
- •1. Введение. Основы технологии обработки металлов
- •1.1. Основные сведения о слесарном деле
- •1.2. Параметры оценки качества обработанной поверхности
- •1.3. Понятие о допусках
- •2. Работа с тонколистовым металлом
- •2.1. Разметка и ее виды
- •2.3. Инструменты и приспособления для объемной разметки металлов
- •2.4. Гибка металлов
- •3. Обработка листового металла
- •3.1. Физические основы процесса резания
- •3.2. Рубка листового металла
- •3.3. Рубка различных поверхностей и деталей
- •3.4. Сущность операции опиливание
- •3.5. Классификация напильников
- •3.6. Виды опиливания
- •4. Получение отверстий в металлах
- •4.1. Простые способы выполнения отверстий
- •4.2. Сверление и рассверливание отверстий
- •4.3. Зенкерование, зенкование и развертывание отверстий
- •5. Неразборные соединения элементов изделий из металлов
- •5.1. Заклепочные соединения
- •5.2. Виды заклепочных швов.
- •5.3. Инструменты применяемые для клепания и последовательность приемов работы при клепании
- •5.5. Подготовительные работы перед фальцовкой тонколистового металла
- •5.6. Инструмент применяемый для фальцовки
- •5.7 Паяние и лужение металлов
- •5.8. Склеивание металлов
- •5.9. Сваривание металлов
- •6. Нарезание резьбы
- •6.1. Элементы резьбы
- •6.2. Виды резьб
- •6.3. Инструменты для нарезания резьбы
- •7. Улучшение качества поверхности изделий из металлов
- •7.1. Шабрение
- •7.2. Притирание
- •7.3. Полирование
- •8.1. Инструмент и приспособления для разметки металлов
- •8.2. Инструмент, применяемый для клепания
- •8.3. Инструмент, применяемый для фальцовки
- •8.4 Инструмент для нарезания резьбы
5.5. Подготовительные работы перед фальцовкой тонколистового металла
Чтобы произвести качественную фальцовку, необходимо обладать определенными знаниями в области гибки заготовок из листового проката.
Известно, что изгиб сопровождается появлением нормальных и касательных напряжений, а пластическая деформация — упругой.
Определение первоначальных размеров сгибаемых заготовок сводится к вычислению (помимо прямых участков) длины в пределах закруглений:
где R – радиус гибки;
- толщина заготовки;
- угол гибки.
Обычно пользуются табл. 1, в которой приведены значения
0,01744
(R+
).
Найденную величину умножают на угол
гибки и
полученное произведение прибавляют к
длинам сторон до начала загиба.
Минимальные радиусы гибки листового проката зависят от материала. Так, для листовой меди и латуни толщиной до 1,5 мм минимальный радиус равен толщине листа; для листовой стали толщиной 0,3 мм – 0,5 мм, а толщиной 0,5... 1,5 мм — в 1,2 раза больше толщины; для листового дюралюминия Д16М — в 3 раза больше толщины листа.
Между толщиной листа и шириной L фальца опытом также установлена зависимость. Например, для листовой стали толщиной 0,5 мм ширину фальца для одинарного лежачего шва следует делать 5 ... 8 мм, при толщине 1 мм—10 мм, т. е. ширина отгибаемой кромки в 10—12 раз больше толщины листа. Пользуясь этими данными, подсчитывают ширину фальцевого шва:
К этой величине можно добавить еще 2 мм на подсечку шва с обеих сторон.
5.6. Инструмент применяемый для фальцовки
Гибку кромок, осаживание и подсечку фальцевых швов выполняют киянками, кровельными ручниками массой 0,4... 0,6 кг. Подсекают, используя также и фальцмейсели — оправки. В некоторых мастерских встречаются фальцезакаточные и другие станки.
Размечают большое количество одинаковых фальцев очерткой — плоским шаблоном, прочерчивающим риску на определенном расстоянии от кромки листового проката. Параллельность изгибаемых кромок контролируют прочищалкой, а выравнивают фальцеправкой. Применяют их только при изготовлении двойных лежачих швов.
5.7 Паяние и лужение металлов
Среди способов получения неразъемных соединений металлических деталей машин, аппаратов, приборов и других изделий широко используют паяние и сварку металлов. Эти процессы имеют общие физические основы. Несмотря на колоссальные успехи сварки, нельзя представить себе такие важные отрасли промышленности, как приборостроение, электроника, ракетостроение, без применения паяния.
Паянием называется соединение кромок металлических патрубков или свертываемых листов, проводов, металлических деталей и их отломавшихся частей при помощи расплавляемых специальных сплавов — припоев.
При паянии образуется неразъемное соединение металлических, остающихся в твердом состоянии, поверхностей и припоя, заполняющего в расплавленном состоянии зазор между ними, а затем затвердевающего при охлаждении и кристаллизации.
Паяние имеет следующие преимущества: соединяемые части нагреваются в процессе паяния незначительно, их материал не расплавляется, сохраняет свою структуру, химический состав и механические свойства; деформации ничтожны, герметичность соединения достаточно высока, и внутренние напряжения от паяния практически не возникают. Паяние незаменимо при соединении деталей, металл которых при высокой температуре, свойственной сварке, претерпевает структурные изменения, резко ухудшающие его свойства (например, ковкого чугуна, недораскисленной меди).
Однако хороший результат возможен только при выполнении требований, перечисленных ниже.
Расплавленный припой должен хорошо смачивать соединяемые неразмягчаемые поверхности металла, диффундировать в него и образовывать, застывая, твердые растворы с материалом деталей. Для этого перед нанесением припоя соединяемые поверхности очищают от грязи, жиров, окислов и подгоняют. Этим, а также применением защитных флюсов обеспечивают достаточный контакт жидкого припоя и твердых соединяемых металлических поверхностей, сближение и сцепление максимально возможного количества их атомов.
Место спая называют швом, конструкция которого зависит от типа паяных соединений. Наиболее распространено паяние внахлестку, взамок (при помощи фальцев) и встык (простой и с косым срезом кромок).
Процессы паяния классифицируют по видам припоя и способам нагрева. Паять можно мягкими и твердыми припоями.
Паяние мягкими припоями характерно низкой температурой процесса. Такой припой плавится при температуре, не превышающей 300° С. Это определяет применяемый инструмент и технологический процесс паяния.
Мягкие припои состоят из сплава легкоплавких металлов: олова, свинца, сурьмы, висмута и некоторых других. Согласно ГОСТу 1499—70 оловянно-свинцовые припои бессурьмянистые изготовляют следующих марок: ПОС 90, ПОС 61, ПОС 50, ПОС 40, ПОС 10, ПОС 61М (обозначение марки расшифровывают так: припой оловянно-свинцовый бессурьмянистый с содержанием олова 90, 61% и т. д.). Температура начала плавления 183° С, конца — от 222 (для ПОС 90) до 290° С (для ПОС 10). Припоем с максимальным содержанием олова пропаивают швы медицинской аппаратуры и пищевой посуды. Наиболее употребительный припой ПОС 40. Предел прочности у него а3 = 49... 68,6 Мн/м2 (5 ... 7 кгс/мм2).
Широко используют и мягкий припой ПОС Су 4-6 (оловянно-свинцово-сурьмянистый (в котором около 4% олова и 6% сурьмы), а также висмутовые и кадмиевые припои. Небольшая добавка сурьмы улучшает механические свойства ПОС всех мерок.
Следует отметить низкую температуру плавления висмутовых и кадмиевых припоев. Распространенные висмутовые припои содержат: олова 9,6... 11,5%, свинца 34... 45,1%, висмута 45,3... 54,5%, плавятся при температуре 79... 95° С. Температура плавления кадмиевых припоев, содержащих дополнительно 10... 12% кадмия, составляет 60... 70° С. Применяют их когда недопустимы температуры выше 70... 100° С.
Припои поставляют в виде прутков, проволоки, ленты, чушек и порошка. В учебных мастерских часто используют третник — самодельный припой, состоящий из сплава 2/3 свинца и 1/3 олова (по массе). Для изготовления третника используют чугунную сковородку или стальной ковш, в которых после нагрева на древесных углях под вытяжным зонтом или на открытом воздухе расплавляют олово и постепенно добавляют свинец. Во избежание выгорания металла его поверхность посыпают толченым древесным (лучше березовым) углем слоем 10... 18 мм. После расплавления свинца сплав перемешивают и выливают в слегка наклоненный жестяной желоб, угольник или в канавку деревянной доски, и припой застывает в виде прутка.
Важную роль в паянии играют флюсы, которые должны улучшать смачивание металла припоем и затекание последнего в зазоры между соединяемыми поверхностями, способствовать приплавлению припоя к твердому металлу, удалять окислы и грязь.
При паянии мягкими припоями в качестве флюсов используют: нашатырь (хлористый аммоний), водный раствор хлористого цинка (ГОСТ 7345—68), раствор нашатыря в воде с добавкой хлористого цинка, канифоль, реже соляную и фосфорную кислоты.
Соляную кислоту обычно употребляют разбавленной и травленой, получая хлористый цинк. Для этого соляную кислоту разбавляют водой (осторожно вливая соляную кислоту в равное количество воды, но не наоборот), затем бросают в разбавленную кислоту небольшие кусочки, цинка до тех пор, пока не прекратится выделение водорода и раствор не станет прозрачным. Полученная травленая кислота хуже раствора по ГОСТу 7345—68, так как содержит некоторые вредные примеси, снижающие качество шва, но применять ее можно.
Приготовлять травленую соляную кислоту следует в вытяжном шкафу. Глаза должны быть защищены очками, руки — перчатками. Готовую жидкость, в которую добавляют (как антикоррозийное средство) несколько капель нашатырного спирта, герметически закупоривают в стеклянной посуде.
В качестве флюса используют, и паяльную пасту, приготовленную из хлористого цинка или хлористого аммония и крахмала. Для этого крахмал растворяют в воде и кипятят до получения клейстера. Охлажденный клейстер добавляют в водный раствор хлористого цинка и тщательно перемешивают до получения киселеобразной пасты. Такая паста позволяет снизить требования к тщательности механической очистки спаиваемых поверхностей.
Канифоль применяют для паяния главным образом медных проводов и мелких луженых деталей. Объясняется это тем, что канифоль хотя и не растворяет окислов, ранее образовавшихся на металле, но предохраняет его от окисления, а остатки канифоли в паяном шве не вызывают коррозии.
При паянии свинца (например, оболочки кабеля) в качестве флюса используют стеарин, иногда паяльный жир, состоящий из стеарина, канифоли и нашатыря.
Нагревают и расплавляют мягкие припои преимущественно паяльниками. Однако применяют и паяние путем погружения соединяемых поверхностей изделий в расплавленный припой, и паяние газовым пламенем (например, от свечи), эжектируемым воздухом, вдуваемым паяльщиком через изогнутую трубку с утоненным концом, называемую февкой (последний способ особенно удобен при соединении мелких деталей при помощи висмутовых и кадмиевых припоев, плавящихся при температуре 60...80°С).
Паяльники бывают периодически нагреваемые и с постоянным источником теплоты.
Периодически нагреваемые паяльники состоят из рабочей части , стержня и рукоятки.
Материалом рабочей
части служит красная медь в виде бруска
с клиновидным окончанием (жалом), имеющим
угол заострения 30 ... 40°. Противоположная
тупая часть называется обушком. Масса
рабочей части 0,2 ... 0,6 кг. Выбор красной
меди обусловлен назначением паяльника:
получить теплоту от нагревателя и отдать
ее в местах соединения, взять и перенести
припой к шву. В соответствии с этим
рабочая часть должна обладать высокой
теплоемкостью и значительной
теплопроводностью. По величине
коэффициента теплопроводности
красная медь уступает только серебру,
а по теплоемкости — алюминию, но
коэффициент
у последнего почти вдвое меньше.
Стержень паяльника обычно стальной, а рукоятка деревянная. По взаимному расположению стержня и рабочей части паяльники делятся на угловые (молотковые) и прямые (торцовые). Их можно нагревать в специальных горнах, на газовой плите, керогазе, жаровне, паяльной лампой, а малые паяльники — на электроплитке. Нагрев начинают с незаостренной части. Молотковым паяльником удобно паять в открытых местах, торцовым — в углубленных.
Из паяльников с постоянным источником теплоты наиболее известны электрические. Применяют газовые, бензиновые и ультразвуковые паяльники.
Электрические паяльники (электропаяльники) также делят на прямые и угловые. В них стержень из красной меди окружен нагревательным элементом, в котором нихромовая проволока намотана на трубчатый изолятор. Электрические паяльники бытовые согласно ГОСТу 7219 — 69 изготовляют мощностью 35, 50, 65, 90 и 120 вт.
Ультразвуковой паяльник, являющийся разновидностью электрического, получает сейчас распространение, его можно изготовить в учебных мастерских. Рабочую часть этого паяльника прикрепляют к магнитострикционному излучателю ультразвуковых колебаний, состоящему из никелевых пластин и окруженному обмоткой, питающейся от генератора ультразвуковой (20 ... 30 кгц) частоты; спираль служит нагревателем рабочей части. Эффект магнитострикции (изменение размеров при намагничивании) вызывает ультразвуковые колебания и в расплавляемом припое. Следствием этого является кавитация (нарушение сплошности расплавленного металла — пузырьки), разрушение пленки окислов и улучшение смачивания основного металла припоем.
По правилам техники безопасности напряжение питающего тока в учебных мастерских не должно превышать 36 в. Покупные паяльники, рассчитанные на 127... 220 в, следует переоборудовать. Работа электрическим паяльником производительнее и обеспечивает лучшее качество соединения, так как нагреваются спаиваемые места равномерно при постоянной температуре.
Паяние включает: а) выбор типа соединения; б) подготовку к паянию; в) выбор припоя и флюса; г) непосредственно паяние; д) обработку после паяния; е) контроль качества и испытание (при необходимости) соединения.
Выбор типа соединения определяется характером изделия. Так, мерные кружки и другие цилиндрические сосуды, воронки из тонкой жести имеют соединение взамок (с одинарным фальцевым швом), а иногда и шов внахлестку. В последнем случае края деталей накладывают друг на друга с напуском 2...5 мм. Когда нежелательно удваивать толщину металла паяного изделия, применяют стыковое соединение. Но из-за непрочности его используют редко (например, при соединении одножильных проводов, а также деталей под углом).
В подготовку изделия входит подгонка, очистка от грязи и жира соединяемых поверхностей и сборка для паяния.
Очищают напильниками, металлическими щетками, иногда шаберами, с последующей промывкой бензином или ацетоном. Шлифовальную шкурку применять нельзя, так как поверхность засаливается клеем Вместо промывки бензином можно обдуть воздухом. Необходимо учитывать, что припой лучше заполняет шероховатые поверхности, способствующие растеканию жидкого металла.
Выбор припоя и флюса обусловлены назначением соединяемых деталей и металлом, из которого они выполнены. Так, при паянии стальных, медных и латунных изделий допускается использование всех перечисленных оловянно-свинцовых припоев с учетом их особенностей. В качестве флюса удобнее всего использовать хлористый цинк, а для проводов — канифоль. При паянии алюминия и его сплавов применяют смеси, состоящие из хлористого цинка, хлористого аммония и фтористого натрия.
Техника паяния. У паяльника перед нагревом необходимо напильником зачистить до блеска грани клина рабочей части. Клин обслуживают — покрывают тонким слоем припоя. Для этого паяльник нагревают до появления слабой сине-зеленой окраски (температура 300 ... 400° С). Контролируют нагрев прикосновением к нашатырю (последний должен зашипеть и дымить). Паяльник обтирают тряпочкой, смоченной в растворе хлористого цинка. Затем клин прижимают к прутку или ленте припоя до начала плавления и куском нашатыря растирают по граням клина тонким слоем захваченные капельки припоя (при отсутствии нашатыря можно использовать камень хлористого натрия — каменную поваренную соль, как это рекомендуется в детском паяльном наборе).
Собственно паяние начинается с нанесения кисточкой флюса на соединяемые поверхности. Потом к ним прикладывают нагретый облуженный паяльник. По мере нагрева соединяемых поверхностей припой начинает стекать с паяльника, который следует перемещать вдоль будущего шва. Если шов длинный, рядом с жалом паяльника можно помещать конец прутка припоя для непрерывного снабжения им мест паяния (делать надо аккуратно, так как лишний припой сделает шов слишком толстым и непрочным).
Прекращают двигать паяльник сразу после заполнения шва ровным тонким слоем припоя.
После паяния шов промывают теплой водой.
Лужение. При лужении изделия из стали, меди и некоторых других металлов и сплавов покрывают тонкой пленкой олова или его сплавов со свинцом, сурьмой, кадмием.
Лудят при изготовлении белой жести (используемой в пищевой промышленности), вулканизации оплетки медных проводов, перед заливкой вкладышей подшипников баббитом, для защиты изделий от коррозии, чтобы повысить качество паяния и для придания красивого внешнего вида.
Наиболее просто лудить, например, отвертки и другой инструмент с целью предотвратить коррозию. Для этого стальной стержень отвертки механически очищают, смазывают травленой соляной кислотой и паяльником наносят припой, который растирают быстрым движением тряпочки, слегка смоченной в травленой соляной кислоте.
Лудить можно и горячим способом — погружением детали (изделия) в расплавленное олово, а также гальваностегическим способом — погружением детали в растворы, содержащие олово.