Какие материалы можно обрабатывать на маленьких станках

Материалы

Когда заходит разговор о маленьких станочках, часто возникает вопрос, могут ли эти станки обрабатывать сталь или их возможностей хватает только на обработку пластиков и цветных металлов. Здесь нужно определиться, о какой стали идёт речь, так как сталь бывает очень и очень разной.

Например, Ст.3 (Ст.10). Это самый простой материал, из него изготавливают обычные гвозди. Иногда такую сталь называют "простое железо". Вот это простое железо достаточно мягкое и обрабатывается даже легче, чем некоторые виды цветных металлов и сплавов. И вполне "по зубам" маленькому станку. Но это не очень интересный материал, деталь будет мягкой, невысокой прочности, поверхность после обработки получается не очень качественная.

На самом деле вопрос о возможной обработке стали имеет скрытый подтекст и звучит примерно так: можно ли в домашних условиях с помощью маленького станка изготовить прочную качественную стальную деталь, сравнимую по свойствам с деталями, изготовленными на настоящем заводе, в настоящих производственных условиях?

Попробуем разобраться. Изготовление деталей из стали обычно не ограничивается токарной или фрезерной обработкой. Чаще стальные детали наряду со станочной обработкой подвергаются термообработке. Термообработка стали - достаточно серьёзный процесс, серьёзная наука, с множеством своих секретов и методов. Только от одних терминов из этой области голова кругом пойдёт: аустенит, мартенсит, эвтектоида, интерметаллиды…

К счастью, глубоко влезать в теорию нам и не нужно. Причина простая - в домашних условиях мы не сможем нагреть сталь до такой высокой температуры, чтобы в полной мере применить возможности термообработки. Например, если требуется несколько часов выдерживать детальку при температуре около 1000 градусов - это уже процедура не для домашней мастерской. Но это вовсе не значит, что термообработка на кухне совсем невозможна. Просто из всех методов придётся оставить только те, которые можно исполнить на кухонной газовой плите.

Небольшие детали вполне можно нагреть на газовой плите до температуры около 800-900 градусов. И если использовать именно те марки стали, которым этой температуры будет достаточно, то у нас всё получится. Кроме того, желательно обойтись без длительной выдержки при высокой температуре и без очень строгого соблюдения температуры, чтобы достаточно было определять её "на глазок".

Если выбирать сталь ещё и с учётом её доступности, то из большого числа различных марок останется практически одна группа: углеродистая инструментальная сталь марок У7-У13. Эти марки стали дёшевы, могут быть закалены до высокой твёрдости. Основной их недостаток - маленькая глубина закалки: в воде около 10-15 мм, а в масле - не больше 5 мм. Но так как детали у нас небольшие, то на этот недостаток мы не обращаем внимания. Второй недостаток - потеря твёрдости при уже не очень сильном нагреве - при 200-300 градусах закаленная сталь уже начнёт терять свои свойства.

Из сталей У7-У13 изготавливаются многие ручные инструменты, например напильники, рашпили, надфили, зубила. Эти инструменты (старые, ржавые, сломанные) можно легко найти почти за бесценок и они станут отличными заготовками для будущих ответственных деталей.

Перед обработкой на станке заготовку нужно отжечь, чтобы она потеряла свою твёрдость. Для этого отрезаем болгаркой от старого напильника кусочек нужного размера, нагреваем его до красна и засовываем в консервную банку с сухим песком для медленного остывания. Через полчаса достаём заготовку и можем её обрабатывать - пилить, точить, фрезеровать, нарезать резьбу.

После механической обработки готовую деталь закаливаем до максимальной твёрдости. Нагреваем до красна и остужаем в воде. Переносить деталь в воду надо быстро, поэтому вода должна быть рядом с газовой плитой. Кроме того, вода вокруг детали сразу закипит, и образовавшаяся паровая оболочка помешает резкому охлаждению. Поэтому, опустив деталь в воду, двигаем деталь в воде туда-сюда, чтобы пар не мешал. Остывшая деталь будет максимально твёрдой и хрупкой. В таком состоянии деталь почти никогда не используется и обычно требует отпуска до требуемой твёрдости. Но бывают исключения. Например, если из старого напильника изготавливается шабер (инструмент для финишной чистовой обработки), то такой шабер не отпускается и остаётся в максимально возможном твёрдом состоянии. А так как напильники после закалки отпускаются, то для достижения наивысшей твёрдости шабер из напильника желательно закалить повторно и оставить без отпуска. 

Перед отпуском нужно небольшой участок детали зачистить мелкой наждачной бумагой от окалины до блеска. На этом участке при отпуске будем контролировать "цвет побежалости". Неторопливо нагревая деталь, смотрим, как на зачищенном металле появляется и меняется цвет побежалости. Нужно уловить момент перехода от фиолетового к соломенно-жёлтому. Прекращение нагрева при фиолетовом оставит твёрдость побольше. А если остановим нагрев при жёлтом - получим твёрдость чуть меньше, но зато и хрупкость меньше. Если деталь очень маленькая, то её удобнее нагревать, временно соединив с деталью побольше, чтобы они вместе нагревались и охлаждались.

У меня личного опыта термообработки пока немного, и основная часть вышесказанного - небольшая компиляция из нескольких источников. Но для проверки этих рецептов я взял надфиль и сделал его отжиг. После отжига без труда разрезал надфиль на части обычной ножовкой по металлу. Остаток надфиля снова закалил - и он снова стал твердым, как и был вначале. Позднее закаливал и другие детали из стали У8А и результатами остался доволен.

При термообработке небольших деталей удобно пользоваться ручной газовой горелкой с баллончиком. Этой штукой хорошо не только птицу в домашних условиях опаливать, но и нагревать разные железки. Баллончика с газом хватает надолго. Лучше использовать 200г - удобнее в работе...

Или применить классический прибор для нагрева - бензиновую паяльную лампу. Но работать с такой штукой всё же лучше на улице, а не дома.

 

В качестве заготовок для разных деталей иногда используется строительная арматура. Нужно знать, что разные виды арматуры изготавливаются из сталей самых разных марок - от низкосортных сталей Ст.3 до качественных углеродистых сталей. Поэтому, планируя к использованию неизвестный пруток арматуры, нужно предварительно попробовать закалить его небольшой отрезок и посмотреть на полученный результат домашней термообработки. Кстати, низкосортные стали, типа Ст.3, никак не закаливаются. Термоупрочняется только высокосортная сталь.

В поисках подходящей горелки сделал большой поход по местным магазинам. В инструментальных магазинах на тот момент ничего не нашлось, кроме специальных, достаточно дорогих газовых баллончиков с газом разной температуры горения. Но без горелок. Выручила вот такая штука:

простейшая китайская горелка, надеваемая сверху на бытовой газовый баллончик. Цена 250 рублей. Эта китайская горелка оказалась вполне подходящей для моих целей - термообработка небольших деталей из углеродистой стали У8А. И отжиг и закалка получилась нормально. Клапан регулируется хорошо, мягко.

  В продаже встречается и горелка-карандаш, как на картинке, у меня есть, им даже можно немного "помочь" нагреву на газовой плите, но мощность нагрева совсем маленькая.

Ещё один тип газовой горелки. Отзывы о ней положительные. И паять ей хорошо, и для мелкого нагрева годится.

А вот для отпуска закалённой детали я использую нагрев на газовой плите, так показалось удобнее и точнее, чтобы греть помедленней и не пропустить нужный цвет побежалости. Отпуск можно и на электроплитке делать, и в духовке. Ну и самой горелкой тоже можно.

Если нужно закалить совсем мелкую детальку, можно попробовать способ, которым пользуются часовых дел мастера: нагрев детали в пламени свечи и закалка окунанием в расплавленный воск этой же самой свечи. Получается что-то похожее на закалку и отпуск одновременно.

Выяснить приблизительно качество стали до того, как возьметесь за обработку, можно так - посмотрите, какие искры высекаются из металла на электроточиле, и сравните с искрами от примерно известной стали.

Для медленного остывания при отжиге детали удобно после нагрева до красна засунуть деталь в консервную банку с подогретым на плите сухим песком. Чем дольше заготовка будет остывать - тем лучше. Но при этом не берите банку с припаянным дном - отвалится.

Рекомендую очень интересную книжку для кустарей времен конца НЭПа: А.Г. Бродерсен, "Производственная техно-химическая рецептура", Москва, Госиздат, 1931г., переиздана в 1994г. Сейчас она уже есть в Интернете, можно скачать

http://lib.canmos.ru/bookinfo.php?file=3652.

Масса интересных и довольно простых рецептов, и не только по металлу. Правда, с непривычки трудно разбираться в принятых тогда терминах, например, что желтая кровяная соль - это железисто-синеродистый калий.

Ориентировочные розничные цены за килограмм материала (пруток) (2007г. – прим.):

Сталь 30Х13

60 руб.

Сталь У8А

120 руб.

Нерж.ст. 14Х17Н2

160 руб.

Нерж.ст. 08Х18Н10Т  

200 руб.

Дюраль Д16Т

200 руб.

Бронза БрОЦС5-5-5

320 руб.

Бронза БрАЖ9-4

330 руб.

Латунь ЛС59-1

290 руб.

Латунь Л63

340 руб.

Фторопласт Ф-4

550 руб.

13.08.2019

Источник: Маленькие станки Васильев Е.