105—125°, а шабер устанавливаться под углом 15—25° к обрабатываемой поверхности.
При шабрении стали угол резания принимается 90—115°, а шабер устанавливают под углом 16—25°. Обработку мягких металлов целесообразно вести при угле резания 65—70°, а шабер устанавливать под углом 30°.
§ 6.	МЕХАНИЗАЦИЯ ШАБРЕНИЯ
Процесс шабрения требует затраты больших физических усилий, весьма трудоемок и удлиняет цикл производства, поэтому механизация процесса шабрения — это один из путей повышения производительности труда.
Пневматический шабер. Мелкие работы, связанные с опиловкой и пришабриванием, выполняют пневматическим шабером (рис. 236), состоящим из шабера-напильника 1, цангового патрона 2, поршня 3, поворотной втулки 4, поршневой коробки 5,
Рис. 236. Пневматический шабер-иапильиик
шланга б, турбинки (под крышкой 7) и пускового крючка 8. Длина шабера-напильника 200 мм, он делает от 500 до 5000 двойных ходов в минуту.
Пневматический шабер работает мягче (без резких толчков), чем электромеханический.
Электромеханический шабер. На рис. 237, а показан электромеханический шабер, который приводится в действие от электродвигателя 1, подвешенного на тележке 2 к монорельсу. Электродвигатель через редуктор 3, с которым соединен гибкий вал 4, приводит в движение кривошип 5, последний сообщает возвратно-поступательное движение инструменту 6. Электромеханический шабер может перемещаться по монорельсу вдоль мастерской, а при другом варианте монтажа тележки — по полу.
В электромеханическом шабере вращательное движение гибкого вала, получаемое от электродвигателя, преобразовывается
344
в возвратно-поступательное движение инструмента. Рабочий левой рукой давит на шабер, прижимая его к обрабатываемой поверхности, а правой рукой поддерживает шабер за рукоятку.
Рис. 237. Средства мехаиизироваииого шабрения:
а — электромеханический шабер: 1 — электродвигатель, 2 — тележка, 3 — редуктор, 4 — гибкий вал, 5 — кривошип, 6 — инструмент; б — стационарная установка с шабровочной головкой: I — электродвигатель, 2 — кронштейн, 3 — стаиииа, 4 — головка, 5 — гибкий вал, 6 — клииоремеииая передача
Установка с шабровочной головкой. На рис. 237, б показана стационарная установка для шабрения. Она имеет электродвигатель 1 мощностью до 0,6 кет, установленный в кронштейне 2 станины 3.
Клиноременная передача 6 передает вращательное движение от электродвигателя с помощью гибкого вала 5 шабровочной го
345
ловке 4. Применение ступенчатых шкивов в клиноременной передаче позволяет получать разное число ходов инструмента.
Электромеханический и пневматический шаберы, а также установка с шабровочной головкой имеют существенные недостатки, ограничивающие их применение: трудность регулировки движения их, сравнительно сильные толчки, невозможность регулировки усилия, передаваемого инструменту.
§ 7.	ЗАМЕНА ШАБРЕНИЯ ДРУГИМИ ВИДАМИ ОБРАБОТКИ
Шабрение заменяют другими видами обработки — тонким строганием, шлифованием, протягиванием, что значительно облегчает труд и повышает его производительность.
При тонком строгании, применяя соответствующие режимы резания широколезвийным резцом из твердого сплава или быстрорежущей стали, снимают стружку толщиной менее 0,1 мм. Обработку ведут на больших подачах при очень малой глубине
Рис. 238 Самодвижущая шлифовальная головка:
1,2 — электродвигатели, 3 — шлифовальный круг
резания. При тонком строгании обеспечивается получение чистоты поверхности 7—8-го классов и выдерживается допуск прямолинейности и неплоскостности 0,02/1000 мм.
Недостатком этого вида обработки является большая затрата времени на установку деталей на станке, а также на их выверку, крепление, а затем снятие.
После тонкого строгания поверхность обрабатывают на шлифовальных станках с глубиной резания не более 0,005 мм. Шлифование выполняют несколькими способами на специальных
346
Брак при шабрении и его предупреждение
Таблица 7
Виды брака	Причины	Способы предупреждения
Окрашивание середины или края	Недоброкачественная предварительная обработка поверхности	Шабрить после доброкачественной предварительной обработки
Блестящие полосы	Шабрение в одном направлении	Производить шабрение в различных направлениях, перекрещивая штрихи под углом 40—60°
Неравномерное расположение пятен	Шабрение длинными штрихами или сильный нажим на шабер	Добиваться нормального нажима на шабер, не делать длинных рабочих ходов (при черновом шабрении не более 10—1 5 мм, а при чистовом — 5 —10 мм)
Глубокие впадины	Плохо подготовлена поверхность к шабрению Сильный нажим на шабер	Подготавливать деталь к шабрению предварительным опиливанием и черновым шабрением, снимать шабером стружку небольшой толщины
станках, на продольно-строгальных станках специальными головками и универсальными переносными приспособлениями, закрепляемыми непосредственно на крупных деталях.
Недостатком шлифования на станках является необходимость установки, снятия и перемещения детали. Но этот недостаток можно устранить применением само движущейся шлифовальной головки, сконструированной на Уральском турбомоторном заводе. Самодвижущаяся шлифовальная головка перемещается вдоль шлифуемой поверхности, а деталь стоит неподвижно.
Самодвижущаяся головка показана на рис. 238. Вращение шлифовального круга 3 и перемещение головки производится от электродвигателей 1 и 2, смонтированных на приспособлении.
Виды брака и техника безопасности при шабрении
Наиболее распространенные виды брака при шабрении и меры его предупреждения приведены в табл. 7.
При шабрении необходимо выполнять следующие правила по технике безопасности:
обрабатываемая деталь должна быть надежно установлена и прочно закреплена;
не допускается работа неисправными шаберами (без ручек или с треснувшими ручками);
при выполнении работ шлифовальными головками соблюдать правила электробезопасности.
Вопросы для самопроверки
1.	Почему черновое шабрение выполняют при меньшем угле установки шабера, а чистовое шабрение — при большем угле?
2.	В чем сущность шабрения разъемного вкладыша подшипника?
3.	По каким причинам при шабрении возникает брак?
4.	В чем сущность шабрения по методу трех плит?
Глава XXIV
ПРИТИРКА
§ 1.	СУЩНОСТЬ И НАЗНАЧЕНИЕ ПРИТИРКИ
Притиркой называется обработка поверхностей деталей при помощи шлифующих порошков и паст с целью получения плотных герметичных разъемных и подвижных соединений.
Притирке подвергают краны, клапаны, золотники и т. д.
Разновидностью притирки является доводка, служащая для получения не только требуемых форм и чистоты поверхности, но и заданных размеров детали с высокой точностью.
Применяют два способа притирки:
притирка сопрягаемых деталей непосредственно друг к другу при помощи абразивных порошков и паст, наносимых на притираемые поверхности;
притирка поверхности при помощи специального инструмента — притира, в поверхность которого вдавливается абразивный материал.
Сущность процесса притирки состоит в механическом или химикомеханическом удалении с обрабатываемой поверхности частиц металла притирочными (абразивными) материалами.
Притиркой достигают точность размеров 1-го класса и шероховатость поверхности 10—14-го классов.
При притирке снимается тончайший слой металла (за один ход притира 0,002 мм), поэтому перед притиркой поверхности должны быть отшлифованы и припуск на притирку оставлен не более 0,01—0,02 мм. Большие припуски делают процесс притирки малопроизводительным.
Перед притиркой детали подвергают предварительной обработке (тонкому точению, чистовому шлифованию, тонкому фрезерованию, хонингованию), обеспечивающей точность не ниже 2-го класса.
§ 2.	АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ПРИТИРКИ
Абразивными материалами называются кристаллические мелкозернистые или порошкообразные вещества высокой твердости, служащие для обработки металлов. Эти вещества характеризуются одновременным участием в процессе резания большого количества случайно ориентированных граней абразивных зерен.
Различают природные (естественные) абразивы (алмаз, корунд, наждак, гранит, кварц) и искусственные, или синтетические (карбид бора, карбид кремния, электрокорунд, измельченное стекло, крокус).
349
Абразивы применяются в виде порошков, шлифовальных кругов и брусков, точильных камней, шкурок, полировальных и доводочных паст.
По твердости абразивные материалы, применяемые для притирки, можно разбить на две группы: твердые и мягкие. К твердым абразивным материалам относятся материалы, имеющие твердость выше твердости закаленной стали; к ним относятся алмазная пыль, наждак, электрокорунд, карбид бора, карбид кремния и др.
К мягким абразивным материалам относятся материалы, имеющие твердость ниже твердости закаленной стали. К ним относятся: порошки окисей хрома, железа (крокус), а также пасты ГОИ и др.
Зернистость абразива. Абразивные порошки различаются по величине зерна. В зависимости от этого они делятся на три группы: шлифзерно, шлифпорошки и микропорошки. В пределах каждой группы абразивы различаются по номерам.
Номер зернистости для шлифзерна и шлифпорошков указывает величину зерна в сотых долях миллиметра. В обозначении микропорошков цифра показывает размер зерна в микронах (0,001 мм) .
Для грубой притирки применяют шлифпорошки с номерами зернистости 3 и 4; для чистовой притирки — микропорошки М28; М20; для отделочной — М14; MIO; М7.
Из мягких абразивных материалов наиболее широко применяют пасты ГОИ. В их состав входят абразивные материалы и поверхностно активные вещества.
Пасты ГОИ изготовляют трех сортов:
грубая паста с абразивной способностью 45; 40; 35; 30; 25 и 18 MKj темно-зеленого, почти черного цвета; эта паста оставляет заметные штрихи и матовость;
средняя паста с абразивной способностью 17; 15; 10 и 8 МК, темно-зеленого цвета;
тонкая паста с абразивной способностью 7; 6; 4 и 1 MKj светло-желтого цвета; эта паста позволяет получить зеркальный блеск.
Абразивная способность паст выражается в микронах и определяется толщиной слоя металла, снимаемого с детали пастой при прохождении ею пути, равного 40 М.
В состав паст ГОИ входят абразивные материалы (окись хрома), связующие вещества (силикагель, стеарин, олеиновая кислота, расщепленный жир, керосин).
Различают пасты: электрокорунд, карбид бора и окись хрома.
Электрокорунд имеет светло-желтый цвет, зернистость 270; 320, применяется для грубой предварительной притирки.
350
Карбид бора имеет черный цвет, зернистость 270; 320; М28; М20; М14; MIO; М7, применяется для предварительной и окончательной притирки.
Окись хрома имеет серо-зеленый цвет. Грубая паста М40; М35; М30; М25 применяется для получистовой притирки и полирования, а паста, имеющая темно-зеленый цвет, является средней пастой М17; М15; М10; М8, применяемой для получистовой притирки и полирования. Паста светло-зеленого цвета является тонкой пастой М7; Мб; М4; Ml и применяется для окончательной притирки и наведения глянца.
Применение паст ГОИ при притирке по сравнению с другими абразивными материалами повышает производительность труда в 1,5—2 раза и улучшает качество поверхности.
При притирке применяют грубую пасту, гораздо реже среднюю. После шабрения наносят разведенную керосином пасту на поверочную плиту, накладывают последнюю на поверхность детали и начинают притирку. Притирку ведут до тех пор, пока паста из зеленой не превратится в черную массу. Вытерев начисто пришабриваемую поверхность, снова наносят пасту и повторяют процесс притирки 3—4 раза.
§ 3.	ИНСТРУМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ПРИТИРКИ
Притиры. Притирку выполняют специальным инструментом— притиром, форма которого должна соответствовать форме притираемой поверхности.
По форме притиры делятся на четыре основные группы: плоские, цилиндрические (стержни и кольца), резьбовые и специальные (шаровые, асимметричные и неправильной формы).
Притиры могут быть подвижными и неподвижными. Подвижной притир при притирке перемешается, а деталь остается неподвижной или перемещается относительно притира. Такими притирами являются цилиндры, диски, конусы и др.
При использовании неподвижного притира перемещается только обрабатываемая деталь. Такими притирами являются бруски, плиты и др.
Плоские притиры представляют собой чугунные плиты, на которых доводят плоскости. Плоский притир для предварительной отработки имеет канавки глубиной и шириной 1—2 мм (рис. 239, а), в которых собираются остатки абразивного материала. Притиры для окончательной притирки делаются гладкими (рис. 239, б).
Цилиндрические притиры применяются для притирки цилиндрических отверстий. Такие притиры бывают нерегулируемые (рис. 239, в) и регулируемые (рис. 239, г); последние представляют собой разрезную втулку 3, насаженную на кони
351
ческую оправку 2. Регулирование диаметра притира осуществляют гайками 1и4.
Резьбовые притиры представляют собой нерегулируемые и регулируемые резьбовые валики (для доводки внутренней резьбы) (рис. 239, д) или регулируемые резьбовые кольца для доводки наружной резьбы (рис. 239, е).
Рис. 239. Притиры:
а — с канавками, б — гладкий, в — цилиндрический, г — регулируемый, д — резьбовой валнк, е — резьбовое кольцо
Конические отверстия доводят коническими притирами, представляющими собой чугунные (реже медные) оправки.
Притир для предварительной обработки имеет спиральную канавку для удержания абразивно-притирочного материала.
Притир для обработки наружной конической поверхности представляет собой коническую втулку.
Специальные притиры применяют для притирки поверхностей различной формы и труднодоступных поверхностей небольших размеров.
Материалы притиров. Притиры изготовляют из чугуна, бронзы, красной меди, свинца, стекла, фибры и твердых пород дерева — дуба, клена и т. п.
352
При выборе материала для притиров необходимо учитывать возможность его шаржирования, вдавливания абразивных зерен в притир. При слишком мягком металле зерна «утопают» в нем, в результате чего теряется возможность использования их режущей способности. Если притир очень твердый, зерна не вдавливаются и дробятся. Отделка поверхности обрабатываемой детали становится неравномерной (редкие штрихи).
Наиболее часто притиры изготовляют из чугуна и меди, обладающих необходимыми качествами для удовлетворительного вдавливания абразивов: средней твердостью, плотностью, хорошей износоустойчивостью. Медь труднее обрабатывается и является дорогостоящим материалом, поэтому для доводки и притирки стальных деталей рекомендуется изготовлять притиры из чугуна средней твердости (НВ 140—200).
Предварительной притиркой снимается большой слой металла, поэтому надо применять притиры из мягких металлов — из меди. Они удерживают крупный абразив гораздо лучше, чем серый чугун. Для окончательной притирки, когда снимается небольшой слой металла, надо применять чугунные притиры. Они удерживают в основном самые мелкие зерна и благодаря твердости облегчают обработку. Стальные притиры изнашиваются примерно в 1,5, а медные в 3 раза быстрее, чем чугунные.
Для окончательной притирки пастами ГОИ с целью получения зеркальной поверхности следует применять притиры, изготовленные из стекла «пирекс» или зеркального литого стекла, которое не должно иметь пузырьков, а также глубоких царапин и раковин.
Шаржирование притиров твердым абразивным материалом. Существуют два способа покрытия притиров абразивным порошком: прямой и косвенный.
При прямом способе абразивный порошок вдавливается в притир до работы. Плоский притир шаржируют с помощью стального закаленного бруска или ролика.
Круглый притир диаметром более 10 мм шаржируют на твердой стальной плите, на которую насыпают тонким, ровным слоем абразивный порошок. Притир прокатывают с помощью другой плиты до тех пор, пока абразив не будет вдавлен в притир равномерно по всей поверхности.
После шаржирования с притира удаляют остаток абразивного порошка, притир слегка смазывают и применяют в работе без добавок свободного абразивного материала до тех пор, пока притир не перестанет обрабатывать деталь.
Прямой способ шаржирования притиров имеет ряд преимуществ: притир шаржируется больше, при притирке более крупные зерна абразива размельчаются или вдавливаются в плиту, точность доводки притиром, шаржированным прямым способом, выше, чем при косвенном способе.
353
Косвенный способ шаржирования заключается в покрытии притира слоем смазки и посыпании его абразивным порошком. В процессе доводки зерна абразива вдавливаются в материал притира, так как он более мягкий.
Работают притиром до полного его затупления. Прибавлять новый абразивный порошок во время работы (особенно перед окончанием притирки) не следует, так как это ведет к снижению точности обработки.
Смазывающие вещества для притирки. Смазывающие вещества оказывают существенное влияние на производительность и качество притирки. Смазывающие вещества также способствуют охлаждению поверхности детали, что предохраняет наружные слои от коробления.
Выбирают смазывающие вещества в зависимости от применяемого абразивного материала и материала притира (табл. 8).
Таблица8
Смазывающие вещества, применяемые при работе абразивными материалами
Абразивный материал	Материал притира	Смазывающее вещество
Карбид кремния	Чугун	Газолин, керосин,	скипидар, лярдовое масло
	Мягкая сталь	Лярдовое масло, масло машинное
	Медь	Лярдовое масло, скипидар, машинное масло
Корунд	Чугун	Газолин, лярдовое масло
	Медь	Содовая вода, скипидар
Окись хрома	Чугун тигельный	Вннныи спирт
	Мягкая сталь	Скипидар
Окись железа	Сплав меди и алюминия	Керосин
§ 4. ТЕХНИКА ПРИТИРКИ
Для производительной и точной притирки необходимо правильно выбирать и строго дозировать количество абразивных материалов, а также смазки. Излишнее количество абразивного порошка или смазки препятствует соприкосновению притираемых поверхностей, в связи с чем производительность и качество притирки снижаются.
При окончательной притирке повышение производительности и качества притирки достигается путем покрытия притира тонким слоем абразивного порошка с тончайшим слоем стеарина, разведенного в бензине.
При притирке необходимо учитывать усилие давления на притир. При повышении давления между притиром и деталью уве
354
личивается скорость доводки, но только до известных пределов. При очень большом давлении зерна абразивов раздавливаются, поверхность детали получается с задирами и иногда приходит в негодность. Обычно давление при притирке для различных случаев составляет 1,5—4 кГ/см2. При окончательной притирке давление на притир надо уменьшить.
Притирка плоских поверхностей. Притирка плоских поверхностей обычно производится на неподвижных чугунных притирочных плитах. Форма и размеры плит выбираются в
Рис. 240. Притирка плоских поверхностей
зависимости от величины и формы притираемых деталей. На поверхность притирочной плиты наносят шлифующий порошок. Операция притирки обычно подразделяется на предварительную притирку (черновую) и окончательную (чистовую).
Изделие или притир передвигают круговыми движениями. Притирку ведут до тех пор, пока притираемая поверхность не будет иметь матовый цвет или зеркальный вид. Для получения блестящей поверхности притирку заканчивают на притире из твердого дерева, покрытом разведенной в спирте венской известью.
Притирка на плитах дает очень высокие результаты. Поэтому на них притираются детали, требующие высокой точности обработки (шаблоны, калибры, плитки и т. п.).
Чтобы плита изнашивалась равномерно, притираемую деталь перемещают по всей ее поверхности (рис. 240). Во избежание коробления при притирке необходимо следить, чтобы обрабатываемая деталь сильно не нагревалась. Если деталь нагрелась, притирку следует прекратить, дать детали остынуть и после этого продолжить обработку. Для быстрого охлаждения деталь кладут на чистую массивную металлическую плиту.
Абразивный порошок (или паста) срабатывается после 8— 10 круговых движений по одному и тому же месту, после чего его удаляют с плиты чистой тряпкой и заменяют новым.
Предварительную притирку ведут на плите с канавками. Окончательную притирку выполняют на гладкой плите, на одном
355
масле, используя лишь остатки порошка, сохранившегося на детали от предыдущей операции.
Притирка тонких и узких деталей (например, шаблонов, угольников, линеек) ведется с помощью чугунных или стальных направляющих брусков (кубиков) и призм. К бруску или призме
прикладывают притираемую деталь и вместе перемещают по притирочной плите (рис. 241, а).
Одновременную обработку нескольких деталей, соединенных при помощи заклепок в пакет, выполняют при помощи бруска, к
Рис. 241. Притирка при помощи бруска: а — тонких детален, б — скоб пакетом, в — детали со сферическим ребром
которому прижимают пакет при перемещении по притирочной плите (рис.
241, б). В этом случае обеспечивается высокая производительность и отпадает необходимость в дополнительных приспособлениях.
Притирка детали со сферическим ребром показана на рис. 241, в.
Притирка угольников. Для притирки широких плоскостей угольник (рис. 242, а) закрепляют на деревянном бруске мелкими гвоздями, затем вместе с деревянным бруском пе
ремещают по плите.
Притирка поршневого кольца. На кольцо прорезями накладывают деревянную планку, при помощи которой ведут притирку (рис. 242, б) обычным способом.
Приемы притирки внутренних поверхностей различных деталей приведены на рис. 243.
Притирка конических поверхностей. Притирку конических поверхностей приходится выполнять при ремонте кранов, клапанов, гнезд под клапаны и т. п.
Притирку внутренних конических поверхностей выполняют при помощи конического притира-пробки (рис. 244). Он имеет винтовые канавки для удержания абразивно-притирочного материала. На квадратный хвостовик
надевается вороток для вращения притира-пробки.
На притир-пробку наносят ровным слоем абразивно-притирочный материал, затем вводят его в притираемое отверстие и при помощи воротка делают неполные обороты то в одну, то в другую сторону и затем делают почти полный оборот.
После 15—18 оборотов притир вынимают, насухо протирают тряпкой, наносят на него абразивно-притирочный материал и
356
Рис. 242, Приемы притирки:
а — угольника, б — поршневого кольца
Рис. 243. Притирка внутренних поверхностей: а — шаблона с полукруглой выемкой, б — шаблона-высотомера, в — углового шаблона; 1 — шаблон, 2 — направляющая призма (брусок), 3 — притир
Рис, 244. Притирка внутренних конических поверхностей
снова вводят в притираемое отверстие, продолжая притирку до тех пор, пока обрабатываемая поверхность не станет матовой.
Подобным образом притирают наружные конические поверхности, используя для этой цели специальные притиры в виде колец с коническим отверстием, соответствующим притираемому конусу. Арматура, пробки, фланцы, клапаны, а также краны специальных притиров не требуют. После изготовления их соприка-
Рис. 245. Притирка клапана к седлу при помощи коловорота
сающиеся рабочие поверхности взаимно притираются друг к другу (клапан с гнездом, пробка с краном и т. д.).
Арматуру (например, краны) рекомендуется притирать следующим образом. Сопрягаемые поверхности корпуса крана и пробки протачивают на станке так, чтобы следы резца почти не были заметны. Перед притиркой проверяют, соответствует ли конус корпуса крана конусу пробки. Для этой цели на пробке делают 2—3 долевые черты мелом или цветным карандашом. Вставляют пробку в корпус крана и поворачивают ее 2—3 раза, Затем вынимают пробку. Если конус пробки соответствует конусу корпуса крана, то с сопрягающихся поверхностей нанесенные полоски будут стерты равномерно; в местах, где полосы останутся, имеется зазор между корпусом и пробкой. Этот зазор не должен быть более 0,05 мм; если он больше, то перед притиркой требуется дополнительная обработка.
При ручной притирке обычно корпус крана закрепляют в тисках. Чтобы не повредить корпус, между губками тисков и корпусом крана ставят прокладки. Притирку ведут так же, как было описано выше. Качество притирки проверяют мелом или цветным карандашом.
358
Во избежание брака необходимо следить, чтобы в притирочный порошок не попали крупные зерна, которые оставляют на притираемых поверхностях царапины.
Притирку конических поверхностей можно выполнять, применяя коловорот или ручную дрель (рис. 245). На рисунке по
казана также правильно и неправильно
клапана.
Притирка	резьбовых
деталей. Наружную резьбу притирают резьбовыми кольцами, а внутреннюю	—	цельными
резьбовыми оправками (если отверстие малого диаметра), изготовляемыми из серого чугуна. Резьбу больших диаметров притирают сменными регулируемыми кольцами, устанавливаемыми на разжимной стальной оправке.
Притирка деталей из твердых сплавов. Высокая твердость сплавов не позволяет вести притирку их обычными абразивами. В качестве абразивов для притирки твердых сплавов применяют алмаз, карбид бора, карбид кремния и некоторые другие материалы; лучшим из них является алмаз, который обеспечивает высокое качество отделки поверхности.
Исходным материалом для мелких алмазных порошков является измель
ченная и просеянная алмазная крошка.
Алмазной пылью посыпают либо притир, либо ролик. Шаржирование металлического диска осуществляют путем вдавливания в него алмазной пыли. При этом следят за тем, чтобы ролик легко и свободно вращался, ина
выполненная притирка
Рис. 246. Притирочный станок
че вместо шаржирования притира он
будет шлифоваться последним. При
первом шаржировании притира алмаз-
ной пыли берут в два раза больше, чем
в последующие. Алмаз вследствие его дефицитности рекомендуется применять только в тех случаях, когда требуется весьма вы
сокая производительность или при выполнении высококачественных отделочных работ.
Более производительной, а также менее утомительной для рабочего является притирка на притирочных станках. Наряду со специальными станками для механизированной притирки могут быть соответствующим образом приспособлены и металлорежущие станки — сверлильные, строгальные и др.
359
Притирочный станок (рис. 246) имеет два чугунных диска: верхний 2 и нижний 4, которые притерты друг к другу. Обрабатываемые детали устанавливают в гнезда обоймы 3. Диски получают вращение в противоположных направлениях от электродвигателя.
Верхний диск шарнирно укреплен на шпинделе, что позволяет ему самоустанавливаться относительно притираемых деталей. К нижнему диску притираемые детали прижимаются верхним диском. Верхний диск при помощи штурвала 1 поднимается и опускается при установке и снятии притираемых деталей на обоймы.
Контроль притирки. Качество притираемых поверхностей проверяют на краску. На хорошо притертых поверхностях краска равномерно ложится по всей поверхности. Плоскостность при притирке проверяют лекальной линейкой с точностью 0,001 мм.
Параллельность плоскостей проверяют микрометром, индикатором или другим рычажно-механическим прибором.
Заданный профиль поверхности проверяют шаблонами, лекалами по методу световой щели.
Углы проверяют угольниками, угломерами, угловыми плитками, шаблонами.
При измерении следует иметь в виду, что во избежание ошибок при контроле все измерения надо проводить при температуре 20° С. Поэтому перед измерением контролируемую поверхность охлаждают до указанной температуры.
Брак при притирке. Наиболее распространенные виды брака, его причины и меры предупреждения приведены в табл. 9.
Таблица 9
Виды, причины и меры предупреждения брака при притирке
Виды брака
Причины
Меры предупреждения
Негладкая и нечистая поверхность
Неточность размеров, искажение геометрической формы
Коробление тонких деталей
Применение крупнозернистых абразивных порошков, неправильный подбор	смазки
Применение неточных по размерам и форме притиров Неправильная установка притира или детали
Большие припуски на притирку
Нагрев детали
Применять соответствующие абразивные порошки и смазки
Изготовлять притиры точно по размерам и форме
Внимательно устанавливать деталь на притир или притир на деталь Предварительной обработкой обеспечить необходимые припуски на притирку Нс допускать нагрева детали свыше 50°С
360
В процессе выполнения притирочных работ необходимо обрабатываемую поверхность очищать не рукой, а тряпкой (ветошью); пользоваться защитными устройствами для отсасывания абразивной пыли; осторожно обращаться с пастами, так как они содержат кислоты.
Вопросы для самопроверки
1.	Какие инструменты, приспособления и материалы нужны для притирки и в какой последовательности выполняют притирку угольника и узких поверхностей (внутреннего угла шаблона или угольника)?
2.	Какие виды брака возможны при притирке и как его предупредить?
3.	Какие меры предосторожности следует соблюдать при притирке?
Глава XXV
ПАЯНИЕ И ЛУЖЕНИЕ
§ 1.	СУЩНОСТЬ И НАЗНАЧЕНИЕ ПАЯНИЯ
Паянием называется способ получения неразъемного соединения двух одинаковых или разных металлов при помощи расплавленного сплава, называемого припоем. От сварки отличается тем, что кромки основного металла не подвергаются расплавлению и нагреваются только до температуры плавления припоя.
В основном применяется для образования неразъемного соединения и заделки щелей, отверстий и трещин путем заливки их припоем.
Паяние широко применяется в разных отраслях промышленности. В машиностроении паяние применяется при изготовлении лопаток и дисков турбин, трубопроводов, радиаторов, ребер двигателей воздушного охлаждения, рам велосипедов, сосудов промышленного назначения, газовой аппаратуры и т. д. В электропромышленности и приборостроении паяние является в ряде случаев единственно возможным методом соединения деталей. Паяние применяется при изготовлении электро- и радиоламп, телевизоров, деталей электромашин, плавких предохранителей и т. д.
К преимуществам паяния относятся: незначительный нагрев соединяемых частей, что сохраняет структуру и механические свойства металла; чистота соединения, не требующая в большинстве случаев последующей обработки; сохранение размеров и форм детали; достаточно высокая прочность соединения.
Современные способы позволяют паять углеродистые, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.
§ 2.	МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПАЯНИЯ
Основными материалами, применяемыми при паянии, являются припои и флюсы.
Припои. Припоями называются металлы или сплавы металлов, при помощи которых выполняют паяние.
Припои должны обладать следующими физико-химическими, механическими и технологическими свойствами:
более низкой температурой плавления, чем температура металлического материала, подвергаемого пайке;
хорошей жидкотекучестью и высокой смачивающей способностью;
хорошей диффузионной способностью, что обеспечивает высокую прочность и плотность соединения;
362
небольшой окисляемостью, коррозионной стойкостью и необходимой электропроводностью (если они используются при паянии проводников)и др.
В зависимости от химического состава и требований, предъявляемых к паяным соединениям, подбираются и соответствующие по свойствам припои. К основным припоям могут быть отнесены оловянно-свинцовые, медь, медно-цинковые, серебряные и др.
Припои стандартизованы и по температуре плавления делятся на две группы: мягкие и твердые.
К мягким припоям относятся сплавы, которые в своей основе содержат олово и свинец и отличаются низкой температурой плавления (ниже 500°С).
При пайке мягкими припоями свойства соединяемых металлов не изменяются или почти не изменяются.
Мягкие припои служат для пайки стали, меди, цинка, свинца, олова и их сплавов, серого чугуна, алюминия, керамики и стекла.
Пайку мягкими припоями применяют в тех случаях, когда по каким-либо соображениям нельзя нагреть материал до высокой температуры или если большая прочность паяного соединения не нужна. Соединения, паянные мягкими припоями, достаточно герметичны.
Наиболее распостраненным типом мягких припоев являются сплавы олова со свинцом.
Различные количественные соотношения олова и свинца определяют свойства припоев. Оловянно-свинцовые припои по сравнению с другими обладают рядом преимуществ: высокой смачивающей способностью, хорошим сопротивлением коррозии, удобством применения. В целях повышения температуры плавления припоев или ее снижения в сплав добавляют различные металлы, например сурьму и серебро, которые повышают температуру плавления, а кадмий снижает ее.
В табл. 10 приведены состав и применение наиболее употребительных мягких припоев.
Мягкие припои выпускаются в виде чушек, проволоки, литых прутков, зерен, лент фольги, трубок (с внутренней набивкой канифолью) диаметром от 2 до 5 мм, а также в виде порошков и паст из порошка с флюсом.
Мягкие припои можно приготовить и непосредственно в цехе или мастерской. Для этого в металлических ковшах расплавляют олово и старый припой, затем добавляют небольшие кусочки свинца, хорошо размешивают.
Для того чтобы припой не выгорал, поверхность посыпают толченым древесным углем.
Низкотемпературные (легкоплавкие) припои относятся к группе мягких припоев, они обладают очень низкой температу-
363
Таблица 10
Состав и применение мягких (оловянно-свинцовых) припоев (ГОСТ 1499—54)
Марка припоев	Химический состав %			Температура плавления, °C	Материал соединяемых деталей и назначение
	олово	сурьма	свинец		
ПОС 90	89—90	<0,15	Остальное	222	Латунь, железо, медь. Пайка внутренних швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры
ПОС 61	59—61	<0,8	То же	182	Пайка радио-и электроаппаратуры, деталей, не подвергающихся значительному нагреву. Чистое паяние
ПОС 50	49—50	<0,8	>	182	То же
ПОС 40	39—40	1,5—2,0	»	235	Латунь, железо, медь. Пайка радиаторов, электро-и радиоаппаратуры, проводов, оцинкованного железа
ПОС 30	29—30	1,5—2,0	»	256	Цинк, железо, сталь, латунь, медь. Пайка изделий шир потреба, лужение подшипников
ПОС 18	17—18	2,0—2,5	»	277	Свинец, железо, латунь, оцинкованное железо, сталь,луженая жесть. Пайка изделий ширпотреба
ПОС4 —6	3—4	5—6	>	265	Лужение железа и меди, пайка латуни, меди при пониженных требованиях к прочности шва
Примечание. Буквы в обозначении марки припоя указывают: П— припой, ОС-оловянно-свинцовый, цифры — среднее содержание в припое олова в процентах.
рой плавления. В их состав входят свинец, олово, кадмий, сурьма, висмут, индий, ртуть и другие металлы.
Припои на основе свинца — олова — висмута плавятся при температуре 96°С, припой марки Л70 на висмутовой основе плавится при температуре 70° С, а припой марки J147 — при температуре 45° С.
Низкотемпературные припои применяют при паянии тонких оловянных предметов, при паянии стекла с металлической арматурой, деталей, которые особенно чувствительны к нагреву, а
364
также в тех случаях, когда припои должен выполнять роль температурного предохранителя (в электрических тепловых приборах) и др.
Твердые припои с температурой плавления выше 500°С применяются для соединений, которые должны быть прочными при высоких температурах, вязкими, стойкими против усталости и коррозии. Этими припоями можно паять сталь, чугун, медь, никель и их сплавы, а также другие металлы и сплавы с высокой температурой плавления. Твердые припои делятся на две основные группы: медно-цинковые и серебряные (табл. 11).
Таблица 11
Состав и применение твердых припоев
Марка припоя	Химический состав, %			Температура плавления,°C	Материал соединяемых деталей |и применение
	медь	ЦИНК	серебро		
Медно-цинковые припои (ГОСТ 1534—42)
ПМЦ 36	34—38	Остальное			825	Латунь с содержани-
ПМЦ 48 ПМЦ 54	46—50 52—56	То же »	—	865 880	ем меди до 68%. Тонкая пайка по бронзе Медные сплавы с содержанием	меди свыше 68% Бронза, медь, латунь, сталь
ПСр 70 ПСр 65 ПСр 45 ПСр 25 ПСр 12М	С< 25,5—26,5 19,5—20,5 29,5—30,5 39,0—41,0 51,0—53,0	гребряные пр 3,0—5,0 13,5—16,0 23,5—26,0 33,0—36,5 34,0—37,5	ипои (ГОСТ 69,5—70,5 64,5—65,5 44,5—45,5 24,7—25,3 11,7—12,3	8190— 755 740 725 775 825	56) Медь, латунь, серебро. Пайка проводов и деталей с высокой электропроводностью Медь, латунь, нержавеющая сталь. Пайка деталей приборов Сталь, медь, медные сплавы. При необходимости повышенной прочности я коррозионной стойкости Латунь с содержанием меди 58% и более
					
Примечание. Буквы в обозначении марки припоя указывают: П — припой, МЦ —медноцинковый, Ср — серебро, цифры — среднее содержание в припое меди или серебра в процентах.
365
Припои медно-цинковые поставляются в форме зерен размерами 0,2—3 мм (класс А) или 3—5 мм (класс Б).
Серебряные припои выпускаются в виде полос и проволоки. Они представляют собой сплав серебра, меди, цинка и некоторых других элементов. Серебряные припои применяют для паяния черных и цветных металлов и сплавов. Они обеспечивают довольно высокую прочность, а также коррозионную стойкость паяного шва.
Наиболее употребительные серебряные припои ПСр70, ПСр45, ПСр25 иПСр12М.
Флюсы. С повышением температуры скорость окисления поверхности спаиваемых деталей значительно возрастает, в результате чего припой не пристает к детали. Для удаления окисла применяют химические вещества, называемые флюсами. Флюсы в момент нагрева, соединяясь с окислами, образуют шлак, всплывающий на поверхность припоя. Такое действие флюса обеспечивает непрерывное смачивание и растекаемость припоя по месту спая и создает условия, необходимые для получения высококачественного соединения. Различают флюсы для мягких и твердых припоев, а также для пайки алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей и чугуна.
Флюсы для мягких припоев. В качестве флюсов для мягких припоев применяют соляную кислоту, хлористый цинк, нашатырь, канифоль и пасты.
Соляная кислота применяется при пайке цинка и оцинкованного железа. Техническую соляную кислоту (дымящуюся) добавляют в воду небольшими порциями. Соляная кислота требует очень осторожного обращения. Попадая на тело, она вызывает ожоги, разрушает ткань одежды, пары ее вредно действуют на дыхательные органы. При составлении водных растворов необходимо вливать кислоту в воду. Категорически запрещается вливать воду в кислоту, ввиду опасности внезапного выброса кислоты.
Хлористый цинк применяется при мягком паянии латуни, меди, стали и т. и. Хлористый цинк можно приготовить, растворив мелкие куски цинка в соляной кислоте крепостью 16—20° по Боме.
Для того чтобы хлористый цинк в меньшей степени способствовал коррозии паяного шва, к нему добавляют нашатырный спирт, вливая его в хлористый цинк тонкой струей до исчезновения молочного цвета.
Нашатырь (хлористый аммоний) — белая горько-соленая на вкус соль, хорошо растворяющая жировые пятна. Нашатырь используется в виде кусков или порошка. При нагревании нашатырь разлагается с выделением вредного для здоровья белого газа, поэтому при пайке рекомендуется применять не чистый нашатырь, а его водный раствор.
366
Канифоль — вещество, получаемое при сухой перегонке сосновой смолы. Флюсирующие свойства канифоли значительно слабее этих свойств других веществ, но она обладает тем преимуществом, что не вызывает коррозии паяного шва. Благодаря этому канифоль преимущественно применяется для пайки электро и радиоаппаратуры.
Канифоль используется в виде порошка или раствора в спирте или глицерине.
Довольно энергичным является следующий флюс (состав в %): хлористого цинка — 25—20, нашатыря — 5—20, воды — 70—30.
Флюсы для твердых припоев. При пайке твердыми припоями в качестве флюсов используют буру, борную кислоту и некоторые другие вещества.
Буру применяют в виде порошка, для чего ее толкут в ступе и просеивают. Чтобы при нагревании бура не пенилась, перед применением ее прокаливают. Бура легко впитывает влагу из воздуха, поэтому ее следует хранить в банке с притертой пробкой. Рекомендуется применять безводную буру, так как иначе флюс при нагреве теряет воду, набухает, трескается и вследствие этого затрудняется процесс пайки.
Недостатком буры является то, что после остывания она оставляет на шве весьма прочную пленку. Для понижения температуры плавления в буру иногда добавляют хлористый цинк.
Борная кислота представляет собой белые, на ощупь жирные чешуйки. По своим флюсирующим свойствам борная кислота лучше буры, но применяется реже, так как стоимость ее выше.
Флюсы для пайки алюминиевых сплавов. В качестве флюсов при пайке алюминиевых сплавов применяют сложные по химическому составу смеси, состоящие из фтористого натрия, хлористого лития, хлористого калия, хлористого цинка и др. Хлористые соли обладают способностью растворять окислы алюминия, поэтому их роль во флюсах является основной. Хлористый литий и хлористый калий вводят в состав флюсов с целью понижения температуры плавления.
При пайке алюминия мягкими припоями можно применять один из трех следующих флюсов (состав в %):
хлористого цинка — 85, хлористого аммония—10, фтористого натрия — 5;
хлористого цинка — 90, хлористого аммония — 8, фтористого натрия — 2;
хлористого цинка — 95, фтористого натрия — 5.
При пайке алюминиевых сплавов твердыми припоями применяют следующий флюс (состав в %):
фтористого калия или фтористого натрия—10±1, хлористого цинка — 8 ±2, хлористого лития — 32 ±3, хлористого калия — остальное.
367
Приготовляют этот флюс в следующем порядке. Компоненты флюса вначале прокаливают для удаления из них влаги. Затем после взвешивания все компоненты, кроме хлористого цинка, тщательно перемешивают, помещают в фарфоровую посуду и нагревают в печи до 700° С. В расплавившуюся смесь вводят предварительно нагретый до жидкого состояния хлористый цинк.
Полученную смесь тщательно размешивают и выливают на стальную или чугунную поверхность. Флюс затвердевает, после его дробят, превращая в пудру. Этот флюс очень гигроскопичен, поэтому его надо хранить в герметически закрывающихся сосудах.
Для паяния алюминия и его сплавов широко используется также флюс 34А, состоящий из 10% фтористого натрия, 8% хлористого цинка, 32% хлористого лития, 50% хлористого калия.
Флюсы для пайки нержавеющей стали. Одним из таких флюсов является пастообразная смесь буры и борной кислоты (поровну), замешанная в насыщенном растворе хлористого цинка. Применяют также флюс 200, состоящий из 70% борной кислоты, 21%) буры, 9% фтористого калия. Этот флюс пригоден для паяния конструкционных и нержавеющих сталей, а также жаропрочных сплавов латунью и твердыми припоями.
Флюсом для паяния чугуна (серого или ковкого) служит бура (60%>) с добавкой хлористого цинка (38%) и марганцовокислого калия (2%). В флюс, кроме того, входит перекись марганца или хлорат калия, способствующие выгоранию графита с поверхности металла и тем самым обеспечивающие получение чистой, хорошо смачиваемой припоем поверхности.
Для паяния свинцовых сплавов флюсом может служить стеарин.
§ 3.	ИНСТРУМЕНТЫ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ПАЯНИЯ
При паянии применяются инструменты: паяльники, паяльные
лампы, электрические плитки, напильники, щетки, сосуды для хранения флюсов и т. д.
Паяльники. Являются основным инструментом, применяемым для нагрева места пайки, а также расплавления припоя при паянии мягкими припоями. В зависимости от способа нагрева паяльники делятся на обыкновенные (простые), электрические, бензиновые и газовые.
Рис. 247. Обыкновенный паяльник
При паянии твердыми припоями детали нагревают паяльной лампой или в кузнечном горне.
Обыкновенный (простой) паяльник (рис. 247), представляет
368
собой медный стержень 1 молоткообразной формы со скошенным в виде клина рабочим концом, который закрепляется на железном стержне 2 с деревянной ручкой 3. Недостатками этой конструкции паяльника являются непостоянная температура при паянии, необходимость многократного нагрева, загрязнение медного стержня копотью.
Электрический паяльник (рис. 248) обеспечивает постоянную температуру при паянии. Он применяется для пая-
Рис. 248. Электрический паяльник с внутренним нагревателем:
1 — медный стержень, 2 — нагреватель, 3 — кольцо, 4 — стальные спнцы, 5 — крепящее кольцо, 6 — рукоятка, 7 — слюда, 8 — фарфоровая трубка, 9 — нихромовая проволока
Рис. 249. Паяльники: а — газовый, б — бензиновый
ния мягкими припоями, так как наибольшая температура его нагрева составляет 400° С.
Газовый паяльник (рис. 249, а) нагревается ацетиленокислородной горелкой, к которой прикреплен медный стержень. Температуру пламени регулируют вентилями.
Бензиновый паяльник (рис. 249, б) представляет собой паяльную лампу 2, к которой прикреплен медный стержень / простого паяльника. Таким паяльником нагревают крупные детали.
Паял ьные лампы. Паяльная лампа при паянии мягкими припоями служит для нагрева паяльника. Температура пла
мени лампы достигает 1000°С. Лампы различаются по емкости топливного резервуара, по виду применяемого топлива (керосиновые, бензиновые и спиртовые). По внешнему виду паяльные керосиновые лампы отличаются от бензиновых расположением змеевика.
На рис. 250, а показана паяльная лампа, которая может работать на бензине, спирте или керосине.
с)
Рис. 250. Нагревательные приборы и приспособления, применяемые при
паннии:
а — паяльная лампа: 1 — предохранительный стержень, 2 — резервуар для горючего, 3 — воздушное пространство, 4 — нагревательная ваииочка (чашечка), 5 — каналы смесителя, 6 — труба, 7 — смесительная труба, 8— сопло, 9— защитное устройство от ветра, 10— вентиль, 11 — крышка заливного отверстия, 12 — иасос; б — защитное устройство для розжига паяльной лампы, в—керосиновая горелка
Несмотря на то что паяльная лампа является несложным приспособлением, неправильная ее эксплуатация может привести к несчастным случаям, поэтому необходимо выполнять следующие основные правила безопасности:
хранить бензин, необходимый для разжигания паяльной лампы, в отдельном сосуде;
заправлять паяльную лампу только в безопасном в пожарном отношении месте; заливать горючее только из сосуда, имеющего тонкую сливную трубку или через небольшую воронку, на противне; количество залитого горючего не должно превышать 3/4 объема резервуара;
заправлять паяльную лампу разрешается только тем горючим, для которого она предназначена;
370
заправка неостывшей паяльной лампы категорически запрещается;
разжигание паяльной лампы производить только горючим, заливаемым при закрытом вентиле из отдельного флакона в чашечку под горелкой; разжигание паяльной лампы горючим, выпускаемым через форсунку, ведет к быстрому засорению ее.
Перед разжиганием лампы вентиль должен быть закрыт, воздух из резервуара выпущен через воздушный клапан, имеющийся в заливной пробке. После выпуска воздуха воздушный клапан закрывается. Затем зажигают бензин, налитый в чашечку, и прогревают змеевик горелки. К моменту полного сгорания бензина в чашечке накачивают воздух в резервуар, слегка открывают вентиль и подносят лампу к защитному устройству (рис. 250, б). Воспламенившееся распыленное горючее окончательно прогревает горелку до появления синеватого пламени. После этого нужно отрегулировать вентилем интенсивность горения. При неустойчивом пламени необходимо прочистить форсунку иглой. Для этого прикрывают вентиль и через боковое отверстие прочищают форсунку; если при этом пламя погаснет, горелку следует снова поджечь подготовленным заранее факелом; гасить паяльную лампу, работающую под давлением, следует только путем закрытия вентиля. Когда лампа остынет, выпускают воздух, отвинчивая воздушный клапан; паяльник нужно нагревать только на удобных и хорошо укрепленных подставках; на случай воспламенения разлитого горючего нужно иметь вблизи рабочего места сухой песок для тушения огня.
Лучшим способом нагрева паяльников является нагрев на обыкновенной электрической плитке, в которую надо поставить две включенные параллельно спирали вместо одной. Для более быстрого нагрева паяльника и уменьшения потерь тепла можно использовать сделанную из жести защитную коробочку. Преимущество нагрева паяльника на электроплитке состоит в том, что паяльник не соприкасается с пламенем и равномерно нагревается.
Паяльники можно нагревать также на керосиновой горелке (рис. 250, в), при этом паяльник не соприкасается с пламенем и равномерно нагревается.
§ 4.	ТЕХНИКА ПАЯНИЯ
Паяние мягкими припоями. Процесс паяния мягкими припоями состоит из подготовки деталей к паянию, собственно паяния и обработки деталей после паяния.
Основным условием получения высококачественного паяния является чистота соединяемых поверхностей. Поэтому соединяемые поверхности деталей вытирают насухо тряпкой и очищают
371
от грязи, ржавчины и жиров шаберами, напильниками, металлическими или кордовыми щетками.
Паяние мягкими припоями бывает кислотное и бескислотное. При кислотном паянии в качестве флюсов употребляют хлористый цинк или техническую соляную кислоту; при бескислотном паянии — флюсы, не содержащие кислот: канифоль, терпентин, стеарин, паяльную пасту и др. Соответствующие флюсы наносят после очистки и подгонки поверхностей.
Рис. 251. Техника паяния мягкими припоями:
а — нагрев обушка паяльника, б — зачистка паяльника, в—очищение паяльника от окалины хлористым цинком, г — захват припоя, д — облуживаиие паяльника на кусковом нашатыре, е — протравливание места паяния, ж — прием паяния
372
Паяние выполняют паяльником, нагретым в горне или паяльной лампой (рис. 251, а).
При паянии мелких деталей температура паяльника должна быть 300—350° С, а при паянии крупных деталей 350—400° С.
Если паяльник недостаточно нагрет, то припой на спаиваемых поверхностях быстро остывает и превращается в кашеобразную массу. Такая пайка очень непрочна, так как ухудшается смачиваемость металла припоем. С другой стороны, нельзя допускать перегрева паяльника, так как может произойти окисление меди и припоя, который будет покрываться темной пленкой окислов, не прилипая к паяльнику. Признаком перегрева является быстрое сгорание канифоли с выделением дыма вместо ее плавления.
Нагретый паяльник зажимают в слесарные тиски (рис. 251, б) и зачищают напильником рабочую часть. После зачистки паяльник снова нагревают.
Когда паяльник нагрет до требуемой температуры, его быстро снимают с огня и очищают от окалины погружением рабочей части в хлористый цинк (рис. 251, в), после чего рабочей частью паяльника захватывают 1—2 капли припоя (рис. 251, г) и трут по куску нашатыря (рис. 251, д) до тех пор, пока рабочая часть не покроется ровным его слоем. Место спайки протравляют кислотой (рис. 251, е). Затем паяльник с прилипшими к нему каплями припоя накладывают на шов спаиваемых деталей, которые прижимают металлическим бруском, и как только шов прогреется до температуры плавления припоя, паяльник медленно и равномерно перемещают по шву. Расплавленный припой стекает с паяльника и заполняет зазор между спаиваемыми поверхностями (рис. 251, ж).
Детали больших размеров таким способом паять нецелесообразно, поэтому изделия, имеющие большие соединяемые поверхности, после подготовки погружают в раствор флюса, а затем в ванну с большим количеством припоя. В этом случае припой быстро нагревает соединяемые детали.
Паяние твердыми припоями. Твердые припои применяют тогда, когда нужно получить прочные и термостойкие швы.
Перед паянием поверхности подгоняют друг к другу припи-ливанием, тщательно очищают от грязи, окислов и жиров, обмазывают флюсом (рис. 252, а), накладывают на место спая кусочки припоя (медные пластинки), скрепляют мягкой проволокой (рис.252, б).
Подготовленные к паянию детали (заготовки) нагревают паяльной лампой или в кузнечном горне. Когда припой расплавится, деталь снимают с огня и держат ее в таком положении, чтобы припой не мог стекать со шва, затем деталь охлаждают предварительно на воздухе до температуры 80—100° и погружа-
373
ют в воду. Такой способ охлаждения повышает прочность соединения и облегчает удаление шлаковой пленки. После охлаждения спаянные детали промывают и опиливают напильником выступающий припой, зачищают шов наждачной бумагой.
Особенности паяния сосудов для хранения горючих жидкостей. Паяние сосудов (бочек, бидонов)
Рис. 252. Техника паяния твердыми припоями: обмазывание флюсом, б — закрепление припоя, в — нагрев
для горючих жидкостей или газов во избежание взрыва требует
особых мер предосторожности.
Прежде всего сосуды тщательно промывают. Перед паянием
их доверху наполняют водой и выдерживают некоторое время,
Рис. 253. Паяние трубы из листовой стали
чтобы пары остатков горючего вытеснились полностью. Слив воду, приступают к пайке.
Перед паянием можно также	бак	пропа-
рить или промыть горячей водой до исчезновения запаха горючего (лучше промыть 6%-ным раствором каустической соды).
Непромытый сосуд к рабочему месту подносить нельзя, так как при работающей паяльной лампе малейшая неосторожность может повлечь за собой взрыв сосуда.
Когда паяние закончено и изделие полностью охладилось, со шва
снимают излишек припоя, изделие промывают и высушивают в сушилке сухими опилками или сжатым воздухом.
Паяние труб выполняют в следующем порядке (рис. 253): очищают напильником или шабером место пайки, наносят кисточкой флюс на место спая, прикладывают нагретый и облуженный паяльник и пруток припоя к месту спая, расплавляют припой
374
равномерно и медленно, непрерывно перемещают паяльник по линии шва, давая припою заполнить шов. После окончания паяния и полного остывания трубы удаляют флюс, промывают трубу в теплой воде.
Особенности пайки некоторых металлов и сплавов
Малоуглеродистые стали хорошо подвергаются пайке как мягкими, так и твердыми припоями. В качестве мягких припоев применяют оловянно-свинцовистые припои, а в качестве флюса — хлористый цинк или канифоль.
Высокоуглеродистые и инструментальные стали можно паять медно-цинковыми и серебряными припоями.
Паяние чугунных деталей выполняют латунями и серебряными припоями. Перед паянием детали очищают от окислов, масла и обрабатываемую поверхность зачищают механическим способом. Затем в месте спая кислородно-ацетиленовым пламенем с избытком кислорода выжигают свободный графит, детали прогревают и очищают от окислов и покрывают бурой. Нагревание можно производить паяльной лампой, не допуская нагрева детали выше 850— 900° С.
После окончания пайки чугунные детали отжигают: нагревают до температуры 700—750° С, выдерживают при этой температуре в течение 20—25 мин, затем охлаждают на воздухе. Доброкачественный шов получается в том случае, когда поверхности спаиваемых деталей до пайки покрывают медью.
Паяние нержавеющих сталей сопряжено с некоторыми трудностями, так как вследствие химического воздействия кислорода на легирующие элементы при нагреве происходит окисление поверхности стали. В целях удаления окислов и дальнейшего предупреждения их образования применяют различные флюсы (например, бура). Паяние нержавеющих сталей производится припоем ПСр45.
Напайку пластинок из твердых сплавов на инструменты выполняют медью или латунью JI62, в качестве флюса применяют буру. Перед напаиванием пластинки тщательно очищают, шлифуют и обезжиривают, затем прикрепляют к инструменту проволокой.
Инструмент вместе с прикрепленной пластинкой нагревают паяльной лампой или в горне сначала до температуры 650— 700° С и выдерживают 8—10 мин, потом до 800—850° С с выдержкой при этой температуре 5—8 мин, затем до температуры 850— 900° С с выдержкой 5 мин и, наконец, до плавления припоя. Прижатую металлическим стержнем пластинку удерживают до затвердевания припоя.
Медь иее сплавы хорошо паяются любым способом.
375
Паяние алюминия и его сплавов. Паяние алюминия и его сплавов связано с большими трудностями в связи с тем, что на воздухе, а особенно при нагреве, эти материалы быстро окисляются, и на поверхности образуется прочная тугоплавкая пленка окислов, недопускающая паяние. Перед паянием алюминия поверхность деталей обезжиривают в бензине, спирте или горячем 10%-ном растворе каустической соды и протравляют раствором кислоты. Травление можно заменить зачисткой поверхности напильником, шабером, металлической щеткой или наждачной шкуркой. После зачистки с поверхностей волосяной щеткой удаляют мелкие частицы.
При химическом способе окисную пленку разрушают флюсами. Место пайки и пруток припоя нагревают до температуры 300—400° С, припой опускают в порошкообразный флюс, затем быстро с нажимом, проводя припоем по подогреваемому шву флюсом, удаляют окисную пленку, припой плавится и заполняет шов. После паяния деталь тщательно промывают.
При паянии алюминия и его сплавов лучше всего следует применять специальные припои: 34А или 35 А.
Проверка качества паяного шва. Проверку качества шва начинают с тщательного внешнего осмотра. Надежный паяный шов имеет ровную и гладкую поверхность, без свищей, образующихся от выделяющихся при пайке пузырьков газа. Свищи и шероховатости образуются при недостаточном прогреве шва или при работе остывшим паяльником. Щели в шве указывают на плохую зачистку спаиваемых поверхностей или имеющиеся необлуженные места. Прочность и плотность такого шва недостаточны.
Паяный шов сосудов проверяют на плотность. Наиболее быстро и надежно эту проверку осуществляют сжатым воздухом, давление которого на 0,5—1 ат выше того рабочего давления, на которое сосуд рассчитан. Для этой цели отверстия сосуда плотно закрывают крышками или пробками с уплотняющими прокладками. Одно отверстие соединяют с резиновым шлангом автомобильного насоса, имеющего вентиль. К шлангу между насосом и сосудом присоединяют манометр со шкалой делений до 3 ат. В сосуд накачивают воздух и закрывают вентиль. Если стрелка манометра не падает, шов герметичный.
Для обнаруживания небольших неплотностей шва сосуд опускают в ванну с чистой водой и по выходящим пузырькам воздуха обнаруживают место выхода воздуха. При отсутствии ванны или при проверке сосуда большого размера шов обильно смачивают мыльной водой и по образующимся пузырям находят дефектное место.
Открытые сосуды, не имеющие крышек, проверяют следующим образом. Паяный шов насухо протирают снаружи и затирают сухим мелом; в сосуд заливают жидкость, для которой он
376
предназначен, и выдерживают 8—10 ч. Если в шве имеются неплотности, меловое покрытие станет сырым. Большие неплотности шва обнаруживаются сразу после заливки жидкости.
Отдельные небольшие неплотности шва устраняют дополнительной подпайкой, шов плохого качества перепаивают заново.
§ 5.	ЛУЖЕНИЕ
Лужением называется процесс покрытия поверхностей металлических изделий тонким слоем расплавленного олова или сплава олова со свинцом. Металл, наносимый на поверхность изделия, называется полудой.
Лужение чаще всего выполняется при подготовке деталей к паянию, а также для предохранения изделий от коррозии, разъедания и окисления. Иногда лужение производится для специальных целей, например, перед заливкой подшипников.
В качестве полуд применяется чистое олово. Для неответственных деталей олово иногда заменяют более дешевым сплавом, состоящим из 5 частей олова и 3 частей свинца.
Лужение оловянно-свинцовыми сплавами посуды для пищи запрещается.
Процесс лужения состоит из трех основных операций: подготовки поверхности, приготовления полуды и лужения.
Подготовка поверхности. Чтобы олово лучше приставало, поверхность, подлежащая лужению, должна быть тщательно очищена от грязи, окалины и жиров. Поверхности изделия очищают до металлического блеска шабером, напильником, наждачной бумагой, кордовыми щетками. Большие поверхности травят разбавленной соляной или серной кислотой.
Обезжиривают и удаляют окисную пленку с поверхности изделия промывкой (травлением) в водном растворе соляной кислоты. Затем поверхность промывают чистой водой и вытирают насухо. В целях предохранения очищенной поверхности от окисления ее смазывают хлористым цинком и затем посыпают порошком нашатыря.
При выполнении травления следует работать в резиновых перчатках, фартуке и защитных очках во избежание ожогов и порчи одежды.
Техника лужения. Лудят двумя способами: натиранием (большие изделия) и погружением в расплавленную полуду (небольшие изделия).
Для лужения методом погружения изделие погружают в лудильную ванну или специальный аппарат до получения на его поверхности тонкого оловянистого покрытия.
Процесс этот ведется в двух ваннах: сначала изделие погружают в ванну с хлористым цинком, затем в ванну с расплавленным оловом (рис. 254, а), нагретым до температуры, которая на
377
270—300° С выше температуры плавления. При понижении температуры ванны до 230—240° С лужение невозможно.
Продолжительность нахождения изделия в ванне с хлористым цинком — от 0,5 до 1 мин. Она зависит от материала и размеров изделия. Продолжительность нахождения изделия в ванне с оловом — 3—5 мин.
Изделие, извлеченное из ванны, встряхивают для равномерного распределения слоя и удаления излишков олова, погружа-
Рис. 254. Лужение деталей:
а — облуживаиие детали погружением в ваииу с оловом, б — нагрев детали для облуживаиия, в — облуживаиие нагретой детали путем растирания олова
ют в чистую воду или в слабый водный раствор соды для удаления остатков хлористого цинка, вытирают и сушат в чистых древесных опилках.
Лужение методом натирания производится после предварительной подготовки изделия — очистки, промывки, травления.
Изделие медленно и равномерно нагревают на древесном угле (рис. 254, б) до температуры 300—350° С и посыпают облуживаемую поверхность порошком третника или натирают прутком третника. При этом третник плавится и пристает к изделию. После того как начнет плавиться третник, его растирают (рис. 254, в) чистой ветошью или паклей по всей поверхности, удаляя лишний слой и наблюдая за тем, чтобы не было не покрытых третником мест.
Если из-за плохой очистки детали олово в каком-либо месте не пристало, это место снова зачищают напильником или шабером, подогревают, наносят олово и растирают. Таким способом лудят стальные, бронзовые и латунные вкладыши. При лужении медных изделий вместо хлористого цинка используют нашатырь, канифоль, стеарин и другие флюсы.
Когда изделие остынет, его протирают смоченным песком, промывают водой и сушат.
378
Техника безопасности при паянии, лужении
При выполнении паяльных и лудильных работ необходимо выполнять следующие правила: осторожно работать с кислотами (соляная и серная), так как они, попадая на тело человека, вызывают химические ожоги. Попадание кислоты в глаза может вызвать слепоту, испарения кислот очень вредны;
серную кислоту хранить в стеклянных бутылях с притертыми пробками в деревянных или плетеных корзинах с мягкой прокладкой из бумаги или стружки;
пользоваться только разведенной кислотой. При разведении кислоту следует вливать в воду тонкой струей, непрерывно помешивая раствор. Запрещается лить воду в кислоту, так как при соединении воды с кислотой происходит сильная химическая реакция с выделением большого количества тепла. Даже при небольшом количестве воды, попадающей в кислоту, вода быстро нагревается и превращается в пар, что может привести к взрыву;
в помещениях, где производится паяние, должна быть хорошая приточно-вытяжная вентиляция;
соблюдать противопожарные меры и всегда иметь на рабочем месте огнетушитель и ящик с песком;
рабочее место содержать в безукоризненном порядке и чистоте.
Вопросы для самопроверки
1.	Объясните порядок подготовки и процесс паяния мягкими и твердыми припоями.
2.	Какие припои и флюсы применяются и в каких случаях?
3.	В чем особеииость паяния алюминиевых деталей?
Глава XXVI
СКЛЕИВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ
Соединение материалов склеиванием находит все более широкое применение в различных областях народного хозяйства. Склеивать можно пластмассы, керамику, стекло, легкие сплавы— алюминиевые, магниевые, а иногда стали — углеродистые, нержавеющие. Склеивание имеет существенные преимущества перед другими видами соединений — клепкой, сваркой, паянием и резьбовым.
Склеиванием можно получить соединения из разнородных материалов, при этом вес изделий увеличивается незначительно, напряжения в соединяемых материалах распределяются более равномерно, швы имеют высокую герметичность и коррозионную стойкость, стоимость соединений, выполненных склеиванием, во многих случаях небольшая. Конструкции, склеенные из тонких металлических листов, по сравнению со сварными и клепаными, выдерживают большие вибрационные нагрузки.
Надежное соединение деталей малой толщины, как правило, возможно только склеиванием.
Клеевые соединения осуществляют различными способами. Чаще всего применяется соединение внахлестку и встык с помощью планки, втулки и т. и.
Технологический процесс склеивания деталей независимо от их конструкции, марок клеев и склеиваемых материалов состоит из следующих этапов:
подготовка поверхностей склеиваемых деталей;
нанесение клея на склеиваемые поверхности;
выдержка после нанесения клея; сборка склеиваемых деталей;
собственно склеивание при температуре от 25 до 250° С и выше;
давление с выдержкой от 5 мин до 40 ч и более;
очистка шва от подтеков клея; контроль качества клеевого соединения.
Существуют различные виды клеев.
Клеи типа БФ. Клей типа БФ, представляющий собой спиртовые растворы модифицированной, фенолформальдегидной смолы, применяется для склеивания самых разнообразных материалов, в том числе и металлов.
Клеями БФ-2 и БФ-4 склеивают стали различных марок, алюминий и его сплавы, пластмассы, органическое стекло, фибру, кожу, эбонит и др. Шов, выполненный клеем БФ-2, обладает высокой термокислотостойкостью. Там, где требуется большая эластичность клеевого соединения или высокая стойкость против вибраций, толчков, целесообразно применять клей БФ-4
380
Клеи БФ-5 и БФ-6 имеют наибольшую эластичность по сравнению с другими клеями, поэтому их широко применяют для склеивания металла с тканями, резиной, фетром, войлоком.
Подлежащие склеиванию детали высушивают, тщательно очищают от грязи и пыли. Затем склеиваемые поверхности подгоняют одну к другой, тщательно протирают и обезжиривают. Клей на поверхности наносят стеклянной палочкой, кистью, поливом или пульверизатором. Через 5— 10 мин после нанесения на поверхность клея детали соединяют для равномерного распределения клея по поверхности и вытеснения пузырьков воздуха. Клей наносят в два приема. Второй раз наносят клей через 60—70 мин. Чем тоньше и равномернее слой, тем прочнее соединение. Наибольшая толщина клеевой прослойки 0,10—0,40 мм.
Продолжительность выдержки склеиваемых деталей под прессом зависит от размеров деталей и состава клея (от 1 до 3 суток). Для разъединения склеенные детали достаточно подогреть до 120—150°С.
Клеи типа БФ обладают низкой текучестью, плохо заполняют неплотности между поверхностями, поэтому для склеиваемых деталей необходимо создать нагрузку 5—20 кГ/см2.
Термостойкие клеи. Применяются для склеивания деталей из различных металлов, работающих в условиях высоких температур и вибраций. Клей ВК-32-200 применяется для склеивания из металлов и неметаллических материалов деталей, работающих непрерывно до 300 ч при 200° С и до 20 ч при 300° С. Клей наносят в два слоя. После нанесения первого слоя выдерживают 15—20 мин при 20° С, после нанесения второго слоя — 15—20 мин при 20° С и 90 мин при 65° С.
Материалы, соединяемые клеем ВК-32-200, могут работать в интервале температур от 60 до 120° С. Клей стоек против бензина, минерального масла, топлива и воды. В течение четырех месяцев материалы, соединенные этим клеем, могут работать в условиях, близких к тропическим (при влажности 90% и температуре 50° С) без заметных снижений прочности соединения.
Термостойкие клеи на основе кремнеорганических смол предназначены для склеивания металлических и неметаллических материалов. Клей ИП-9 применяется при склеивании металлов и неметаллов. Этот клей образует швы небольшой прочности, но обеспечивает высокую термостойкость, водостойкость и герметичность.
Клеем ИПЭ-9 соединяют металлы, керамику, резину и другие материалы. Соединения очень прочны при температуре 300°С.
Клей БФК-9 применяется для соединения металлов с неметаллами, обладает высокой термостойкостью. Клей наносят на обе поверхности тонким слоем и просушивают в течение одного часа при температуре 20°С и 15 мин при температуре 60°С. Затем наносят второй слой и просушивают в течение того же времени.
381
Эпоксидные клеи. Эти клеи имеют различный состав. Их применяют для склеивания металлических материалов, дерева, фарфора, чугуна с цветными металлами, стекла с металлом и других материалов.
Клей Л-4 образует стойкие соединения при 18—70°С. Перед склеиванием поверхности обезжиривают бензином, а затем ацетоном. Клей Л-4 хорошо противостоит действию разбавленных кислот, бензину и другим растворителям.
Оптический клей ОК-50 применяется для склеивания стекла с металлом при 180°С. При работе даже при температуре 130°С клей сохраняет прозрачность, бесцветность и непрерывность клеевого слоя.
Карбинольные клеи. Карбинольные клеи могут быть жидкие или пастообразные (с наполнителем). Для склеивания может также использоваться карбинольный сироп, к которому добавляют катализатор (азотная кислота или перекись бензола), чтобы сироп быстро застывал.
Жидкий карбинольный клей с отвердителем (перекись бензола) применяется для склеивания металлических материалов, например стали с дюралюминием, пластмасс, стекла и других материалов, как между собой, так и в комбинации с другими материалами.
Пастообразный карбинольный клей применяется преимущественно для склеивания мрамора, фарфора, пористых материалов, для заделки трещин, отверстий и т. д.
Преимущество соединений, выполненных карбинольными клеями, заключается в их устойчивости против воды, кислот, щелочей, а также воздействия бензина, керосина, масел. Недостатком этих соединений является низкая стойкость при высокой температуре.
Поверхности деталей, подлежащих склеиванию, тщательно очищают механическим или химическим способом от грязи или окалины, протирают ветошью, смоченной в чистом бензине, ацетоне или спирте, и просушивают. После нанесения клея детали прижимают одну к другой и выдерживают около 50 ч при температуре 10—15°С.
Причины непрочности клеевых соединений: плохая очистка склеиваемых поверхностей;
неравномерное нанесение слоя на склеиваемые поверхности, отдельные участки поверхности клеем не смазаны или смазаны густо;
затвердевание нанесенного на поверхности клея до их соединения;
недостаточное давление на соединяемые части склеиваемых деталей;
неправильный температурный режим и недостаточное время сушки соединенных частей.
382
Наиболее совершенным способом контроля качества склеенных изделий считается проверка при помощи ультразвуковых установок. При отсутствии таких установок проверку осуществляют при помощи лупы, через которую просматривают специально подготовленные образцы.
Определенный процент из серии склеенных деталей подвергают испытанию на разрушение. Качество склейки считается удовлетворительным, если разрушение произошло по материалу детали, а не по клею.
Глава XXVII
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ В МАШИНОСТРОЕНИИ
§ 1.	ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВА
В машиностроении в зависимости от масштаба производства и номенклатуры изделий различают три типа производства: единичное (индивидуальное), серийное и массовое.
Единичное производство характеризуется изготовлением каждого изделия в одном или нескольких экземплярах в течение года последовательно и широкой разнообразной номенклатурой изготовляемых изделий; причем повторное изготовление этих изделий бывает или очень редким или вообще отсутствует.
Основными особенностями этого типа производства являются:
1)	применение универсальных станков общего назначения;
2)	использование универсальных приспособлений и нормальных инструментов;
3)	установка и обработка деталей в основном по разметке;
4)	пригоночные работы при сборке;
5)	высокая квалификация рабочих;
6)	высокая себестоимость продукции по сравнению с другими видами производства.
Серийное производство распространено во всех отраслях машиностроения.
Серийное производство характеризуется изготовлением одинаковых по конструкции и размерам изделий партиями (сериями) от 5—10 до нескольких тысяч штук в год и менее разнообразной номенклатурой изготовляемых изделий.
В зависимости от количества изделий в серии, их размеров и трудоемкости различают три разновидности серийного производства: мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное.
Основными особенностями серийного производства являются:
1)	применение универсального оборудования и специализи-
рованных станков для изготовления основных деталей машин;
2)	использование специальных станочных и сборочных при-
способлений и специальных режущих измерительных инструментов;
3)	соблюдение принципа взаимозаменяемости;
4)	средняя квалификация рабочих;
5)	себестоимость продукции ниже, чем в единичном производстве.
Массовое производство характеризуется большим количеством выпуска одинаковых изделий — от нескольких тысяч до миллионов штук в год и более узкой номенклатурой изделий, чем в серийном производстве.
384
Основными особенностями этого типа производства являются:
1)	резко выраженная специализация завода, выпускаются изделия только одного типа и даже одного типоразмера;
2)	широкое применение высокопроизводительных станков для выполнения одной какой-либо операции над определенной деталью и также автоматов и автоматических линий;
3)	очень широкое применение специальных приспособлений, инструментов и автоматических измерительных устройств;
4)	закрепление за каждым рабочим местом одной постоянно повторяющейся операции;
5)	строгое соблюдение принципа взаимозаменяемости;
6)	невысокая квалификация рабочих на операционных станках и высокая квалификация наладчиков.
Любой завод представляет собой комплекс различных связанных между собой цехов, участков и отделов.
Цехи заводов делятся на основные, вспомогательные и обслуживающие.
Основные цехи осуществляют технологический процесс изготовления изделия. К ним относятся литейные, кузнечнопрессовые, механические, термические, деревообделочные, сборочные и др.
Вспомогательные цехи непосредственного участия в производстве продукции не принимают, а обслуживают основные цехи заводов. К ним относятся инструментальные, модельные, ремонтные и др. От того как организована работа вспомогательных цехов, зависит выпуск продукции основных цехов завода.
Обслуживающие цехи и хозяйства обеспечивают основные и вспомогательные цехи электроэнергией, газом, смазочно-охлаждающей жидкостью, транспортом, сырьем и полуфабрикатами и т. п.
§ 2. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССЫ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
Несмотря на большое разнообразие машин и механизмов, процесс изготовления их в основном имеет много общего. Металл, поступающий в литейный или кузнечный цех, отливают, куют или штампуют. После этого заготовки передают в механические цехи для обработки на металлорежущих станках—токарных, фрезерных, строгальных, зуборезных, шлифовальных и др. или для слесарной обработки и пригонки деталей.
Производственным процессом называется совокупность действий людей и машин для превращения материалов и полуфабрикатов в готовую продукцию.
Производственный процесс состоит из нескольких этапов. На машиностроительных заводах такими этапами являются: подго
385
товка производства, получение материала, Изготовление заготовок, обработка заготовок, изготовление деталей, контроль качества деталей, сборка из деталей узлов и Изделий, испытание готовой продукции, окраска, упаковка, транспортировка и хранение. Производственный процесс является многогранным, он требует четкого планирования и организации, бесперебойного снабжения, правильной организации инструментального хозяйства, учета и т. п.
Чтобы изготовить изделие с минимальными затратами времени, средств и усилий, нужно заранее знать порядок обработки, а также потребность в оборудовании, инструментах и приспособлениях, необходимых для работы.
Часть производственного процесса, которая связана с последовательным изменением формы, размеров или свойств материала (или того и другого вместе) для превращения его в готовое изделие, называется технологическим процессом. Технологический процесс — основная часть производственного процесса.
Правильно построенным технологическим процессом можно считать такой процесс, который предусматривает прогрессивную технологию, применение передовой техники и передовых методов труда, разработку документации с целью уменьшения трудоемкости изготовления и сборки изделий.
Основным элементом технологического процесса механической обработки является операция.
Операцией называется законченная часть технологического процесса обработки детали, которую выполняет один рабочий (или бригада рабочих) на одном рабочем месте. Так, например, слесарю нужно опилить поверхность плитки предварительно драчевым напильником, затем окончательно личным и, наконец, снять фаски. Все это будет одна операция — опиливание. Допустим, слесарю дали задание пришабрить три подшипника, а потом собрать их. Здесь уже две операции: шабрение и сборка.
В зависимости от объема партии деталей, их конструкции, уровня техники и организации производству данного предприятия операция может быть укрупненной или расчлененной. Например, в единичном производстве превращение заготовок в изделие выполняет один рабочий на одном рабочем месте, причем ее планируют и учитывают, как одну операцию.
Эту же работу в крупносерийном и массовом производствах разделяют на целый ряд мелких самостоятельных операций, выполняемых разными рабочими на различных рабочих местах.
Величина операции имеет важное значение: чем крупнее и сложнее операция, тем ниже производительность труда и тем выше должна быть квалификация рабочих. Если крупная операция расчленена на мелкие, то производительность труда выше и стоимость обработки ниже.
386
Расчленение крупных операций позволяет применять приспособления, повышающие производительность труда и качество обработки.
Операция может выполняться за одну или несколько установок детали.
Установкой называют часть операции, выполняемой при одном закреплении детали. Например, опиливание плитки с одной стороны, а затем после перестановки и закрепления ее с другой стороны является одной операцией, выполненной за две установки.
Позицией называется каждое из различных положений детали относительно станка и режущего инструмента при одной установке (не считая перемещений, связанных с рабочими движениями детали или инструмента).
Операция может быть выполнена за один или несколько переходов.
Переходом называется часть операции по обработке одной поверхности (или нескольких одновременно), выполняемая без изменения режущего инструмента и режима работы станка. Опаливание плоскости плитки сначала драчевым напильником, а потом личным составят два перехода. Одновременное сверление и зенкерование отверстий является также одним переходом.
Проходом называется часть перехода, охватывающая все действия, связанные со снятием одного слоя металла без изменения инструмента, поверхности обработки и режима резания станку.
Каждый переход или проход включает в себя, кроме процесса снятия стружки, относящиеся к ним рабочие приемы.
Приемом называют законченное действие рабочего из числа необходимых для выполнения операции или ее подготовки; например, установка и снятие детали, измерение ее, пуск и остановка станка и т. и.
Наименьшая возможная по времени часть рабочего приему которая является отдельным, но законченным движением рабочего, называется элементом приема.
§ 3. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Выбор заготовок. Для изготовления детали используют различные заготовки:
1)	отливки из чугуна, стали и сплавов цветных металлов;
2)	поковки, полученные свободной ковкой, горячей штамповкой и холодной штамповкой (из листа);
3)	сортовые материалы круглого и квадратного сечения, полученные прокатом;
4)	заготовки из металлокерамики и пластмасс.
На выбор заготовок влияют материал детали, ее конструкция
381
и размеры, а также обеспечение наименьшего расхода металла, степень приближения размеров и формы заготовки к размерам и форме детали.
Базы и их выбор. Термин «база» происходит от греческого слова «базис» — основание.
Базами называют поверхности, от которых задаются размеры, ведется установка и контроль при обработке и сборке детали.
Различают конструкторские, технологические и сборочные базы.
Конструкторскими базами называют поверхности или оси, определяющие положение детали относительно других деталей в машине при сборке. Например, две взаимно перпендикулярные оси, которые совмещают ось отверстия корпуса с осями отверстий кондукторных втулок приспособления, являются конструкторскими базами детали.
Технологическими базами называют поверхности, определяющие положения детали при ее установке на станке или в приспособлении. Технологические базы подразделяются на установочные и измерительные.
Установочными базами называют поверхности, по которым деталь устанавливается и ориентируется при обработке. При разметке установочной базой является поверхность, по которой заготовку устанавливают на разметочную плиту. При обработке в тисках установочными базами будут поверхности, по которым ведется закрепление детали. При обработке на станке заготовку закрепляют на столе или в приспособлении. Установочной базой при этом будет та поверхность, по которой ориентируют деталь. Установочные базы могут быть черновыми и чистовыми.
Черновая база — необработанная поверхность, используемая для первой установки заготовки.
Чистовые базы — обработанные поверхности, по которым устанавливают деталь для окончательной обработки.
Измерительными базами называют поверхности, от которых ведется отсчет размеров при измерении детали.
Сборочными базами называют поверхности, по которым детали присоединяются к другим деталям, определяющим ее положение в узле или машине.
При выборе баз руководствуются следующими соображениями.
В качестве черновой базы следует принимать ту поверхность, которая должна остаться необработанной в готовой детали; такая базировка обеспечит правильное взаимное расположение обработанных поверхностей относительно необрабатываемой. После выполнения первой операции черновые базы должны быть заменены чистовыми — обработанными базами.
Основное назначение черновых базирующих поверхностей сводится к обеспечению правильной ориентации детали при вы
388
полнении первой механической обработки — создании чистовых баз.
В первую очередь обрабатывают ту поверхность, относительно которой чертежом задана координация большого числа других поверхностей.
Поверхности, принимаемые за чистовые базы, должны обеспечить жесткое крепление заготовки, позволяющее производить обработку с большим сечением стружки.
При точной обработке следует по возможности принимать за чистовую базу основные поверхности детали.
Установочная база должна иметь достаточную протяженность для обеспечения устойчивости детали при ее обработке. Следует стремиться выполнять, по возможности, все операции (кроме первой), используя одну установочную базу.
Измерительная база должна быть выбрана так, чтобы было удобно и просто выполнять процесс измерения.
Целесообразно совмещать технологическую и измерительную базу со сборочной, тогда погрешности при обработке и при контроле детали будут наименьшими.
Выбор приспособлений. Выбор приспособлений зависит от ряда факторов — от характера обработки, механических свойств обрабатываемого материала, геометрических форм поверхности обработки, размеров детали, выбранных баз и других условий.
Приспособления делятся на две группы: универсальные и специальные. К числу универсальных приспособлений относятся слесарные и машинные тиски, сверлильные патроны, струбцины и др. Специальные приспособления применяют, когда нельзя использовать универсальные приспособления, а также при обработке большого количества одинаковых деталей, т. е. в массовом производстве, так как затраты в этом случае на изготовление специальных приспособлений быстро возмещаются.
Выбор режущего инструмента. Режущий инструмент выбирают так, чтобы обеспечить заданную форму, чистоту и точность обрабатываемой поверхности; при этом учитывают размер и механические свойства обрабатываемой детали, программу выпуска.
В первую очередь стремятся выбрать стандартизованные и нормализованные инструменты и лишь в особых случаях — специальные режущие инструменты.
Выбор измерительных инструментов. При выборе измерительных инструментов прежде всего нужно руководствоваться соответствием точности показания данного инструмента техническим условиям на обработку детали. Предпочтение отдается универсальным инструментам. Принимают во внимание удобство измерения инструментом и затраты времени на измерение.
389
§ 4.	ПРИПУСКИ
Припуском называется слой материала, снимаемый с заготовки для получения окончательно обработанной поверхности детали. Припуск представляет собой разницу между размером заготовки и размером готовой детали. Следовательно, поверхности, не подвергающиеся механической обработке, припусков не имеют.
Прогрессивные способы изготовления заготовок — штамповка на ковочных прессах, прецизионное литье, чеканка, литье под давлением и др. — позволяют значительно уменьшить припуски, повысить производительность обработки резанием и снизить расход металла.
Припуски подразделяются на общие и межоперационные. Общим припуском называется слой материала, который необходимо удалить с заготовки на всех операциях для получения готовой детали.
Межоперационным припуском называется слой металла, который удаляется на данной операции, в результате выполнения которой получают поверхность заданного размера и чистоты.
Значения припусков в зависимости от вида обработки приводятся в таблицах. Недостаточный припуск затрудняет и удорожает обработку, а большой припуск приводит к непроизводительной затрате времени и снижает производительность. Величины межоперационных припусков устанавливаются в зависимости от характера производства (массовое, серийное и индивидуальное), принятого технологического процесса, формы деталей, материала и технических требований.
Размер припуска должен быть минимальным, но достаточным для получения заданной точности, надлежащей чистоты поверхности и размеров детали. Припуски под шабрение вследствие трудоемкости этой операции должны быть минимальными.
§ 5.	технологическая документация
Технологический процесс, разработанный заводским или цеховым технологическим отделом, записывается в особый документ, называемый технологической картой. Этот документ служит не только руководством для рабочего и мастера, но и основой для планирования и распределения работы в цехе и на заводе, а также исходным документом для подготовки производства, снабжения необходимыми материалами, заготовками и т. д.
При серийном производстве технологическая карта является основным документом. На заводах применяются различные формы технологических карт, но независимо от формы каждая технологическая карта содержит следующие данные: наименование изделия, чертеж, материал, технические требования, номера операций в определенной последовательности, наименование и со
390
держание операций и переходов, наименование оборудования, приспособлений, измерительного, режущего и вспомогательного инструментов.
На заводах крупносерийного и массового производства разрабатывают операционные карты. В них записывают данные о порядке обработки при выполнении только одной операции, предусмотренной технологическим процессом. В такой карте указывается название детали и операции, приводятся эскизы, проставляются те размеры, допуски и классы чистоты, которые должны быть получены на данной операции, наименование инструментов и приспособлений, могут указываться положения инструментов, баз и зажимов.
Иногда составляют инструкционно-технологическую карту, в которой, кроме перечисленных сведений, даются дополнительные указания о выполнении операции.
В единичном и мелкосерийном производстве составляют маршрутно-технологическую карту на специальных бланках, а чаще всего на обороте чертежа детали. В этой карте указываются наименования всех цехов, участков, где должна обрабатываться заготовка; данные об оборудовании и приспособлениях; перечисляются все операции: разряд работы, норма времени и иногда количество обрабатываемых заготовок и размер партии. Маршрутные карты чаще всего применяются в инструментальных цехах заводов, где инструмент изготовляется небольшими партиями.
При разработке технологической документации необходимо предусматривать новую прогрессивную технологию, введение автоматизации и механизации.
§ 6.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИСЦИПЛИНА
Режим выполнения установленного технологического процесса, оформленного в виде технологических карт, называется технологической дисциплиной.
Соблюдение технологической дисциплины является важнейшим условием, обеспечивающим выпуск высококачественной продукции, высокую производительность труда, уменьшение брака и снижение себестоимости изделий.
Технологическая дисциплина требует от всех рабочих, мастеров и инженеров обеспечения точного выполнения операций технологического процесса и выпуска продукции согласно требованиям технических условий и государственных стандартов.
Однако это не значит, что технологический процесс не может быть изменен. Наоборот, технология любого производства должна совершенствоваться так, чтобы непрерывно росла производительность труда, снижалась себестоимость продукции и улучшалось ее качество.
391
Соблюдение технологической дисциплины не должно противоречить проявлению новаторства, применению наиболее рациональных приемов труда и передовой технологии, которые организованно внедряются в производство через существующие на всех заводах бюро рационализации и изобретательства.
Но все изменения в технологические карты имеют право вносить только работники технологической службы предприятия. Поэтому произвольное изменение технологии рабочим, мастером и т. д. является нарушением технологической дисциплины.
ЛИТЕРАТУРА
Крупицкий Э. И. Справочник молодого слесаря. «Высшая школа», 1966.
Косяченко А. П., МолчанИ. А. Слесарное дело. Машгиз, 1961.
Кропивницкий Н. Н. Общий курс слесарного дела. Машгиз, 1963.
Л ы с о в И. В., Р я к о в В. Л. Справочник слесаря. Саратовское книжное издательство, 1962.
МакиенкоН. И. Слесарные работы. Плакаты. Профтехиздат, 1963.
Р ы ч и н С. А, Клепка, рубка и чеканка. Судпромгиз, 1956.
Сергеев М. А. Справочник слесаря. Лениздат, 1956.
Краткий справочник металлиста. Под ред. проф. А. Н. Малова. «Машиностроение», 1965.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение .................................................................... 5
Часть первая. Основы металловедения
Глава I. Понятие о структуре металлов и их сплавах........................... 9
§ 1.	Общие сведения о металлах и их сплавах............................. 9
§ 2.	Внутреннее строение металлов и сплавов............................ 10
§ 3.	Процесс кристаллизации............................................ 11
Г лава II. Свойства металлов и их сплавов................................... 14
§ 1.	Физические и химические свойства.................................. 14
§ 2.	Механические свойства............................................. 15
§ 3.	Технологические свойства.......................................... 28
§ 4.	Технологические пробы............................................. 29
Г ла	ва III. Железоуглеродистые сплавы..................................... 32
§ 1.	Основные сведения о получении	чугуна.............................. 32
§ 2.	Классификация чугунов............................................. 34
§ 3.	Основные сведения о получении	стали.............................. 36
§ 4.	Общая классификация стали......................................... 44
§ 5.	Углеродистые стали................................................ 45
§ 6.	Легированные стали................................................ 47
Глава IV. Твердые сплавы.................................................... 53
Глава V. Цветные металлы и их сплавы........................................ 55
§ 1.	Медь и ее сплавы.................................................. 55
§ 2.	Алюминий и его сплавы............................................. 57
§ 3.	Магний и его сплавы............................................... 59
§ 4.	Титан и его сплавы................................................ 60
Глава VI. Основы термической обработки стали................................ 61
§ 1.	Оборудование термических цехов.................................... 61
§ 2.	Скорость нагрева.................................................. 64
§ 3.	Отжиг и нормализация.............................................. 65
§ 4.	Закалка........................................................... 67
§ 5.	Отпуск............................................................ 74
§ 6.	Старение закаленной стали......................................... 75
Глава VII. Химико-термическая обработка стали............................... 76
§ 1.	Цементация........................................................ 76
§ 2.	Азотирование...................................................... 78
394
§ 3.	Цианирование ...............................................
§ 4.	Диффузионная металлизация...................................
Глава VIII. Коррозия металлов и сплавов..............................
§ 1.	Понятие о коррозии .........................................
§ 2.	Металлические покрытия......................................
§ 3.	Неметаллические покрытия....................................
§ 4.	Химические покрытия.........................................
Глава IX. Неметаллические материалы..................................
§ 1.	Пластические массы..........................................
§ 2.	Изоляционные материалы......................................
§ 3.	Прокладочные, уплотнительные и набивочные материалы . .
Часть вторая. Слесарное дело
Глава X. Организация рабочего места и техника безопасности. Противопожарные мероприятия ..........................................................
§ 1.	Организация рабочего места слесаря...........................
§ 2.	Техника безопасности при выполнении слесарных работ . .
§ 3.	Противопожарные мероприятия..................................
§ 4.	Промышленная санитария и личная гигиена......................
Глава XI Основы измерения.............................................
§ 1.	Общие сведения...............................................
§ 2.	Классификация средств измерения..............................
§ 3.	Точность и погрешность измерения.............................
§ 4.	Штриховые меры длины.........................................
§ 5.	Штангенинструменты...........................................
§ 6.	Микрометрические инструменты.................................
§ 7.	Шаблоны......................................................
§ 8.	Щупы.........................................................
§ 9.	Специальные инструменты......................................
§ 10.	Плоскопараллельные концевые меры длины......................
§11.	Рычажно-механические приборы................................
§ 12.	Средства контроля плоскостности и прямолинейности . ..
§ 13.	Инструменты для измерения углов ............................
Глава XII. Допуски и посадки..........................................
§ 1.	Точность обработки...........................................
§ 2.	Чистота поверхности..........................................
§ 3.	Взаимозаменяемость деталей...................................
§ 4.	Номинальные, действительные и предельные размеры . . .
§ 5.	Понятие о допуске............................................
§ 6.	Посадки, зазоры и натяги.....................................
§ 7.	Общесоюзная система допусков и посадок для гладких цилиндрических изделий...........................................................
§ 8.	Классы точности..............................................
§ 9.	Обозначение допусков на чертежах.....................
Глава XIII. Разметка..................................................
§ 1.	Понятие о разметке. Виды разметки....................
§ 2.	Разметочные плиты............................................
§ 3.	Инструменты для плоскостной разметки.........................
§ 4.	Техника разметки.............................................
79
81
83
83
84
86
86
87
87
91
92
94
94
104
107
108
110
1 10 по
1 10
111
111
111
124
126
127
129
131
135
138
142
142
142
145
146
148
149
154
155
156
158
158
159
160
164
Стр.
Глава XIV. Рубка	171
§ 1.	Понятие о рубке................................................. 171
§ 2.	Сущность процесса резания металлов.............................. 171
§ 3.	Инструменты для рубки........................................... 174
§ 4.	Техника рубки................................................... 178
§ 5.	Механизация процесса рубки...................................... 184
Глава АТ. Правка	и	гибка................................................. 186
§ 1.	Правка.......................................................... 186
§2.	Гибка........................................................... 191
Глава XVI. Резка .......................................................... 198
§ 1.	Инструменты для ручной резки.................................... 198
§ 2.	Основные приемы резки ножницами................................. 202
§ 3.	Основные приемы резки ножовкой.................................. 203
§ 4.	Резка труб...................................................... 207
§ 5.	Механизированная резка.......................................... 208
Глава XVII. Опиливание..................................................... 213
§ 1.	Сущность и назначение опиливания................................ 213
§ 2.	Напильники...................................................... 213
§ 3.	Техника и контроль опиливания................................... 222
§ 4.	Виды опиливания................................................. 227
§ 5.	Механизация опиловочных работ................................... 235
Глава XVIII. Распиливание и припасовка..................................... 241
§ 1.	Распиливание.................................................... 241
§ 2.	Припасовка ..................................................... 242
Г лава XIX. Сверление...................................................... 245
§ 1.	Сущность	и	назначение сверления................................. 245
§ 2.	Сверла........................................................   245
§ 3.	Затачивание сверл............................................... 249
§ 4.	Ручное и механизированное сверление ............................ 252
§ 5.	Сверлильные станки.............................................. 257
§ 6.	Установка и крепление деталей для сверления..................... 261
§ 7.	Крепление сверл................................................. 265
§ 8.	Элементы режима резания при сверлении........................... 269
§ 9.	Виды сверления.................................................. 273
§ 10.	Зенкерование. Зенкование. Цекование............................ 277
§ 11.	Развертывание.................................................. 279
§ 12.	Техника развертывания ......................................... 283
Глава XX. Нарезание резьбы................................................. 288
§ 1.	Элементы резьбы................................................. 288
§ 2.	Системы резьб................................................... 290
§ 3.	Инструменты для нарезания резьбы................................ 292
§ 4.	Техника нарезания резьбы........................................ 299
§ 5.	Механизация нарезания резьбы.................................... 302
Глава XXI. Клепка.......................................................... 305
§ 1.	Общие сведения ................................................. 305
§ 2.	Типы заклепок................................................... 306
§ 3.	Виды заклепочных соединений..................................... 307
§ 4.	Инструменты для ручной клепки................................... 309
§ 5.	Процесс ручной клепки........................................... 309
§ 6.	Механизация клепки.............................................. 312
§. 7.	Чеканка ........................................................ 316
396
Стр.
Глава XXII. Пространственная разметка...................................... 319
§ 1.	Приспособления для пространственной разметки....................... 319
§ 2.	Инструменты для пространственной разметки.......................... 323
§ 3.	Приемы и последовательность разметки............................... 325
Глава XXIII. Шабрение...................................................... 330
§ 1.	Сущность и назначение шабрения..................................... 330
§ 2.	Шаберы............................................................. 331
§ 3.	Заточка и доводка шаберов.......................................... 335
§ 4.	Шабрение прямолинейных поверхностей................................ 337
§ 5.	Шабрение , криволинейных поверхностей.............................. 341
§ 6.	Механизация шабрения............................................... 344
§ 7.	Замена шабрения другими видами обработки........................... 346
Г лава XXIV. Притирка...................................................... 349
§ 1.	Сущность и назначение притирки..................................... 349
§ 2.	Абразивные материалы, применяемые для притирки ....	349
§ 3.	Инструменты и материалы, применяемые для притирки ...	351
§ 4.	Техника притирки................................................... 354
Глава XXV. Паяние и лужение................................................ 362
§ 1.	Сущность и назначение паяния....................................... 362
§ 2.	Материалы для паяния............................................... 362
§ 3.	Инструменты и приспособления для паяния............................ 368
§ 4.	Техника паяния..................................................... 371
§ 5	Лужение ........................................................... 377
Глава XXVI. Склеивание деталей............................................. 380
Глава XXVII. Общие понятия о технологических процессах в машиностроении ....	384
§ 1.	Типы производства.................................................. 384
§ 2.	Производственный и технологический процессы и их элементы	385
§ 3.	Основные этапы разработки технологического процесса . .	387
§ 4.	Припуски .......................................................... 390
§ 5.	Технологическая документация....................................... 390
§ 6.	Технологическая дисциплина......................................... 391
Литература ................................................................ 393
Макиеико Н. И.
Слесарное дело. Учебник Для подготовки рабочих иа производстве. Изд. 3-е, переработ. и доп. М.. «Высш, школа», 1968.
400. с, с илл.
6П4.7
УДК 683.3
Научный редактор В. Ф. Подобное Редакторы: Б. В. Романов, А. М. Мокрецов Художественный редактор Т. В. Панина Переплет художника А. Е. Коленкова Технический редактор С. С. Горохова
Корректор М. И. Минкова
Т-05659. Сдано в набор 19/V1I-67 г. Подп. к печати 12/IV-68 г. Формат 60 X90’/i6- Объем 25 п. л +2 цв. вкл. 0,25 п. л. Уч.-изд. л. 23,64. Изд. № М-49. Тираж 200 000 экз. Цена 66 коп. БЗ—61/4 от 17/VI1I-67 г.
Москва, К-51, Неглинная ул., д 29/14, Издательство «Высшая школа».
Ярославский полиграфкомбинат Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР. Ярославль, ул. Свободы, 97. Заказ № 474