Резцы

Речь пойдет о профессиональном изготовлении высококачественных резцов по дереву.

Прежде всего, необходимо организовать рабочее место хотя бы в самом упрощенном варианте. Обязательно наличие наковальни. Желательно, чтобы она была массой примерно 100 кг, ровная, не разбитая и надежно укрепленная на массивной чурке, вкопанной в землю или забетонированной в грунте. Наковальня на столе или стуле, а также случайные "железки", обрезки рельса — все это несерьезно, да и небезопасно.

Понадобится пара кузнечных клещей длиной 0,5 м. Клещи проще всего сделать из стального прутка диаметром 12 мм.

Для изгиба заготовок можно использовать круглогубцы и обыкновенные пассатижи с проточенными полукруглыми канавками в губках.

Горн тоже обязателен. Обычно это стол с очагом, то есть с горновым гнездом для нагрева заготовок. В центре очага устроена фурма, через которую в очаг снизу подается воздух, обеспечивающий интенсивное горение угля.

Горн

Однако горн можно сделать и попроще. Каркас его сварен из стального уголка с шириной полки 40 мм, а на каркас установлены на заклепках панели из кровельного железа.

Основа горна — стальная плита 2 толщиной 18 мм. В ней профрезировано прямоугольное отверстие размером 80 х 150 мм для стальной фурмы 1 тоже толщиной 18 мм. Дабы фурма в отверстие не провалилась, стенки 3 отверстия имеют небольшую конусность. Отверстий в фурме диаметром 5 мм нужно сделать как можно больше.

Короб 4 — золонакопитель сварен из 4-миллиметровой стали и приварен к плите под фурмой. На трубе для подачи дутья вместо воздушной заслонки типа шибера можно с успехом использовать дюймовый водопроводный (паровой) кран. Дюймовой трубы для подачи дутья тоже достаточно. Наш горн, закрытый с трех сторон, имеет вытяжную трубу диаметром 250 мм и высотой около 4 м. Заслонки на дымовой трубе зимой на ночь закрываем.

В качестве нагнетателя подойдет пылесос, но лучше установить небольшой центробежный вентилятор. Уголь годится любой (даже древесный), только не очень крупный. Подойдет и "отсев". Желательно, чтобы уголь был немного влажным, так как такой уголь ровнее горит. Предпочтительнее, чтобы емкость с маслом для закалки находилась в самом горне — воздух будет чище, да и в работе удобнее.

Металл для резцов обычно подбирают листовой, причем без раковин. Желательно его предварительно и пошлифовать. Обычную углеродистую сталь для резцов лучше не применять: режущую кромку сформировать трудно, а если заготовка нагреется при заточке, вся работа пойдет насмарку. Неплохие резцы выходят из рамных пил толщиной 2-2,5 мм, можно для небольших резцов раскроить старую ножовку по дереву. И вообще очень важно определиться с каким-то конкретным классом стали, допустим, сделать запас стали 9ХМФ (она недефицитна) и работать только с ней. При этом в процессе работы подобрать для стали необходимые режимы закалки и отпуска (методом "тыка" или по справочнику) и не мучиться в дальнейшем с разными сталями от скальпелей и подшипников. Ведь при работе со сталью одного класса появится уверенность, что сделанное тобою изделие получится качественным.

Металл, из которого выполнены деревообрабатывающие инструменты (циркулярки, рамные пилы, ножи от рейсмусовых станков, ленточные полотна и т.п.) хорошо подходят для наших резцов. Рабочие поверхности их ровные, шлифованные. В конце концов, что предназначено резать дерево, то и должно это делать. И к тому же, как правило, стали, из которых изготовлены эти инструменты, имеют такие же режимы закалки и отпуска.

Для раскроя металла на заготовки понадобятся мощные ножницы. Хорошо, если у кого-то есть доступ к "гильотине". Бензорез-автоген в этом деле плохой помощник — от него при резке летят брызги, у заготовок получаются неровные края, в металле образуются микротрещины. Да и не любит легированная сталь такого обращения — коробится, ломается. В крайнем случае, можно обойтись и дедовским методом. Обыкновенную рамную пилу из стали 9ХМФ, 9ХФ, 9ХС и пр. рубят на наковальне зубилом, сделанным из сверла диаметром 25 мм (угол заточки — 90°). Металл размечают чертилкой и в несколько приемов прорубают лист почти на половину толщины. Далее лист переворачивают и по обратной стороне (следы зубила видны) наносят по этому следу удары острым носком слесарного молотка. В результате металл раскалывается, как стекло, причем получается достаточно ровная линия раскола.

Нужно учитывать, что металл, как и дерево, имеет волокна, вдоль которых и следует рубить. Поперек волокна рубить труднее. Труд каторжный, шумный и опасный, так как куски летят во все стороны. Но резцами той поры люди пользуются по сей день и на немецкий "Золинген" менять не собираются. Не столь красиво выглядят, но напильником не заточишь, словом, не "буржуйские" штучки на полгода интенсивной работы.

Итак, заготовки готовы и теперь можно придавать им нужную форму.

Если требуется сформировать полукруглую стамеску для ручной резьбы, то полоску металла нужной ширины общей длиной 110-150 мм укладывают в горн на разогревшийся уголь и равномерно нагревают всю заготовку примерно до 1150 °С (до соломенно-желтого цвета). Следует заметить, что легированные стали очень не любят крайностей термообработки: недогрев вызывает трещины, перегрев — крупнозернистость. Нагретую заготовку очень быстро переносят на матрицу, укладывают в нужный паз и с помощью пуансона и молотка придают заготовке форму желоба. Теперь она должна сама остыть. Никакой воды и прочего принудительного охлаждения. При формировании хвостовика тот конец заготовки, который вам меньше нравится, опять нагревают в горне до той же температуры (до 1150°С), затем его оконечную часть длиной 30-40 мм уплощают до толщины 6-7 мм. Уплощение осуществляют либо в небольших тисках, либо на наковальне молотком (последний способ не так аккуратен). Далее на наждаке хвостовик затачивают в виде конуса, рабочую часть будущего резца торцуют и затачивают под углом 20°. Впереди закалка, а пока несколько подробнее остановимся на конструкции матриц и пуансонов.

Как известно, матрица является частью штампа, которая имеет углубление, соответствующее по форме (или контуру) детали, которую нужно получить. Другой частью штампа служит пуансон, который давит на заготовку, находящуюся в матрице.

Штамп
а — матрица; б — пуансон

Собственно матрица — это стальная толстая плита с несколькими продольными углублениями различного профиля. Выполнить ее может любой фрезеровщик. Снизу к матрице приварен 4-гранный брусок, с помощью которого матрицу укрепляют на наковальне. Для изготовления резцов разного профиля более практично готовить для каждого изделия персональную матрицу.

Что касается пуансонов, то для полукруглых стамесок их делают из круглых металлических стержней, сформировав по всей длине каждого стержня площадку (лыску) для удара молотком. В качестве пуансонов для "штамповки" узких резцов приспосабливают ножеобразные пластины используемого металла. Для формирования резцов-уголков часто применяют большие трехгранные напильники, у которых стачивают насечку. Но при серийном производстве для такого пуансона желательна более "серьезная" сталь, нежели У7.

Все, что связано с закалкой, определяется классом стали. Если вам попалась неизвестная сталь, то надо найти справочник и "плясать" от указанных там режимов термообработки.

Если же вы предпочли "терзать" рамную отечественную пилу или дедовскую ножовку (не очень старую все же, так как раньше их делали из углеродистой стали), то опять, пожалуйста, нагрейте резец до тех же 1150 °С. Только в этот раз грейте не весь резец, а только его рабочую часть длиной 20-30 мм, после чего быстро погружайте ее в масло, интенсивно помешивая.

Вот и вся закалка, если не принимать во внимание почти стеклянную хрупкость вашего шедевра. Так что к работе закаленный резец явно не готов, и ему требуется еще отпуск.

Если ваша "партия" резцов состоит всего из одного экземпляра, отпустить его можно и на свечке. Достаточно зачистить выпуклую сторону резца до металлического блеска и нагреть внутреннюю поверхность рабочей части резца в пламени свечи. Нагрев ведут от периферии рабочей части к режущей кромке до 300 °С, т. е. до появления васильково-синего цвета побежалости. Попробуйте провести подобный отпуск.

Отпуск резца на пламени свечи

Если же партия резцов большая, а термопечи с термометром нет, то можно воспользоваться достаточно большой емкостью, наполнить ее минеральным маслом, загрузить в нее инструмент и нагреть обычным способом до кипения, то есть до 300 °С.

Далее резцы отмывают от масла, очищают от окалины, затачивают, доводят до ума, насаживают ручки. Для них можно использовать древесину маньчжурского ореха. Ручки получаются красивыми, легкими, прочными, а так как древесина хорошо впитывает пот с ладони, резец в руке не скользит.

Восковая мастика подчеркивает красоту текстуры древесины ореха.

Обжимные кольца на ручках можно делать из латуни или ставить железные фабричные.

Готовность резца к работе проверяют довольно простым способом. Если термообработка произведена правильно, то хороший напильник оставляет на внешней (выпуклой) стороне резца едва заметную бороздку. Если нет, значит сталь слишком хрупкая, так что отпуск придется повторить. Если же напильник пошел по резцу, как по маслу, то надо повторить и закалку, и отпуск.

Перед заточкой и доводкой режущей кромки не забудьте на полировальном круге с пастой ГОИ до зеркального блеска обработать внутреннюю поверхность резцов. Это залог того, что процесс всей доводки будет под контролем. Угол заточки лезвия 15-20°.

Как правильно паять

Чтобы с помощью пайки получить надежное качественное соединение, спаиваемые поверхности прежде всего необходимо очистить от оксидной пленки, а также от масляных и других загрязнений. Механическую очистку осуществляют шлифовальной шкуркой, напильником или шабером. В нашем конкретном случае, работая надфилем, постарайтесь, чтобы промежуток между краями обрезов был везде одинаков и не превышал 0,1-0,3 мм. Такой небольшой промежуток необходим для появления капиллярного давления, которое будет способствовать засасыванию припоя в промежуток.

Если на спаиваемых поверхностях имеются следы жира или масла, то их удаляют горячим раствором какой-либо щелочи, 10%-ным раствором соды.

Если очистить механическим способом деталь по какой-либо причине не удается, то детали протравливают в разведенных кислотах. Обычно для меди и ее сплавов берут 10 %-ный раствор соляной кислоты, который должен быть подогрет до 50-70 °С.

После очистки и подгонки деталей места спайки лудят. Предварительное лужение весьма важно, так как значительно повышает прочность и плотность шва. Конечно, в случае необходимости паяние ведут и по чистой поверхности (без предварительного лужения), но качество соединения будет более низким.

Для предварительного лужения применяется тот же припой, какой используют для "основного" паяния. Если, например, паять предполагают припоем марки ПОС 30 (припой оловянно-свинцовый, содержащий 30% олова), то и предварительное лужение должно вестить этим же припоем.

Перед паянием соединяемые детали обязательно скрепляют между собой, чтобы места соединений не расходились при сравнительно небольших механических воздействиях, например, при работе паяльником.

Самый простой способ скрепления деталей — обвязка их мягкой проволокой (лучше железной), сжатие струбцинками, загибом шва с образованием "замка".

Значительно облегчают паяние специальные вещества — флюсы, служащие для удаления оксидной пленки с поверхности припоя и паяемого материала. При этом одни флюсы применяют для пайки самых различных материалов, другие имеют узкоспециализированное назначение. Так, соляная кислота служит при пайке стальных или оцинкованных изделий, хлористый цинк (насыщенный раствор цинка в соляной кислоте) — деталей из стали, меди и латуни, нашатырь необходим для обслуживания жала паяльника, канифоль — для пайки проводов и соединений в электрических схемах.

Применять кислотные флюсы — хлористый цинк и нашатырь — для пайки электрических проводов не рекомендуется. Для подобных случаев более употребительны такие бескислотные флюсы, как канифоль или ее раствор в этиловом спирте.

Для удобного хранения и рационального расходования жидкого флюса нетрудно приспособить флакон от крема-краски для волос. Конец конусного колпачка такой тубы проткните по оси, например, булавкой. Отверстие диаметром 0,3-0,5 мм позволит наносить количество флюса, которое обеспечит экономный расход содержимого флакона и чистоту пайки. Емкость подойдет и для других жидкостей, необходимых в радиолюбительском деле.

Чтобы предотвратить испарение и загрязнение флюсов, отверстие "заглушите" подходящей по диаметру иглой или отрезком жесткой проволоки.

Флакон, приспособленный для хранения жидкого флюса

Золочение

Золочение изделий из стали, меди и других металлов и сплавов — дело не простое! Здесь как при приготовлении реактивов, так и при подготовке изделий к золочению требуется опыт. Малейшая неточность в технологии, крошечная ошибка в рецепте способны перечеркнуть не только результаты работы, но и безвозвратно уничтожить драгоценный металл. Поэтому для приобретения опыта, да и просто для перестраховки все предстоящие операции предварительно осмыслите и манипулируйте сначала с малыми количествами реактивов. Испорченные же растворы не выбрасывайте, а собирайте в отдельные емкости для возможной их регенерации, а также выделения золота.

Известно, что золото дает хорошее сцепление с основой из меди, латуни и серебра. А вот сплавы, содержащие никель (например, нержавеющая сталь), требуют особой подготовки, поэтому при золочении изделий из никеля на их поверхность обычно наносят подслой из меди.

Различают как гальванический, так и химический способы золочения. Но гальванику в домашних условиях осуществить очень сложно, так как для этого процесса потребуются специальное оборудование (гальваническая ванна; источник, позволяющий обеспечить ток плотностью 0,1-0,3 А/дм2, система подогрева электролита до 70-80°С), а также достаточно редкие реактивы — дорогие и ядовитые, которые в открытую продажу обычно не поступают.

Намного практичнее химические способы золочения. Правда, составы для химического золочения также включают в себя цианистые соединения, но не на основе ядовитого цианистого калия, а на основе безвредной желтой кровяной соли.

Основа всех рецептов для химического золочения — цианистое золото. Чтобы приготовить его, понадобится изготовить "царскую водку", то есть смесь концентрированных кислот: соляной HCl и азотной HNO3, взятых в соотношении 3 : 1 (по объему). Готовим "царскую водку" в фарфоровом сосуде. Помните, операция эта очень опасная! Берегите глаза, кожу и органы дыхания. Смешивание кислот обязательно проводите под вытяжкой или, в крайнем случае, на открытом воздухе. Готовую "царскую водку" выдерживают под крышкой сутки.

Далее готовим золото: золотой предмет расковываем в фольгу и режем на кусочки. Загружаем эти кусочки в "царскую водку" из расчета 1 г золота на 10 мл раствора и ждем, когда они растворятся (это может занять и 2-3 ч, и 2-3 суток — все зависит от крепости кислот и толщины кусочков фольги). Получившийся раствор сливаем с осадка. Собираем водяную баню и осторожно выпариваем раствор при 70-80 °С, помешивая его стеклянной палочкой, до получения густого "сиропа" темно-желтого цвета. Раствор нельзя перегревать, так как золото выпадет в нерастворимый осадок. Полученный "сироп", содержащий хлорное золото АuС13, и будем использовать как основу составов для предстоящего золочения.

Теперь займемся собственно раствором для химического золочения. Готовим в фарфоровой чашке емкостью 2-3 л (подойдет и 3-литровый стеклянный баллон, конечно, тщательно промытый) смесь из 2 л горячей (50-60°С) дистиллированной воды (или воды от "шубы" из морозильника холодильника), 15 г сиропа (хлорного золота), 65 г поташа (углекислого калия К2СО3), 65 г поваренной соли ("Экстра"). Предназначенный для золочения предмет тщательно очищаем от жира, прокипятив в стиральной соде или в 10-20%-ном растворе NaOH, и после промывки протравливаем в 25%-ной соляной кислоте, после чего опять промываем.

Остается в фарфоровую емкость налить нужное количество горячего (50-60°С) раствора для золочения, погрузить в раствор наше изделие и дотронуться до него цинковой палочкой. На поверхности изделия появляется слой золота. Изделие извлекаем, промываем и слегка полируем шерстяной тканью.

Существует и более простой способ золочения — натиранием, но нанесенный слой золота при этом получается тоньше.

Паста для натирания:

хлорное золото…………….10 г

желтая кровяная соль……...30 г

винный камень (кремортартар, КС4Н5О6)... .5 г

молотый мел (зубной порошок)…………….55 г

Добавим к смеси компонентов воду до образования кашицы, и шерстяной тряпочкой натираем этой кашицей предварительно обезжиренное, протравленное соляной кислотой и промытое в воде изделие.

В случае если золотое покрытие получится неровным, пятнистым, хорошо поможет делу предварительное меднение изделия.

Практичный способ химического меднения железа и стали заключается в следующем. Сначала изделие покрывают с помощью кисти раствором, состоящим из 20 г соляной кислоты, 20 г воды, 10 г хлористого цинка. Дают раствору стечь, после чего наносят второй состав (другой кистью), приготовленный из 10 г медного купороса и 160 г воды.

Когда готовят этот раствор, то выпадает осадок, и, чтобы его растворить, в состав добавляют нашатырный спирт.

Менее качественное меднение обеспечивает погружение предварительно протравленного железного (стального) изделия в раствор, содержащий 50 г медного купороса, 50 г 98%-ной концентрированной серной кислоты и 1 л воды. Не забудьте только, что необходимо кислоту лить в воду.

Как меднение, так и золочение можно производить в домашних условиях, но успех зависит от выполнения следующих требований:

• грамотное составление растворов;

• применение чистых реактивов;

• использование только дистиллированной воды;

• тщательная подготовка поверхности изделий;

• соблюдение температурного режима.

Поэтому перед тем как решиться на золочение, тщательно прикиньте свои возможности, и только найдя их достаточными, приступайте к делу.

Общеупотребительные названия и формулы примененных реактивов:

• поташ — углекислый калий К2СО3;

• желтая кровяная соль, желтое синь-кали — железосинеродистый калий K4[Fe(CN)6 • ЗН2О (с кислотами выделяет ядовитый цианистый водород, при прокаливании дает карбид железа, цианистый калий и азот, то есть требует особо осторожного обращения);

• хлорное золото — АuСl3 (желтые кристаллы), в водном растворе хлорного золота при 70°С выпадает нерастворимый осадок — золото;

• хлористый цинк — ZnCl2, гигроскопичен, едкий реактив;

• винный камень — кремортартар, КС4Н5О6;

• "царская водка" — смесь 3 частей концентрированной соляной кислоты с 1 частью концентрированной азотной кислоты;

• медный купорос — CuSO4 • 5Н2О.

Удаление ржавчины

На поверхности стальных изделий под действием кислорода воздуха, влаги и углекислого газа, то есть в результате коррозии, образуется рыхлая масса оксидов и гидрооксидов железа, называемая ржавчиной. Оксидные соединения на поверхности стали (в отличие от оксидов на поверхности некоторых других металлов, например, алюминия) не защищают металл от дальнейшего окисления, поэтому появление ржавчины нежелательно.

С ржавлением борются всеми возможными средствами: добавляют в сталь легирующие элементы, подвергают стальные изделия термообработке, наносят на них защитные покрытия. Понятно, последний способ самый доступный и наиболее распространенный. Однако, чтобы нанести такое защитное покрытие, поверхность изделия опять же надо очистить от ржавчины.

Мы рассмотрим достаточно эффективный способ удаления ржавчины с поверхности стальных изделий химическими методами, то есть травлением, которое обычно используется тогда, когда механические методы удаления ржавчины с поверхности нецелесообразны по техническим или экономическим причинам. При массовом производстве стальных деталей травление применяется очень широко, поскольку процесс этот весьма производителен и позволяет обрабатывать изделия любой толщины и конфигурации.

Травление сталей ведут, как правило, в растворах серной, соляной или фосфорной кислот в присутствии ингибиторов. Для очистки от ржавчины подходят и другие кислоты, но применять, например, лимонную кислоту — дорого, использование же азотной кислоты сопряжено с повышенной опасностью.

Роль ингибиторов заключается в торможении химических процессов при травлении и предотвращении растворения самого металла. Заметим, что концентрированная серная кислота не взаимодействует с углеродистой сталью, а фосфорная, удаляя ржавчину, фосфатирует поверхность, образуя на ней защитную пленку. Поэтому эти кислоты вообще-то могут использоваться и без ингибиторов, но на практике ингибиторы присутствуют почти во всех травящих растворах.

Процесс удаления ржавчины состоит из следующих последовательно выполняемых операций: обезжиривание, первая промывка водой, травление, вторая промывка водой, нейтрализация остатков травильного состава, третья окончательная промывка водой и сушка.

Обезжиривание поверхности (в сочетании с удалением всяких других загрязнителей) необходимо для обеспечения равномерного доступа травильного раствора к очищаемой поверхности (при наличии жировых или иных загрязнений травление будет неравномерным).

Практически все руководства рекомендуют обезжиривать поверхности органическими растворителями (и неэтилированным бензином тоже), но подобные водонерастворимые препараты достаточно трудно смываются водой, что часто приводит к неравномерному травлению.

Поэтому в домашних условиях для обезжиривания лучше пользоваться водными растворами синтетических моющих средств или просто горячим раствором соды.

После этого деталь промывают водой (первая промывка) и сразу — не высушивая — помещают в травильный раствор.

В таблице приведены составы наиболее употребительных травильных растворов и режимы травления. Имейте в виду, что в приведенных рецептах фигурирует серная кислота плотностью 1,84 г/см3, соляная кислота — 1,19 г/см3 и ортофосфорная кислота — 1,7 г/см3. В качестве ингибитора добавляют препарат БА-6 (смесь бензиламина и уротропина), наиболее эффективно проявляющий себя в растворе соляной кислоты, или катапин (парадодецилбензилпиридный хлорид), являющийся универсальным ингибитором.

Обрабатываемую деталь полностью погружают в травильный раствор и выдерживают в нем определенное время. Указанные здесь интервалы рабочих температур отвечают оптимальным условиям работы травильного раствора.

Время выдержки изделий в травильном растворе зависит не только от температуры раствора, но и от марки стали (время обработки, указанное в таблице, характерно для малоуглеродистых сталей).

Составы растворов и режимы травления углеродистой стали

№	Компоненты раствора	Концентрация раствора, г/л	Режим обработки
			температура, °С	время, мин
I	Серная кислота	200 - 250	60 - 80	10 - 30
	Ингибитор	1 - 5
II	Соляная кислота	30 -50	15 - 35	3 - 30
	Серная кислота	175 - 200
	Ингибитор	1 - 5
III	Соляная кислота	200 - 250	15 - 35	3 - 30
	Ингибитор	1 - 5
IV	Серная кислота	120 - 170	65 - 85	6 - 8
	Хлористый натрий	140 - 180
V	Серная кислота	125 - 200	15 - 35	50 - 60
	Хлористый натрий	30
VI	Присадка 4М	1 - 2	70 - 80	20 - 60
	Ортофосфорная кислота	100 - 150

Как видно из таблицы, не все растворы годятся для обработки изделий при комнатной температуре. Это не значит, что та же ортофосфорная кислота не будет "работать" при температуре 20-25°С. Она прекрасно удалит ржавчину и в этих условиях, но придется перемешивать раствор около поверхности изделия и увеличить время обработки.

Для удаления ржавчины с труднодоступных участков поверхности (при невозможности погружения детали в раствор) используют травильные пасты. Обратите внимание на то, что при получении этих паст сначала растворяют в воде производные целлюлозы, жидкое стекло и бумажную массу и только потом добавляют кислоты и формалин.

Три состава травильных паст на основе соляной кислоты для углеродистых сталей

Компоненты	Составы
	I	II	III
Соляная кислота, мл	500	500	500
Формалин, мл	40	40	40
Жидкое стекло, мл	50	50	50
Оксиэтилцеллюлоза, г	-	20	-
Карбоксиметилцеллюлоза, г	-	-	20
Бумажная масса, г	30	10	10
Вода, мл	500	500	500

Состав травильной пасты на основе ортофосфорной и серной кислот несколько сложнее:

кислота ортофосфорная…………..24 мл

кислота серная……………………..77 мл

контакт Петрова……………………5 г

ингибитор (катапин)……………….5 г

сульфитцеллюлозный щелок………146 г

инфузорная земля (трепел) ..............360 г

вода………………………………….170 мл

Пасты наносят деревянным или пластмассовым шпателем на очищаемую поверхность (после обезжиривания и первой промывки водой) слоем толщиной 1-3 мм. Время выдержки колеблется от 20 до 40 минут, но лучше проверять результаты травления визуально, удаляя шпателем часть пасты с очищаемой поверхности.

После травления следует вторая промывка водой, необходимая для удаления травильного раствора (или пасты).

Для нейтрализации остатков травильного состава чаще всего используют раствор нашатырного спирта (48% воды, 48% этилового спирта и примерно 2% нашатыря). Повторяем, данная операция необходима для полного удаления органических составляющих травильного раствора, в частности, ингибитора.

В процессе третьей и окончательной промывки нейтрализующий раствор удаляют струей воды.

В процессе сушки на воздухе на влажной поверхности стали образуется достаточно прочная (в первое время) оксидная пленка, а при использовании препаратов с фосфорной кислотой — прочная пленка из фосфатов, поэтому вытирать влажную поверхность не следует.

Ингибиторы применяют иногда не в составе травильных растворов или паст, а отдельно. Тогда их наносят на изделие после второй промывки.

Составы паст-ингибиторов

Компоненты	Составы
	I	II
Гидрат оксида натрия, г	-	9
Двухромовокислый натрий, г	40	23
Хромовокислый натрий, г	90	-
Сульфит-целлюлозный щелок, г	5	48
Инфузорная земля (трепел), г	800	380
Вода, мл	950	470

Как правило, после удаления ржавчины с поверхности на последнюю наносят защитное покрытие — углеродистая сталь недостаточно коррозионно устойчива и оставлять ее поверхность незащищенной нельзя.

Кроме приведенных составов существует много готовых препаратов, используемых в быту, в основном, для защиты кузова и других деталей автомобилей.

Чтобы ориентироваться в имеющихся в продаже препаратах, отметим, что одни из них только удаляют или преобразуют ржавчину, создавая на поверхности изделия фосфатированную пленку, поэтому применение подобных средств обязательно сопровождается последующей тщательной нейтрализацией их остатков и промывкой поверхности водой.

Другие препараты представляют собой модификаторы ржавчины и образуют на поверхности стали слой металлокомплексных соединений, позволяющий прочно закрепить на поверхности остатки ржавчины.

Такими модификаторами являются, например, "Автопреобразователь ржавчины" (ТУ 6-15-1218-80), средство "Феран" и некоторые другие. При этом "Феран" образует настолько стойкую пленку, что она даже служит в качестве самостоятельного (но все-таки временного!) защитного покрытия.

Еще более эффективны комбинированные грунтовки — преобразователи ржавчины, содержащие с своем составе полимерный пленкообразователь.

К таким грунтовкам относятся составы ВА-01 ГИСИ, ВА-0112, Э-К4-0184, Ферро-Барьер СП-1.

Чугун

В последнее время благодаря многочисленным публикациям, посвященным конструированию самодельных сварочных трансформаторов и выпрямителей для ручной сварки, у самодельщиков появилась возможность активнее использовать сварку (в быту, на приусадебном участке, в фермерском хозяйстве). Кроме того, в продаже появились множество малогабаритных источников питания сварочной дуги, причем как отечественного, так и зарубежного производства.

Итак, предположим, что оборудование у вас имеется, навыки в зажигании сварочной дуги и поддержании ее устойчивого горения отработаны, приемы наложения сварных швов в различных пространственных положениях освоены... Осталось выяснить, чем сваривать и как сваривать? И если сварку большинства сталей в бытовых условиях осуществить достаточно просто, и, самое главное, необходимые сварочные электроды сейчас всегда бывают в продаже, то со сваркой чугуна, являющегося наряду со сталью одним из основных конструкционных материалов в машиностроении, возникают проблемы.

Чугун — это железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода превышает 2,14%. Высокое содержание углерода в чугуне приводит к тому, что в отличие от сталей углерод в чугуне находится в свободном состоянии. Например, в наиболее широко распространенном сером чугуне углерод существует в виде включений графита (вспомним, что чугун мажется), обуславливающем его низкую пластичность, невысокую прочность и плохую свариваемость.

Сварщики-практики считают, что свариваемость чугуна в основном связана со строением структуры чугуна в изломе. Так, чугуны, имеющие мелкозернистый излом светло-серого цвета, свариваются легче, чем чугуны, у которых излом характеризуется крупнозернистой структурой и имеет темно-серый или, что еще хуже, черный цвет. Практически не поддаются сварке промасленные чугуны, а также чугуны, подвергавшиеся воздействию агрессивных сред.

Главная беда при сварке чугуна — низкое качество сваренного соединения, что связано с интенсивной закалкой металла в зоне сварного шва, то есть с повышением хрупкости металла в этой зоне.

В условиях производства электродуговую сварку чугуна осуществляют горячим методом, при котором производится предварительный нагрев свариваемых деталей до температуры 600-650°С. Существует и холодный метод, когда детали перед сваркой нагревают совсем не сильно (до температуры 150— 250°С) или вообще не нагревают.

В обычных условиях, когда специальное нагревательное оборудование отсутствует, а потребность в сварке чугунных деталей носит эпизодический характер, более подходящей является холодная сварка чугуна специальными электродами.

В промышленности широкое применение для сварки чугуна без нагрева нашли электроды ОЗЧ-2 с медным стержнем, покрытым специальным составом, и электроды МНЧ-2 со стержнем из сплава никеля, меди, железа и марганца (монельметалла). Металл, наплавленный электродами МНЧ-2, лучше поддается обработке резанием, однако эти электроды весьма дефицитны и дороги. Электроды марки ОЗЧ-2 дешевле, к тому же их сравнительно легко изготовить самостоятельно.

Как уже говорилось, электрод ОЗЧ-2 представляет из себя медный стержень с электродным покрытием, содержащим железный порошок — 50%, мрамор — 27%, плавиковый шпат — 7%, кварц — 4,5%, ферромарганец — 2,5%, ферротитан — 6%, ферросилиций — 2,5%, соду — 0,5% (по массе). Не надо пугаться большого числа компонентов, поскольку при изготовлении самодельных электродов можно воспользоваться готовым покрытием от широко распространенных электродов для сварки стали. Например, для сварки чугуна постоянным током подойдет покрытие электродов марки УОНИ-13/55 или ОЗС-2, а для сварки переменным током — покрытие электродов АНО-4 или АНО-5.

Порядок изготовления электродов для сварки чугуна следующий. Отрезки медной проволоки (медь марок М2, МЗ и др.) диаметром 3-5 мм и длиной около 450 мм непосредственно перед нанесением на них покрытия зачищают наждачной бумагой и обезжиривают каким-либо органическим растворителем. С соответствующих стальных сварочных электродов скалывают покрытие, измельчают его и смешивают в пропорции 1:1 (по массе) с железным порошком или мелкими стальными опилками. Затем все тщательно перемешивают с жидким стеклом (к сухой смеси компонентов добавляют около 30% водного раствора жидкого стекла, то есть силикатного клея). В полученную сметанообразную массу вертикально окунают подготовленные отрезки медной проволоки и медленно (желательно с постоянной скоростью) извлекают из обмазочной массы, дав стечь ее излишкам. Толщина слоя покрытия в этом случае должна составить 1,5-2 мм. Далее электроды сначала сушат на воздухе в вертикальном положении, а потом прокаливают при температуре 200-250°С, используя для этого, например, духовку кухонной плиты.

Сварку самодельными электродами ведут короткой дугой, причем при использовании постоянного тока — на обратной полярности ("+" на электроде). Обязательны перерывы в работе для охлаждения детали до температуры 50-60°С. Значение сварочного тока при диаметрах электрода 3-5 мм составляет 90-180 А. Для обеспечения качественной сварки шов накладывают короткими участками длиной по 30-50 мм и сразу после сварки проковывают (практика показала, что тщательная проковка металла предотвращает появление трещин в сварном шве).

Если нет времени или желания заниматься изготовлением электродов, неплохие результаты в бытовых условиях обеспечит сварка чугуна комбинированными медно-стальными электродами. Последние делают, навивая поверх электрода (с покрытием), предназначенного для варки стали (УОНИ 13/45, АНО-4 и др.), спираль из медной или латунной проволоки диаметром 1,5-2 мм (масса этой спирали должна быть примерно в 4-5 раз больше массы стального стержня используемого электрода).

При сварке комбинированным электродом, как и вообще при холодной сварке, нельзя допускать сильного разогрева свариваемых деталей, поэтому процесс ведут на минимально возможном сварочном токе короткими участками "вразброс" (с обязательной проковкой полученных швов молотком) и, конечно, с перерывами для остывания обрабатываемой детали.

Следует, наверное, сказать несколько слов и о газопламенной сварке чугуна. Ведь этот способ является одним из наиболее надежных, особенно при сварке серого чугуна, причем здесь можно обойтись без специальных сварочных материалов, хотя некоторое оборудование все-таки потребуется.

При газопламенной сварке легко осуществить более медленный и равномерный нагрев (или охлаждение) детали. В результате в металле сварного шва и на границах шва воздаются более благоприятные условия для графитизации углерода, уменьшается вероятность возникновения внутренних напряжений и появления трещин.

Однако газопламенную сварку обычно проводят с подогревом детали. Местный подогрев ведут пламенем горелки непосредственно перед сваркой, общий подогрев как и при горячем методе электродуговой сварки, выполняют в специальных печах. В качестве присадочного металла используют литые чугунные прутки. Сварку ведут нормальным или науглероживающим пламенем, применяя флюс из буры или смеси: буры — 56%, соды и поташа — по 22% . (по массе).

Хорошие результаты дает сварка-пайка чугуна газовым пламенем с применением прутка из латуни, у которой температура плавления ниже, чем у чугуна. Процесс осуществляют с применением флюса из буры или смеси буры и борной кислоты (взятых в равных количествах).

Кромки трещины, разделанные под угол 70-80°, нагревают до температуры 850-900 °С (цвет светло-красного каления), посыпают флюсом и с помощью латунного прутка облуживают кромки. После этого всю разделку заполняют латунью, не расплавляя чугуна.

Учтите, перед началом сварки (независимо от способа сварки) всегда выполняют подготовку (скашивание) кромок соединяемых деталей или разделку дефектных мест.

Скашивают кромки вручную слесарным зубилом или переносным наждачным кругом с гибким валом. Во избежание отколов чугун срубают тонкими слоями, так что толщина стружки не должна превышать 0,8-1 мм.

Разделку дефектных мест до чистого металла производят с помощью зубил, сверл, шаберов, шарошек, размеры которых зависят от размеров и характера дефекта, формы детали и необходимости создания удобных условий для работы.

Виды разделки сквозных трещин

При разделке дефектных мест на чугунных деталях надо руководствоваться следующими правилами:

• разделку ведут строго по трещине;

• несквозные трещины на расстоянии 8-10 мм от их концов засверливают сверлом диаметром на 1-2 мм большим ширины трещины и вырубают их до сплошного металла;

• сквозные трещины разделывают (в зависимости от толщины металла и удобства выполнения разделки и сварки) с одной или двух сторон (V-образ-ная и Х-образная разделки). Места окончания трещин также предварительно засверливают;

• на трещины, расположенные близко друг к другу, обычно наваривают заплату, как на пробоину.

При заварочном ремонте пробоины ее края выравнивают, срубая зубилом остроугольные выступы. Поверхность детали на расстоянии 25-30 мм от краев пробоины зачищают наждачным кругом. Затем вырезают необходимой формы и толщины заплату из листовой низкоуглеродистой стали (заплата должна перекрывать пробоину на 15-20 мм со всех сторон).

Для уменьшения напряжений, возникающих в материале при сварке, у заплаты отбортовывают края на угол 20-30°.

Размещение заплаты на поверхности детали

Заплату укладывают на ремонтируемую деталь отбортовкой к чугуну и приваривают внахлестку.

Изношенные резьбовые отверстия реставрируют, устанавливая на их место резьбовые пробки, изготовленные из того же материала, что и сама деталь. Для этого изношенное отверстие рассверливают сверлом большого диаметра, нарезают в нем резьбу и ввертывают в новую резьбу специально изготовленную для этого резьбовую пробку. Затем пробку обваривают по торцу кольцевым швом, сверлят в ней нужное отверстие и нарезают в ней "родную" резьбу.

Если установить резьбовую пробку в изношенное отверстие не удается, необходимо, разделав кромки отверстия, заплавить его заподлицо с поверхностью детали, поле чего просверлить в детали новое отверстие и нарезать нужную резьбу.

И, конечно, в наплавленном металле не должно быть сквозных трещин, пор, непроваров или прожогов. Обнаруженные дефектные участки удаляют механическим путем и вновь заваривают с соблюдением всех вышеперечисленных рекомендаций.

Термитный карандаш с затравкой

Самодельные термитные карандаши ("электроды") применимы для сварки металлических конструкций в полевых условиях, то есть в местах, где нет подходящих источников энергии (на даче, в доме, в дороге). Особенно они нужны каждому автомобилисту и мотоциклисту, которым рекомендуется всегда иметь их в своем арсенале.

Конструкция термитного карандаша
1 — стальная проволока; 2 — опилки алюминия; 3 — затравка

Основу самодельного "электрода" представляет отрезок проволоки из обычной углеродистой стали самого низкого качества (содержание углерода менее 0,22%). Диаметр проволоки (2-5 мм) зависит от толщины свариваемых деталей. Сам термит состоит из 23% опилок алюминия (силумин не подходит!) и 77% железной окалины, размеры частиц которой не должны превышать 0,5 мм. Алюминиевые пилки вполне заменяет алюминиевая пудра для получения краски "серебрянки". Окалину и опилки (пудру) связывают клеем (БФ-2, "Момент"). С одной стороны термитного карандаша наносится затравка, выполняющая роль серы на обычных спичках. Она состоит из 2 частей бертолетовой соли (КСlО3) и 1 части мелких алюминиевых опилок (части берут по массе). Связующее для бертолетовой соли и алюминиевых опилок то же, что и для термита электрода. Для формирования термитного карандаша всё три компонента — окалина, опилки и клей — хорошо перемешивают в стеклянной или глиняной посуде, после чего полученную сметанобразную массу равномерно наносят на подготовленный отрезок проволоки обыкновенной палочкой или же вращают проволоку над посудой, понемногу "накручивая" на нее термитный состав.

Нетрудно сделать и нехитрое приспособление-форму для получения сразу десятка "электродов". На деревянное основание прибивают подходящую алюминиевую гофрированную полоску. К торцам формы плотно прижимают две алюминиевые "стенки", в которых предусмотрены отверстия для установки проволочных стержней термитных карандашей.

Приспособление-форма для изготовления электродов
1 — проволока; 2 — форма (гофрированный алюминий); 3 — стенка

Внутренняя поверхность формы смазывается разделительным составом, содержащим керосин — 65% (по массе) и парафин (стеарин) — 35%.

Когда разделительный состав высохнет, в отверстия "стенок" вставляют проволочные стержни и секции формы заполняют смесью окалина-опилки-клей. Как только термитная масса высохнет, на карандашах по той же технологии формируют головки из смеси затравки. Готовые стержни заворачивают в бумагу.

При сварке термитным карандашом пользуются держалкой (как у электросварщиков), надевая обязательно очки с темными стеклами. Один совет: лучше изготовить еще и запасные затравки, чтобы не выбрасывать стержни, если по какой-либо причине сварка прекращена, а длина стержня еще достаточно большая.

Бертолетова соль заменяется следующими составами:

мелкие алюминиевые опилки (пудра) и перхлорат калия (КСlO4) в соотношении 1:2 (по массе) или те же опилки с перекисью бария (ВаО2) в соотношении 1:5 (по массе).