Работы по металлу

Знакомство со слесарными работами логично начинать с того, без чего не обойтись ни профессиональному слесарю, ни слесарю-самоучке, – со слесарных инструментов. Для удобства разделим весь слесарный инструмент на группы: измерительный, разметочный, слесарный инструмент общего назначения и слесарно-сборочный.

Измерительные слесарные инструменты

Измерительные инструменты (рис. 1) обычно составляют предмет особой заботы слесаря, поскольку от того, в исправном ли состоянии они находятся, зависит результат работы зачастую не одного дня.

Рис. 1. Измерительные инструменты: а – штангенциркуль: 1 – измерительные губки; 2 – рамка с измерительными губками; 3 – штанга; 4 – нониус; 5 – стопорный винт; б – микрометр: 1 – полукруглая скоба; 2 – пятка; 3 – микрометрический винт; 4 – стопорный винт; 5 – втулка-стебель; 6 – барабан; 7 – трещотка; 8 – измеряемая деталь.

Рис. 1 (продолжение). Измерительные инструменты: в – угломер: 1 – полудиск со шкалой; 2 – подвижный сектор с нониусом, 3 – стопорный винт; 4 – линейка; 5 – измеряемая деталь.

Точность, которая требуется при слесарной сборке какого-нибудь механического узла, колеблется обычно в пределах от 0,1 до 0,005 мм. Точность измерения – это та ошибка, которая неизбежна при использовании в качестве измерителя того или иного инструмента.

Поэтому ни один слесарь не станет, например, пользоваться измерительной линейкой для того, чтобы точно подогнать вал под втулку: линейка просто не дает необходимой точности, которая требуется при выполнении этой операции.

Но даже если инструмент выбран правильно, абсолютно точного измерения получить все равно не удастся. Погрешность при измерении существует всегда, слесарь же должен стремиться свести ее к минимуму. Чем меньше погрешность, тем выше точность измерения.

Самый простой способ уменьшения погрешности – провести измерение не один раз, а несколько, затем вычислить среднее арифметическое из результатов каждого замера.

Как правило, увеличение погрешности чаще всего вызывается ошибками, которых вполне можно избежать. Самые распространенные ошибки, снижающие точность измерений, следующие:

– использование поврежденного измерительного инструмента;

– загрязненность рабочих поверхностей измерительного инструмента;

– неправильное положение нулевой отметки на шкале и нониусе;

– неправильная установка инструмента относительно детали;

– измерение нагретой или охлажденной детали;

– измерение нагретым или охлажденным инструментом;

– неумение пользоваться инструментом;

– неправильно выбранная база измерения.

Линейные размеры металлических деталей и самого инструмента меняются очень ощутимо при нагревании или охлаждении металла, поэтому для измерений выбран следующий температурный стандарт – производить их следует при 20 °C.

Измерительная линейка. Для линейных измерений не слишком высокой точности слесари применяют обычно металлическую измерительную линейку – стальную полированную полосу с нанесенными на нее отметками. Поскольку металлические детали чаще всего невелики, то и длина линейки не должна превышать 200–300 мм (в редких случаях можно использовать линейку длиной до 1000 мм). Цена деления равна 1 мм, соответственно и точность измерения также равна 1 мм. Такой точности в слесарных работах, как правило, недостаточно. Поэтому слесари пользуются другими, более точными инструментами.

Штангенциркуль (рис. 1, а). Он состоит из негнущейся металлической линейки (штанги), на которую нанесена измерительная шкала с ценой деления 0,5 мм. На передней части линейки расположены две измерительные губки; вдоль линейки перемещается металлическая рамка, снабженная двумя измерительными губками. Рамка обладает еще одной измерительной шкалой – нониусом, который имеет цену деления 0,02 мм. Движение рамки по штанге можно застопорить с помощью специального винта. По основной шкале на штанге отсчитываются показания с точностью до миллиметров, по нониусу показания уточняются до десятых долей миллиметра.

Более точные показания замеров может дать микрометр (рис. 1, б) – точность до сотых долей миллиметра. Те, кто впервые слышат название этого измерительного инструмента, часто допускают ошибку, считая, что с помощью микрометра можно измерять размеры с точностью до микронов. Прежде всего, такая точность при слесарных работах, особенно в условиях домашней мастерской, никогда не требуется. Во-вторых, микрон – это одна миллионная часть метра, а микрометр дает возможность измерять с точностью только до одной десятитысячной части метра.

Основная часть микрометра – винт с очень точной резьбой, он называется микрометрическим винтом. Торец этого винта является измерительной поверхностью. Винт может выдвигаться и зажимать измеряемую деталь, которую следует помещать между пяткой полукруглой скобы и торцом микрометрического винта. На втулке-стебле проведена продольная линия, на которой сверху и снизу расположены две шкалы: одна указывает миллиметры, вторая – их половины. На конической части барабана, вращающегося вокруг втулки-стебля, нанесены 50 делений (нониус), служащих для отсчета сотых долей миллиметра. Отсчет размера снимается сначала по шкале на втулке-стебле, а затем по нониусу на коническом барабане. Так как излишний нажим винта на измеряемую деталь может привести к неточности измерения, для регулировки нажима микрометр имеет трещотку. Она соединена с винтом так, что при увеличении измерительного усилия выше нормы винт поворачивается с характерными щелчками. Стопорный винт фиксирует полученный размер.

Для измерения углов деталей предназначен угломер (рис. 1, в). Он представляет собой полудиск с измерительной шкалой, на котором закреплены линейка и передвижной сектор с нанесенным на нем нониусом. Передвижной сектор можно закреплять на полудиске стопорным винтом. К сектору прикреплены также угольник и съемная линейка.

Для измерения угла детали ее нужно приложить одной гранью к съемной линейке угломера, а подвижную линейку сдвинуть таким образом, чтобы между гранями детали и сторонами обеих линеек образовался равномерный просвет. Затем нужно закрепить сектор с нониусом стопорным винтом и снять показания сначала по основной шкале, затем по нониусу.

Для измерения величины зазора в слесарных работах используетсящуп – набор тонких пластин, закрепленных в одной точке. Каждая из них имеет известную толщину. Собирая из пластин щуп определенной толщины, можно измерить величину зазора. При этом измерении следует осторожно обращаться с тонкими металлическими пластинами наборного щупа, поскольку они легко ломаются при незначительном усилии. В то же время пластины должны входить в зазор туго и на всю длину, это обеспечит точность измерения.

Вот, пожалуй, и весь измерительный инструмент, который может понадобиться домашнему слесарю. А чтобы он служил как можно дольше и не приводил к неоправданным ошибкам при измерениях, необходимо позаботиться о правильном его хранении: штангенциркуль и угломер настоящий слесарь носит всегда в специальном кожаном футляре и оберегает их от ударов, не говоря уже о микрометре; щуп лучше всего хранить в жестком футляре.

Разметочные инструменты и приспособления

Чем серьезнее и ответственнее относится слесарь к своей работе, тем полнее у него набор разметочных инструментов и приспособлений (рис. 2).

Рис. 2. Разметочные инструменты: а – чертилки; б – циркули; в – штангенрейсмус; г – кернер-центроискатель.

Металл не бумага и не дерево, по которым удобно рисовать карандашом, с его гладкой и твердой поверхности легко стираются как грифельные, так и меловые линии. Поэтому для нанесения рисок используются чертилки различного вида, разметочные циркули, штангенрейсмусы, кернеры.

Чертилки (рис. 2, а) изготовляются из инструментальной стали повышенной твердости марок У10 и У12. Это простейшие и наиболее распространенные инструменты, которые применяются для разметки. Прямая круглая чертилка – это стальной стержень диаметром 5–6 мм и длиной до 200 мм, один конец которого заточен под углом приблизительно 10°. Удобно пользоваться чертилкой со вставной иглой. Ее несложно изготовить из отвертки со сменным жалом. Вместо отвертки в рукоятку нужно вставить остро заточенный и закаленный стальной стержень.

Еще один вид чертилок имеет заточенные под разными углами с обоих концов стальные стержни. Один из стержней согнут под углом 90°.

При разметке заготовки, на которой нельзя оставлять риски, пользуются латунной чертилкой: конструкция ее такая же, как и стальной, а жало изготовлено из латуни, которая оставляет след, не делая риски.

Чтобы чертилки было удобно держать в руке, среднюю их часть делают обычно утолщенной и покрывают накаткой.

Для деления прямых линий, углов, окружностей, для построения перпендикуляров в слесарном деле применяются разметочные циркули (рис. 2, б).

Разметочные линии на вертикальных поверхностях заготовок удобно наносить штангенрейсмусом (рис. 2, в).

Кернер-центроискатель (рис. 2, г) может применяться только для того, чтобы отыскать центр на торце цилиндрической детали, например, вала. Его нужно установить на торец детали и выровнять так, чтобы он принял вертикальное положение. Ударив по головке кернера молотком, можно получить отметку центра вала.

Чтобы разметка была произведена точно, была хорошо видна и не стиралась, пользоваться нужно хорошо заточенным, исправным разметочным инструментом. Поэтому время от времени нужно затачивать чертилки, циркули и кернеры, которые тупятся чаще всего.

Заточку нужно производить на шлифовальном абразивном круге, который должен быть в слесарной мастерской обязательно. Чертилку можно затачивать, определяя угол заточки на глазок: ее нужно расположить под небольшим углом к поверхности шлифовального круга и заточить на длину 12–15 мм. Острие кернера затачивается под углом 60–70°, угол нужно проконтролировать, измерив его транспортиром или сравнив с шаблоном. Для того чтобы наточить ножки циркуля, их нужно свести вместе и заточить с четырех сторон квадратом на длину 15–20 мм, стремясь к тому, чтобы оба острия сошлись в одну точку. Окончательную доводку ножек циркуля нужно сделать, заточив их поочередно на точильном бруске.

Разметку нужно производить на разметочной плите. Если слесарные работы в домашней мастерской выполняются часто, то лучше всего иметь специальную разметочную плиту, изготовленную из серого чугуна. Ее нужно установить в наиболее светлом месте мастерской или смонтировать над ней источник искусственного освещения, причем желательно, чтобы свет падал на ее поверхность вертикально. Если конструкция крыши мастерской позволяет это сделать, то лучше всего устроить над местом установки разметочной плиты световой фонарь.

Поверхность плиты следует прошлифовать и прошабрить. Боковые поверхности должны быть обработаны и составлять с плоскостью плиты 90°. Хорошо, если плита имеет в нижней части ребра жесткости – это предохранит ее от прогибания.

Плиту нужно выставить строго горизонтально, это делается обычно с помощью домкратов и металлических подкладок различной толщины. Поверхность, на которой производится разметка, должна быть всегда сухой и чистой. После окончания работы ее лучше всего протирать маслом, чтобы не появлялась ржавчина, и накрывать щитом, который предохранит ее от случайного повреждения. Следует помнить, что по разметочной плите нельзя передвигать заготовки – на ее поверхности останутся царапины и забоины.

Слесарные инструменты общего назначения

Эта довольно объемная группа объединяет слесарные инструменты и приспособления для выполнения различных операций по металлу или металлическим заготовкам. Для точной установки обрабатываемой заготовки и удобства выполнения операций необходимы зажимные приспособления (рис. 3).

Рис. 3. Зажимные приспособления: а – параллельные тиски: 1 – корпус; 2 – подвижная губка; 3 – пластины с насечками; 4 – винт; 5 – рукоятка винта.

Рис. 3 (продолжение). Зажимные приспособления: б – тисочки-струбцины: 1 – губки; 2 – винт с рукояткой, 3 – ручка; в – плоскогубцы.

В первую очередь в домашней мастерской устанавливают слесарные параллельные тиски (рис. 3, а). Корпус тисков отливают из серого чугуна. Их губки имеют закаленные пластины с перекрестными насечками, которые прочно удерживают обрабатываемую деталь. Одна губка – подвижная, что позволяет зажимать детали различных размеров, в движение она приводится с помощью рукоятки винта. Если тиски снабжены стопорной пружиной с педалью, то это является большим плюсом, ибо в этом случае даже при максимальной силе воздействия на деталь губки тисков не будут ослабляться.

Несмотря на кажущуюся простоту и монументальность тисков, они довольно часто выходят из строя из-за срыва резьбы гайки винта. Чтобы этого не происходило, следует:

– по завершении работы с тисками или перед тем, как приступить к делу (если тиски давно не использовались), винт и гайку очистить и смазать солидолом или смесью солидола и машинного масла (скапливающаяся на них пыль и грязь, а также отсутствие смазки приводят к заеданию гайки, отчего ее резьба быстрее срабатывается);

– во время работы при зажиме детали в тисках не прикладывать больших усилий, чем это требуется, а тем более не использовать для зажима различные рычаги;

– при загибе заготовок, а также при обработке деталей большого сечения, не наносить сильных ударов молотком или зубилом.

Помимо параллельных тисков, неплохо бы домашнему слесарю иметь в своем арсенале и тисочки-струбцины (рис. 3, б), которые чаще всего используются при сборке и служат для зажима плоских деталей.

Ну и самым простым зажимным приспособлением являются обыкновенные плоскогубцы, наверняка знакомые всем. Пожалуй, самые распространенные операции в слесарном деле – это моделирование металла: опиливание, резка, рубка, нарезка резьбы, сверление отверстий. Для рубки металла используются следующие слесарные инструменты: зубило, крейцмейсель и канавочники (рис. 4).

Рис. 4. Рубящий инструмент: а – зубило; б – крейцмейсель.

Рис. 4 (продолжение). Рубящий инструмент: в – канавочники; г – шаблон для контроля заточки.

Режущее лезвие слесарного зубила (рис. 4, а) имеет форму клина. Лезвие и боек должны быть закалены и отпущены. Боек зубила представляет собой усеченный конус с полукруглым основанием. Это сделано для того, чтобы удар молотка всегда приходился по центру бойка. Длина зубила обычно 100–200 мм, ширина лезвия от 5 до 52 мм. Чем острее оно заточено, тем меньшая сила удара требуется для рубки металла. Однако нужно иметь в виду, что твердые и хрупкие металлы требуют большего угла заточки, а не меньшего. Другими словами, твердые металлы рубятся лезвием с более тупым углом заточки. Так, для рубки бронзы, чугуна, твердой стали и других твердых материалов необходим угол заточки лезвия в 70°. Сталь средней твердости нужно рубить зубилом с углом заточки в 60°. Мягкие материалы – медь, латунь – можно рубить при угле заточки в 45°. Очень мягкие материалы – такие, как алюминиевые сплавы и цинк, – требуют угла заточки в 35°.

Для вырубания узких канавок и пазов применяется разновидность зубила с более узкой режущей кромкой. Этот инструмент называется крейцмейселем (рис. 4, б). Техника и величина угла заточки рабочей поверхности крейцмейселя для рубки различных по твердости материалов аналогичны заточке зубила.

Смазочные канавки во вкладышах и втулках подшипников удобнее всего вырубать канавочниками (рис. 4, в). Их главное отличие от зубила и крейцмейселя – изогнутая кромка режущей части.

Качество и быстрота работ по рубке металла зависит от заточки рубящего инструмента.

Для того чтобы произвести операцию заточки зубила или крейцмейселя, слесарю потребуется точильный станок и несложный шаблон. Для этого можно использовать любой достаточно мощный электромотор, на оси которого есть возможность закрепить съемные точильные круги (поскольку инструменты для рубки изготавливаются из инструментальной стали – углеродистой, легированной и быстрорежущей, то желательно использовать круги из электрокорунда зернистостью 40, 50 или 63 на керамической связке). Шаблон представляет собой брусок металла небольшой толщины, с вырезанными в нем пазами, составляющими углы в 35, 45, 60 и 70° (рис. 4, г).

Во время заточки зубило должно быть расположено под углом 30–40° к периферии круга. Перемещать его по всей ширине круга следует с легким нажимом, периодически переворачивая то одной, то другой стороной – этим достигается симметричность режущих граней и равномерность заточки. Боковые грани подтачиваются таким образом, чтобы они после заточки кромки оставались плоскими, одинаковыми по ширине и имели один угол наклона.

После каждого соприкосновения лезвия зубила с точильным кругом его следует опускать в воду для резкого охлаждения (в противном случае, при постепенном охлаждении, лезвие может потерять свои рубящие свойства).

Заусенцы, оставшиеся на лезвии после заточки, необходимо снять мелкозернистым абразивным бруском.

Для ручной резки металла различной толщины и конфигурации сечения можно использовать ножовку, лобзик, ножницы и труборез (рис. 5).

Рис. 5. Инструменты для резки металла: а – ножовка; б – лобзик; в – ручные ножницы; г – силовые ножницы; д – труборез.

Ручные ножницы (рис. 5, в) применяются для резки листовой и полосовой стали толщиной до 0,5 мм и листов латуни и дюралюминия толщиной до 1,5 мм. Металл большей толщины (до 2,5 мм) можно резать с использованием силовых ножниц (рис. 5, г).

Для резки толстых листов полосового или профильного металла, для вырезания заготовок по контуру служат ножовка по металлу (рис. 5, а) и лобзик (рис. 5, б), состоящие из рамки (станка) и полотна. Полотна для ножовок и лобзиков изготавливаются из углеродистой или закаленной стали; их зубья имеют клиновидную форму; габаритные размеры – 150–300 х 10–25 х 0,6–1,2 мм. Зубья полотен могут быть крупными и мелкими, с шагом между собой от 0,8 до 1,5 мм (при этом для разрезания листового железа используются полотна с шагом между зубьями в 0,8 мм; для тонкостенных труб, тонкого профильного металла – 1 мм; для профильного стального проката, труб и цветных металлов – 1,25 мм; для чугуна и мягкой стали – 1,2–1,5 мм).

Кроме того, во избежание заклинивания полотна в заготовке производится развод зубьев – по одному или группами; они поочередно отгибаются в разные стороны.

Несмотря на свою внешнюю похожесть, лобзик и ножовка имеют два очень существенных различия: во-первых, размер лобзика значительно меньше размера ножовки и, соответственно, для него используются полотна меньших габаритных размеров с более мелкими зубьями, поэтому лобзик применяется для вырезания деталей сложной конфигурации из листового металла; во-вторых, зубья полотна ножовки направлены от ручки, а зубья полотна лобзика – к ручке.

Для того чтобы разрезать трубу и при этом получить линию разреза, строго перпендикулярную к ее стенкам, предназначен ручной труборез. Он состоит из стальной скобы, винтового зажима и трех дисковых резцов, один из которых подвижный (для настройки трубореза под различные диаметры труб).

Для правки, гибки металла, для нанесения ударов по рубящим инструментам в мастерской должны присутствовать ударные инструменты – различные молотки.

Прежде всего молоток со стальной рабочей частью; используется он в основном для нанесения ударов по зубилу при операции рубки металла; вес такого молотка может колебаться от 50 до 1000 г (молоток весом 50–200 г применяется при разметке; весом свыше 200 г – при рубке, причем на каждый миллиметр рабочей поверхности зубила должно приходиться по 30–40 г веса молотка, а крейцмейселя – по 80 г).

Рис. 6. Слесарные молотки: а – молоток с круглым бойком; б – молоток с квадратным бойком.

Помимо стального молотка, может пригодиться комбинированный: боек этого молотка выполнен из мягкого металла (меди, алюминия). А используется он при выполнении операций, во время которых рабочая поверхность молотка входит в непосредственное соприкосновение с деталью, например при правке металла. Такой молоток требует периодической замены бойка, когда он срабатывается (мнется, сплющивается и т. д.).

Еще один вид комбинированного молотка предназначен для очистки поверхности металла от окалины, лака, краски, шпатлевки. На конце рукоятки такого молотка имеется скребок в виде лопатки, а на одном из бойков гайкой привернута прядь тонкой проволоки (своеобразная металлическая щетка).

И наконец, последний вид молотка, который следует иметь в своей домашней мастерской, – молоток из древесины. Он используется при изготовлении и выравнивании деталей из листового металла (рис. 7).