Учебные пособия

Санитарно-технические работы

Раздел:  Строительство. Ремонт

§ 23. Общие сведения

Горячую обработку металла, т. е. обработку металла в нагретом состоянии, производят в тех случаях, когда под действием усилий нужно изменить форму металла без разрушения. Такая обработка металла в нагретом состоянии называется ковкой.

При изготовлении санитарно-технических деталей ковку используют сравнительно мало, ее применяют лишь для изготовления ручного инструмента, средств крепления трубопроводов и нагревательных приборов, а также при выполнении ремонтных работ.

Существует два основных метода ковки: свободная ковка и ковка штамповкой.

Свободную ковку выполняют с помощью плоских бойков и вспомогательного инструмента, под действием ударов которых металл деформируется и свободно изменяет свои размеры.

Свободную ковку можно выполнять на приводных молотах и вручную. Все основные кузнечные операции при свободной ковке заключаются в обработке нагретого металла ударами бабки молота или ручного инструмента для получения поковок или изделий определенной формы и требуемых размеров.

При ковке штамповкой металл, деформируясь, заполняет штампы. Размеры поковки ограничиваются стенками штампа.

Основными кузнечными операциями при ковке являются: протяжка, осадка, загиб, пробивка отверстий, отрубание и сварка. Перед ковкой металл нагревают. В нагретом состоянии металл становится более пластичным, допуская большую степень деформации без разрушения, и легче поддается ковке.

При нагреве металла, вследствие теплового расширения, размеры заготовки увеличиваются примерно на 1,5%. Следовательно, размеры заготовок в нагретом состоянии, из которых изготовляют детали, должны быть больше на 1,5% по сравнению с требуемыми по чертежу.

Заготовки небольших размеров нагревают в постоянных (стационарных) и переносных кузнечных горнах с механическим дутьем. Большие заготовки нагревают в камерных печах, работающих на различных видах топлива.

Твердое топливо для кузнечных горнов должно содержать минимальное количество серы и фосфора, которые при нагреве могут химически соединяться с металлом и снизить его качество. Для кузнечных горнов следует применять куски угля небольшого размера—до 30 мм в поперечном сечении. Наилучшими сортами твердого топлива являются кокс, древесный уголь и спекающийся каменный уголь — кузнечный.

Степень нагрева стали для ковки зависит от количества содержащегося в ней углерода. Чем меньше углерода в стали, тем выше допускаемая температура нагрева. Например, для стали с содержанием углерода до 0,1% температура нагрева 1200°С, до 0,2%— 1150°С, до 0,3% — 1100°С, до 0,6% — 1000°С. Средняя температура нагрева для ковки 900—1050° С (оранжевый цвет каления). Чем выше температура нагрева стали, тем она пластичнее и тем меньше требует -усилий, для ковки. Чтобы обеспечить высокие механические свойства поковки, процесс ковки желательно закапчивать при температуре около 800° С.

Не следует допускать чрезмерного перегрева стали. При перегреве стали происходит изменение ее структуры: слияние мелких зерен и образование более крупных. Крупнозернистый металл имеет пониженную прочность и при ковке в нем появляются трещины.

Температуру нагрева можно определить по цвету каления стали с погрешностью не более ±50°С, так как по мере повышения температуры цвет стали меняется. В табл. 7 указаны температуры цветов каления.

Небольшой перегрев металла может быть исправлен последующим отжигом. Чрезмерный перегрев металла до температуры, близкой к началу плавления, приводит к окислению и оплавлению зерен. Связь между ними ослабевает и металл теряет прочность. Это явление называется . пережогом. При ковке . пережженный металл дает трещины или распадается на части. При ударах о металл во все стороны разлетаются огненные брызги. Восстановить прежние качества такого металла невозможно.

При нагреве металл не следует класть непосредственно против отверстия, через которое подается воздух для дутья в горн, так как это   вызывает  пережог  металла.

При чрезмерном нагреве углеродистой стали, например инструментальной, углерод с поверхности выгорает. Происходит обезуглероживание стали и качество деталей, изготовленных  из этих поковок, ухудшается.

§ 24. Кузнечные операции

Все кузнечные операции при ручной ковке выполняют на наковальне с применением следующих инструментов: гладилки, обжимок, кувалды, ручника, кузнечных зубил, пробойников и клещей.

Протяжка — операция, при которой заготовка под действием ударов удлиняется и поперечное сечение ее уменьшается. Протяжку производят на гладкой стороне наковальни с помощью обжимки или на роге наковальни (59, а, б). Если нужно удлинить всю заготовку, протяжку начинают от середины и ведут сначала к одному концу, а затем к другому. Во время ковки после нескольких проходов заготовку повертывают на 90°, чтобы обработать боковые стороны.

Для протяжки заготовки квадратного профиля укладывают поперек наковальни и последовательно наносят удары: сначала по одной грани, а затем по смежной, повертывая заготовку на 90°. Место каждого последующего удара должно частично перекрывать место предыдущего.

' Заготовки круглого профиля протягивают так: сна-ч&ла заготовку отковывают на квадрат, затем протяжкой уменьшают квадратное сечение до нужных размеров. После этого наносят удары по ребрам, округляя заготовку.

Закончив протяжку, поверхность заготовки выглаживают гладилкой (59, в).

Осадка — операция, при которой увеличивается поперечное сечение заготовки за счет уменьшения ее длины. Осадка называется полной, если увеличивается все сочен не за счет всей длины, и местной, если увеличивается сечение конца заготовки или середины ее. Местную осадку называют высадкой. При высадке нагревают ту, часть заготовки, которую нужно увеличить в поперечном сечении.

Осадку производят ударами кувалды, как показано на 59, г. При полной осадке длина заготовки tie должна быть более трех толщин ее. В противном случае заготовка будет изгибаться. Чтобы получить заготовку круглого сечения, сначала придают ей форму многоугольного сечения, а затем закругляют обжимками (59, д).

Для местной высадки применяют нижник-приспособленпе с отверстием, куда вставляют высаживаемый стержень. При ударах по торцу стержня высаживают только конец его, который выступает под нижником. Среднюю часть заготовки высаживают следующим образом: нагревают среднюю часть, заготовку устанавливают вертикально на наковальне и наносят удары по торцу заготовки, а затем среднюю высаженную часть заготовки выглаживают полукруглыми гладилками.

В обжимках можно произвести подковку конца трубы, т. е. уменьшить ее диаметр. Для этого нагретый конец трубы кладут на нижнюю обжимку и ударяют кувалдой по верхней обжимке, поворачивая одновременно трубу.

Загиб — операция, при которой часть заготовки загибают под заданным углом к другой части заготовки. Загиб производят на наковальне, с которой загибаемая часть должна свешиваться так, чтобы вершина угла изгиба совмещалась с краем наковальни. Удары кувалдой наносят по свисающей части, удерживая заготовку на наковальне клещами и ручником, а большую заготовку— клещами и другой кувалдой, которую держит еще один рабочий.

Угол загиба проверяют по шаблону. В месте загиба металл вытягивается и становится тоньше. Если требуется, чтобы толщина материала не уменьшалась, заготовку в месте загиба осаживают на требуемую толщину. Тонкие полосы стали можно загибать в тисках.

Пробивку отверстий круглого или прямоугольного сечения выполняют пробойниками такой же формы. На наковальню помещают подкладку с отверстием соответствующего размера и профиля и на нее кладут обрабатываемый материал. Отверстия пробивают ударами кувалды по пробойнику (59, е).

Для успешного выполнения пробивки необходимо, чтобы заготовка была равномерно прогрета до нужной температуры; торцы заготовки перед пробивкой должны быть плоскими  и  параллельными.  Пробойники  следует устанавливать строго вертикально. Чтобы избежать чрезмерного нагрева, пробойник следует своевременно охлаждать в воде.

Отрубание материала производят кузнечным зубилом. Материал по разметочной линии укладывают на подсечку, установленную в гнездо наковальни, как показано на 59, ж.

Материал толщиной от 40 мм перерубают с двух сторон. Сначала прорубают на половину толщины с одной стороны, а затем его переворачивают на 180° и с другой стороны окончательно разрубают. Толстый материал можно также перерубать с четырех сторон. Сначала надрубают с одной стороны на толщину менее половины; затем переворачивают заготовку на 180° и, рубят, оставляя небольшую перемычку. После этого переворачивают заготовку сначала на 90° и наполовину перерубают перемычку, а затем переворачивают заготовку на 180° и окончательно разрубают ее. При таком способе рубки заготовок крупных сечений получают более ровный срез и меньше заусенцев.

При выполнении кузнечных операций часто приходится производить закалку инструмента для того, чтобы он был твердым и прочным. Сталь закаляют, нагревая ее до 770—800°С (вишнево-красное каление). Выдержав при этой температуре для прогрева, быстро охлаждают в струе воздуха, воды, масла или в другой охлаждающей среде.

При закалке сталь получает высокую твердость. Одновременно с твердостью закаленная сталь приобретает хрупкость, которая делает инструмент непригодным к использованию, так как он крошится. Чтобы уменьшить хрупкость и сохранить необходимую твердость, сталь отпускают, т. е. повторно нагревают до 200—300сС (инструментальная сталь), а загем охлаждают.

Температуру отпуска определяют по так называемым цветам побежалости, которые появляются на отшлифованной поверхности стали и меняются в зависимости от повышения или понижения температуры.

В. табл. 8 приведен перечень инструментов, для которых требуется закалка и отпуск, и указаны цвета побежалости и соответствующие температуры их нагрева. При появлении цвета побежалости, соответствующего требуемой температуре отпуска, инструмент быстро охлаждают.

При совмещении закалки и отпуска поступают следующим образом: при закалке, не дав инструменту охладиться ниже требуемой температуры отпуска, его вынимают из охлаждающей жидкости, быстро зачищают часть поверхности напильником, шкуркой и следят за появлением требуемого цвета побежалости на зачищенном месте. При его появлении инструмент быстро охлаждают до конца.

Закалку зубил, например, выполняют следующим образом: рабочую часть зубила нагревают до 800— 830°С (светло-вишнево-красный цвет каления). Затем, держа зубило клещами за головку, замачивают нагретую часть в воде, опуская зубило в вертикальном положении. Частично охладив, зубило вынимают из воды, зачищают рабочую часть напильником от окалины и продолжают охлаждать на воздухе до температуры отпуска, при которой сталь, сохраняя свою твердость, теряет полученную при закалке хрупкость. Температура отпуска для зубила составляет около 285° С; определяется по фиолетовому цвету побежалости, появляющемуся на зачищенной поверхности. При появлении необходимого цвета побежалости зубило окончательно охлаждают в воде.

Заварку шлямбура — инструмента для пробивки отверстий в стенах — производят чугуном. Для этого кусок. чугуна, например обломок старой радиаторной секции, укрепляют на проволоке и одновременно нагревают на горне чугун и конец завариваемого шлямбура. В момент, когда чугун начинает плавиться, с нагретого конца шлямбура обивают окалину и обливают коронку шлямбура чугуном. Расплавленный чугун прочно соединяется с нагретым концом шлямбура и заваривает его. Конец шлямбура приобретает необходимую твердость, так как поверхностный слой коронки насыщается углеродом чугуна (цементируется) и закаливается

При ковке необходимо выполнять следующие правила техники безопасности: работать в кожаных рукавицах и брезентовых костюмах; надевать кожаные фартуки и предохранительные очки; применять исправный инструмент; клещи должны соответствовать форме материала; плотно укладывать материал на наковальню; складывать горячие поковки в определенное место; не загромождать проходы в кузнице; осторожно заливать поковки, чтобы образовавшимся паром не обжечь руки и лицо; при осадке конца трубы противоположный конец ее закрывать пробкой.