ГОРЯЧЯЯ ПОСАДКА И ТЕРМООБРАБОТКА

ГЛАВНОЕ — НЕ ПЕРЕГРЕТЬ

Бытовую плиту с духовкой можно встретить во многих автосервисах средней руки. Но вместо пирогов на противень там укладывают запчасти: шатуны, запорные кольца, шкивы. В автомобиле немало уз­лов с так называемой горячей посадкой:

их собирают, когда деталь с отверстием разогрета и поэтому надевается на вал свободно; остынув, она зажимает его с ог­ромной силой. В «Жигулях», например, так вставляют поршневой палец в шатун, надевают венец на маховик, запорное кольцо подшипника на заднюю полуось.

С непривычной работой духовка справ­ляется. Слишком высокие температуры здесь не только не нужны, но и вредны: от перегрева может нарушиться структура металла, снизится его прочность. А реко­мендуемые 240-300°С хорошая духовка выдает без проблем. И если пироги в ней получались румяные со всех сторон, то и деталям местный перегрев не грозит. А вот «умельцы», нагревающие шатуны га­зовой горелкой или паяльной лампой, ри­скуют с одного бока их перегреть, а с дру­гого — недогреть. Впрочем, небольшие детали вроде запорного кольца полуоси можно греть и горелкой, но только через стальной лист — так равномернее нагрев, да и держать деталь на весу не нужно. Правда, температуру придется определять на глазок.

Ориентировочно ее оценивают по цве­там побежалости стали (табл. 1). Но это удается лишь на свежем срезе: перед на­греванием мелким напильником зачищают небольшой участок металла. Точнее тем­пературу определяют, поднося к поверх­ности детали проволоку из металла или сплава с известной температурой плавле­ния (табл. 2). Нужно только следить, что­бы ее не касалось открытое пламя. Этот метод пригоден и для калибровки термо­биметаллического  термометра  печи, обычно не отличающегося точностью. Но лучше использовать термопару, располо­жив ее рядом с нагреваемыми деталями. Впрочем, для аккуратных мастеров подой­дет и ртутный термометр — некоторые рас­считаны на температуру до 360°С. Такие пригодятся и для термообработки — о ней речь впереди.

МОРОЗ В СТАКАНЕ

Собирать узел с горячей посадкой нуж­но быстро: чуть зазевался — и деталь «прихватило». Тогда без пресса (а иногда и без новой детали!) не обойтись. Чем больше разность температур, тем больше времени в запасе (хотя в любом случае речь идет о секундах). Но если нагревать металл выше допустимого предела нельзя, то охлаждать не возбраняется. Хорошо, когда на улице сибирский мороз или под рукой есть промышленный холодильник. Впрочем, и летом без всякого холодиль­ника можно получить -70°С. Для этого понадобятся дешевые и доступные реак­тивы — ацетон и сухой лед (твердая угле­кислота). В стакан или термос (если не бо­итесь его разбить, уронив поршневой па­лец) наливаем ацетон и бросаем сухой лед, пока он не перестанет вспениваться. Несколько кусочков углекислоты должны плавать в смеси, чтобы компенсировать ее разогрев при погружении деталей.

«Холодная посадка» используется и как самостоятельный метод, в частности, при установке направляющих втулок клапанов в головку цилиндров некоторых иномарок. Алюминиевую головку сильно греть нель­зя; к тому же при слабом, но неравномер­ном нагреве ее может «повести». Поэтому ее не нагревают, а охлаждают втулки в жидком азоте с температурой кипения -196°С: после этого они входят в отвер­стия без малейшего усилия.

dhdhudhndhnydhdhndh39

Муфельная печь 3,5 кВт, максимальная темпера­тура 1000°С.

 ТАБЛИЦА 1. ЦВЕТА ПОБЕЖАЛОСТИ СТАЛИ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ИМ ТЕМПЕРАТУРЫ

Цвет побежалости

Температура, °С

Бледно-желтый

210

Светло-желтый

220

Желтый

230

Темно-желтый

240

Коричневый

255

Коричнево-красный

265

Фиолетовый

285

Темно-синий

300

Светло-синий

325

Серый

330

 

ЗАКАЛЯЕТСЯ НЕ ТОЛЬКО СТАЛЬ

Заниматься настоящей термообработ­кой автомеханику приходится нечасто. В основном речь идет о собственном инст­рументе и мелких, но редких деталях, ко­торые приходится изготавливать самосто­ятельно: пружинки, скобочки, прокладки.

 

Для этого бытовой плиты уже недостаточ­но, потребуется так называемая муфель­ная печь с температурой не ниже 800°С (фото 1). Впрочем, для неответственных деталей сойдет и бытовая газовая горелка, но ожидать высокого качества в этом слу­чае не приходится. Определить температу­ру нагрева стали можно по цвету каления (табл. 3).

Чтобы закаленная деталь стала пригод­ной для обработки, ее приходится отжи­гать. После отжига металл приобретает пластичность и мягкость: его можно гнуть, ковать, вытягивать, пилить. Попытка со­гнуть неотожженную закаленную заготов­ку обычно заканчивается поломкой. Отжи­гом исправляют ошибки предыдущей за­калки, снимают напряжения, возникшие после обработки металла.

Порой отжиг происходит и при заточке инструмента. Стоит посильнее нажать, как кромка стамески или ножа возле точиль­ного камня начинает светиться, а участки вокруг синеют. Долго такой инструмент не проработает — металл утратил твердость.

Для отжига стальные изделия нагрева­ют до 600-650°С (цвет каления коричне­во-красный) и охлаждают вместе с печью.

 

ТАБЛИЦА 2. ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Материал

Температура,'С

Припой ПОСК-50

145

Припой ПОС-61

190

Олово

232

Припой ПОС-40

235

Припой ПОС-18

277

Свинец

327

Цинк

419

Алюминий

660

Серебро

960

Медь

1083

Железо

1535

dhdhudhndhnydhdhndh40

Латунь нагревают до 500°С и охлаждают на воздухе. Чтобы сделать мягкой медную прокладку, ее  нагревают докрасна (600°С), а затем опускают в воду. Дюралюминий же требует более низкой темпе­ратуры — всего 350°С и охлаждения на воздухе.

При резком охлаждении нагретой стали происходит ее закалка: повышаются твердость, прочность, износостойкость. Но та­кой обработке поддаются не все стали. Малоуглеродистые, с содержанием угле­рода менее 0,2% (Ст-20 и ниже) закалка практически «не берет». Наоборот, высокоуглеродистые ( в маркировке первая буква «У») закаливается отлично. Впрочем, при каждом нагревании до высоких температур в стали снижается содержание углерода – он выгорает. Поэтому множество циклов отжига и закалки только испортят деталь.

Для закалки инструментальную сталь нагревают до 750-760 С (цвет каления темно-вишнево-красный, фото 2), конструкционную – до 880-900 С ( цвет кале­ния светло-красный), нержавейку — до 1050—1100'С. Нагревать до температуры 450-500°С лучше постепенно, особенно массивные детали, чтобы в них не возник­ло трещин. Но и долго держать их в печи нет смысла — выгорает ценный углерод. Вполне достаточно 10-15 минут. Охлаж­дать лучше в масле (фото 3); при этом деталь «воронится» — покрывается защитной пленкой окислов. Впрочем, подойдет и соленая вода. Главное — не искривить деталь по дороге от печи к ванне. Бывает, пружина, зацепившись за край, разом превращается в абстрактную композицию. Выправлять такую бесполезно.

Выдержка закаленной стали при относи­тельно невысоких температурах называется отпуском. Без него деталь была бы слишком хрупкой. Для  чертилки это не так уж важно, а для пружины не годится. Режим отпуска сильно влияет на свойства материала. Низкотемпературный (150-200 С) отпуск снижает хрупкость, но практически не сказывается на  твердости. Он подойдет для разметочного и режущего инструмента. Среднетемпературный обеспечивает хоро­шие упругие свойства и износостойкость при незначительной потере твердости. Так, пружины после закалки выдерживают в пе­чи 20-30 мин. при 300-320°С (точная тем­пература и время подбираются экспери­ментально). Нагреванием до 500-600°С снимают внутренние напряжения и повы­шают пластичность изделия.

Закаливаются и цветные металлы. Медь нагревают до 400°С и охлаждают на воз­духе. Дюралюминий при той же темпера­туре опускают в холодную воду. Вначале пластичный, он через несколько дней ста­новится твердым и хрупким. А определить температуру нагрева поможет полоска медной фольги, положенной на деталь, — если около 400°С, над ней вспыхивает зе­леноватое пламя.

 

ТАБЛИЦА 3. Цвета каления стали и соответствующие им температуры.

 

Цвет каления                           температура, С

Темно-коричневый                           530-570

(виден только в темноте)     

Коричнево-красный                          580-650      

Темно-красный                                  650-730

Темно-вишнево-красный                 730-770       

Вишнево-красный                             770-800   

Светло-вишнево-красный                 800-830

Светло-красный                                 830-900   

Оранжевый                                         900-1050     

Темно-желтый                                   1050—1150   

Соломенно-желтый                           1150—1200

Лимонный                                          1200—1400

Белый                                                  1400