§ 38. Правка и гибка металла [1981 Флёров А.В. – Материаловедение и технология художественной обработки металлов]

Рубка металла. Рубка металла применяется в тех случаях, когда по условиям производства станочная обработка трудновыполнима или нерациональна. В зависимости от качества поступающих на слесарную обработку деталей и назначения выполняемых операций рубка производится для удаления заусенцев и кромок на литых и штампованных деталях, для прорубания смазочных и шпоночных канавок, для вырубки раковин и т. д.

Операцию рубки слесарю приходится выполнять также при отрубке металлической заготовки от прутков, полос, листов, при изготовлении прокладок, при зачистке сварочных швов и т. д. Точность, получаемая при рубке, колеблется в пределах 0,5—1 мм.

Рубка производится при неподвижном положении обрабатываемой детали, при этом целесообразно закреплять ее в тисках. Рубка громоздких деталей может производиться на плите, наковальне, на полу или по месту их расположения без дополнительного крепления.

В качестве ударного инструмента при рубке металла и при слесарно-монтажных работах применяются слесарные молотки, которые бывают с круглым или с квадратным бойком. Молотки с круглым бойком не оставляют вмятин на обрабатываемой поверхности при нанесении наклонных ударов. Однако молотки с квадратным бойком проще в изготовлении, поэтому они получили большее распространение. По массе рабочей части молотка, которая прямым образом влияет на силу и скорость удара, молотки слесарные делят на пять номеров, например № 1 — 200 г, № 2 — 400 г и т. д. Самый тяжелый молоток по массе № 5 — 800 г.

Для рубки металла, обрубки заусенцев, грубого выравнивания поверхностей, срубания головок заклепок, вырубания пазов и отверстий основным слесарным инструментом служит зубило. Зубило представляет собой стержень овального или многогранного сечения с оттянутым в виде клина концом. Головка зубила выполняется конической со слегка закругленным торцом. Такая форма придана вершине зубила для того, чтобы удар молотка приходился по центру, и для уменьшения ее расклепывания при ударе.

Чем меньше угол резания, тем меньшим будет усилие резания, однако при этом режущая часть зубила будет менее прочной. Поэтому при рубке твердых материалов угол резания должен быть больше, чем при обработке более мягких материалов.

Для прорубания узких пазов и канавок применяют крейцмейсель, представляющий собой зубило с более узкой режущей кромкой (шириной 2-12 мм). Углы заточки крейцмейселя такие же, как и у зубила.

Если нужно снять более толстый слой металла, рубка производится в несколько проходов. При обработке широких поверхностей сначала крейцмейселем прорубают канавки необходимой глубины с расстоянием между ними 3/4 ширины режущей части зубила, затем образовавшиеся выступы срубают зубилом. Наиболее производительной является такая рубка, когда за один проход снимается слой металла толщиной 1,5—2 мм.

Хрупкие сплавы (например, чугуны) подвергаются рубке всухую; при рубке вязких и мягких сплавов рекомендуется смачивать зубило маслом, при рубке сплавов алюминия — скипидаром.

При рубке необходимо строго соблюдать правила безопасности труда. Важнейшие из них сводятся к следующему:

• а) режущий и ударный инструмент должен быть исправным, без трещин, забоин, заусенцев;
• б) рукоятки молотков должны быть гладкими, не иметь дефектов, молоток на них должен быть надежно закреплен;
• в) при рубке хрупких металлов необходимо работать в защитных очках; место рубки должно быть ограждено защитной сеткой;

г) заточку зубила нужно производить при опущенном защитном экране; при заточке нужно стоять в стороне от плоскости вращения круга.

Дефекты при рубке в тисках, причины их появления и способы предупреждения представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Дефекты при рубке листовой стали в тисках, причины их появления и способы предупреждения

Резка металла. Резка ножовкой (рис. 6.2, а, б). Полотно ножовки в прорези головок ножовочного станка нужно устанавливать так, чтобы зубья были направлены от ручки. При этом первым вставляют конец полотна в неподвижной головке до совпадения отверстий и фиксируют положение закладкой штифта. Затем вставляют второй конец полотна в прорезь подвижной головки, закрепляя его вторым штифтом. Полотно натягивается, при этом следует иметь в виду, что туго натянутое полотно при незначительном перекосе может разорваться, а слабо натянутое изгибается в процессе резания и ломается.

Для исключения заклинивания ножовочного полотна в пропиле применяют разводку зубьев, которая заключается в отгибании зубьев в стороны. Это позволяет иметь толщину полотна в месте разводки, равную около 1,5 толщины ленты. При работе ножовкой разрезаемую заготовку (или изделие) нужно прочно зажать в тисках, чтобы в процессе резания она не сместилась, ибо это вызовет поломку тонкого хрупкого полотна.

Рис. 6.2. Слесарные инструменты для резки, гибки и опиливания: a — ножовочное полотно; б — ручная ножовка; в — приспособление для гибки труб; г — напильники

При резании ножовку держат обычно в горизонтальном положении, нажимая на нее при движении вперед. Слесарь

168

должен следить за тем, чтобы ножовочное полотно работало всей своей длиной. Это обеспечит равномерный износ режущих зубьев и соответственно повысит долговечность полотна. Скорость перемещения ножовки — 30—60 ходов в минуту. Нажим на ножовку зависит от твердости металла и размера разрезаемой детали (твердые металлы требуют более сильного нажима, чем мягкие). Не доходя до конца распила, нажим на ножовку следует ослабить.

При слабом натяжении полотна или при односторонней разводке возможен увод полотна в сторону от разметочной риски. В этом случае попытка вернуть полотно на нужное направление реза путем поворота ножовки обычно заканчивается поломкой полотна. В случае увода полотна следует начать резание в новом месте.

Не рекомендуется также продолжать резание при поломке хотя бы одного зуба полотна. Продолжение работы таким полотном приведет к выкрашиванию других зубьев. Лучше всего при этом заменить полотно и начать резку в новом месте. При необходимости вырезания фасонного отверстия в листовом металле рекомендуется сначала просверлить отверстие диаметром, несколько большим ширины ножовочного полотна, затем завести в него полотно, закрепить его в ножовочном станке и произвести резание по заданному контуру.

При помощи ножовки с мелким шагом можно производить также резку труб. Трубу во время резки обычно зажимают в тисках с установкой между трубой и губками тисков деревянных прокладок.

Для уменьшения трения о стенки детали ножовочное полотно смазывают минеральным маслом.

Резка ножницами. Резка тонких листов без снятия стружки может производиться при помощи ручных, стуловых и рычажных ножниц; толстые листы режутся на приводных ножницах или при помощи газорезки.

Ручные ножницы применяются для разрезания тонкого листового металла. Толщина стальных листов может составлять 0,5—0,7 мм, а из цветных металлов — до 1,5 мм.

Стуловые ножницы, в отличие от ручных, имеют удлиненную верхнюю рукоятку (400—800 мм) и загнутую под прямым углом заостренную нижнюю рукоятку для возможности ее забивания в доску или верстак. Стуловые ножницы позволяют разрезать металл толщиной до 2—3 мм.

Пользование ручной ножовкой или ручными ножницами характерно в условиях единичного или ремонтного производства. В любом случае наиболее целесообразным является применение специального оборудования для резания металлов (абразивно-отрезные станки, дисковые и ленточные пилы, токарно-отрезные станки, анодно-механическая резка и др.).

Резка труборезами. Труборезы различаются по своим техническим особенностям (электрические труборезы, телескопические, роторные, поворотные, различные системы роликов, ручной труборез и т. д.) и по видам материала, из которого сделаны трубы (труборез для пластиковых, металлопластиковых, стальных, медных труб и т. д.). Наиболее предпочтительным способом резки и обработки концов труб является механическая резка, которая может производиться на труборезных станках (с резцами, фрезами, абразивными дисками, роликами), токарных станках, механическими пилами, приводными труборезами и ножовками.

Применение специальных труборезов повышает производительность более чем на 200 %. В труборезах обычной конструкции режущим инструментом являются ролики, которые врезаются в стенку трубы под действием винта. Вместо режущих роликов может быть применен резец. По сравнению с разрезкой труб ручной ножовкой применение трубореза дает ровный, чистый срез, расположенный под прямым углом к оси трубы.

В процессе резки на большинстве трубоотрезных станков вращается труба, поэтому во избежание случайных травм вращающийся свободный конец трубы необходимо опирать на выносную роликовую опору или люнет. Трубы небольшого диаметра при резке заключают в специальные кожухи. При падении отрезанного конца трубы на пол возможны ушибы работающих. Поэтому трубоотрезные станки оборудуют приспособлениями для надежного удержания отрезаемого конца трубы или снабжают устройством для сбрасывания отрезанных труб в специальные ящики или лотки.

Для резки твердых материалов также предназначены угловые шлифмашины (болгарки). С их помощью можно производить демонтаж металлических конструкций (резать металл и другие сплавы), очищать поверхность и, конечно же, шлифовать.

Правка и гибка металла. Правка металла используется для устранения дефектов (вогнутости, выпуклости, волнистости, коробления, искривления и т. д.) металлических листов, полосовых заготовок, прутковых материалов. При помощи правки деформированным в процессе обработки деталям или поступившим заготовкам придается их первоначальная форма. Ее сущность заключается в сжатии выпуклого слоя металла и расширении вогнутого.

Металл подвергается правке как в холодном, так и в нагретом состоянии. Выбор того или иного способа правки зависит от величины прогиба, размеров и материала заготовки (детали).

Правка может быть ручной (на стальной или чугунной правильной плите) или машинной (на правильных валках или прессах).

Правильная плита, так же как и разметочная, должна быть массивной. Ее размеры могут быть от 400 х 400 до 1500 х 3000 мм. Устанавливаются плиты на металлические или деревянные подставки, обеспечивающие устойчивость плиты и горизонтальность ее положения. Для правки листа его укладывают на плиту выпуклостью кверху и наносят частые, но не сильные удары металлическим или деревянным молотком, начиная от края листа по направлению к центру выпуклости. По мере приближения к центру силу удара следует увеличивать. Удары нужно равномерно распределять по всему выпрямляемому участку. Полосовую и прутковую заготовку правят на плите или наковальне, ударяя молотком по выпуклым местам и поворачивая полосу или пруток.

При правке закаленного листового металла наносят несильные, но частые удары носком молотка по направлению от вогнутости к ее краям. Верхние слои металла растягиваются, и деталь выпрямляется.

Механизация правки заключается в применении правильных валков. В правильных валках зазор между верхними и нижними валками, вращающимися в разные стороны, регулируется в соответствии с толщиной выпрямляемой полосы или листа. Пропуская между валками лист или полосу несколько раз в обоих направлениях, получают выправленное изделие.

Во избежание повреждений на поверхности металла (борозд, насечек, царапин) установка правильных роликов не должна вызывать слишком сильную локальную деформацию, дефектные правильные ролики необходимо своевременно менять.

Гибка металла — технологическая операция, посредством которой придается изогнутая форма всей заготовке или ее части. В числе прочих гибка листового металла осуществляется с помощью гибочных машин (листо- и сортогибочных).

Этот современный метод пришел на смену сварке, ведь именно он позволяет изготовлять изделия различных форм и размеров бесшовным способом, а, как известно, шов всегда являлся слабым местом любой, даже самой прочной конструкции.

Вальцовка (вальцевание) — процесс гибки металла на вальцах с большими радиусами скругления гиба. При прокатке металла между валками происходит равномерная деформация металла на определенный угол, вследствие чего лист металла приобретает форму равномерно свернутого цилиндра. Любые вальцы имеют предел на толщину металла и на минимальный радиус вальцовки. Чем толще металл, тем меньше радиус приобретет лист на выходе и тем больше должны быть радиусы валков, установленных на вальцах, но увеличение радиуса валков приведет к уменьшению минимального радиуса гиба при вальцовке тонколистовых металлов. Часто, особенно в промышленных масштабах, вальцовка осуществляется в ковочных вальцах, откуда и произошло название данной операции. Обработке подвергаются любые пластичные металлы, резиновые смеси, пластмассы. С помощью вальцевания получают готовые детали, точные заготовки для штамповки и др.

Гибка металла преимущественно выполняется для получения криволинейных участков труб при монтаже различных трубопроводов (см. рис. 6.2, в). Гибке могут подвергаться цельнотянутые и сварные трубы, а также трубы из цветных металлов и сплавов.

Медные трубки небольших диаметров гнутся в холодном состоянии, стальные трубы диаметром свыше 3/4″ — с местным подогревом. Чтобы избежать образования морщин и складок на поверхности трубы, ее перед гибкой набивают наполнителем (обычно сухим речным песком). Затем место изгиба нагревают газовой горелкой или на горне до красного цвета. Трубу после этого надежно закрепляют одним концом и, прикладывая усилия к другому концу, огибают нагретый участок вокруг оправки соответствующего радиуса.

Типичные дефекты при гибке, причины их появления и способы предупреждения приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3

Типичные дефекты при гибке, причины их появления и способы предупреждения