Шабрение плоскостей

Шабрением называется операция по снятию (соскабливанию) с поверхностей деталей очень тонких частиц металла специальным режущим инструментом – шабером. Цель шабрения – обеспечение плотного прилегания сопрягаемых поверхностей и герметичность соединения. Шабрением обрабатывают прямолинейные и криволинейные поверхности вручную и на станках. За один рабочий ход шабером снимается слой металла толщиной 0,005…0,007мм. Шабрением достигается высокая точность (до 30 несущих пятен в квадрате 25х25мм) и шероховатость поверхности не более Ra 0,32. Шабрение широко применяют в инструментальном производстве как окончательный процесс обработки незакалённых поверхностей.

Точность прилегания может быть определена посредством метода «пятен» или щупом на поверочных плитах, которые заранее подготавливаются и проверяются по количеству пятен поверочной линейкой. В случаях, когда точность прилегания определяется для деталей таких как кольца или деталей с различными «вырезами», точность задается числом пятен краски относительно равномерно распределенных по элементу площади поверхности. При шабрении внутренних плоскостей в качестве поверочной, используется поверхность детали, которая по проекту должна находиться соприкасаться с обрабатываемой поверхностью (например, для поверки накладок обжимающих вал, вал служит поверочной поверхностью).

Шаберы – металлические стержни различной формы с режущими кромками, изготавливаемые из инструментальных углеродистых сталей У10 и У12А. Режущий конец шабера закаливают без отпуска до твёрдости HRC 64…66. По форме режущей части шаберы делятся на плоские, трёхгранные, фасонные; по числу режущих концов (граней) – на односторонние и двусторонние; по конструкции – на цельные и со вставными пластинками. Плоские шаберы применяют для шабрения плоских поверхностей – открытых пазов, канавок и т. д. Длина плоских двухсторонних шаберов составляет 350…400мм. Ширина шабера для грубого шабрения принимается равной 20…25мм, для точной – 5…10мм. Угол заострения у шаберов для чернового шабрения принимают равным 70…75 градусов, для – чистового 90 градусов.

Трёх- и четырёхгранные шаберы принимают для шабрения вогнутых и цилиндрических поверхностей. Трёхгранные шаберы имеют длину 190, 280, 380 и 510мм. Универсальный шабер со сменными режущими пластинками состоит из корпуса, держателя, рукоятки, зажимного винта, сменной режущей пластинки из быстрорежущей стали или твёрдого сплава. Дисковый шабер используют для шабрения широких плоскостей. Диск диаметром 50…60мм и толщиной 3…4мм затачивают на круглошлифовальном станке. Таким образом используется весь диск шабера, что повышает производительность труда.

Часто при заточке угол заострения режущей части шабера для стали принимают равным 75…90 градусов. Углы заточки шабера для обработки чугуна и бронзы 75…100 градусов, для чернового шабрения мягких металлов 35…40 градусов. После заточки на лезвии шабера образуются заусеницы и неровности, поэтому лезвие доводят, осуществляя доводку на абразивных брусках зернистостью 90 и ниже. Для точного шабрения и окончательной доводки режущей части шабера применяют пасты ГОИ. В среднем за 7 ч работы шабер доводят 4…6 раз в зависимости от характера шабрения и обрабатываемого материала.

Перед шабрением выявляют неровности поверхностей путём их окрашивания смесью машинного масла с лазурью. Лазурь можно заменить сажей, замешанной на смеси автола с керосином. Краску наносят на поверхность плиты тампоном из чистых льняных тряпок, сложенных в несколько слоёв. Удобно проводить окрашивания изготовленным из чистого полотна (холста) мешочком, в который накладывают краску. В небольших углублениях краска будет скапливаться, а в местах более углублённых её не будет. Так возникают белые пятна – наиболее углублённые места, не покрытые краской; тёмные пятна – менее углублённые места, в которых скопилась краска; серые пятна – это наиболее выступающие места, на которые краска ложится тонким слоем.

Притирка

Притиркой называется обработка деталей, работающих в паре, для обеспечения наилучшего контакта их рабочих поверхностей. Доводка – это чистовая обработка деталей с целью получения точных размеров и малой шероховатости поверхностей. Притирка и доводка осуществляются абразивными порошками или пастами, наносимыми на обрабатываемые поверхности, или специальный инструмент - притир. Припуск на притирку составляет 0,01…0,02мм, на доводку – 0,001…0,0025мм. Точность притирки – 0,001…0,002мм. Доводка обеспечивает точность по 5……6 квалитетам и шероховатость до Rz 0,05. Притирке подвергают гидравлические пары, клапаны и сёдла в двигателях внутреннего сгорания, рабочие поверхности измерительных инструментов.

Точность притирки проверяется методом «пятен краски» или щупом (как указано в технических требованиях на деталь), на заранее подготовленной поверочной плите.

Абразивные материалы (абразивы) – это мелкозернистые кристаллические порошкообразные или массивные твёрдые тела, применяемые для механической обработки материалов. Абразивы делятся, на природные и искусственные, и различаемые по твёрдости. Твёрдые естественные абразивные материалы – это минералы, содержащие оксид алюминия (наждак) и оксид кремния (кварц, кремень, алмаз). Твёрдые искусственные абразивы – получают в электропечах, имеют высокую твёрдость и однородность состава. К ним относятся: электрокорунды - нормальный (1А); белый (2А); хромистый (3А); монокорунд (4А); карбиды кремния (карбокорунд) зелёный (6С); чёрный (5С); карбид бора (КБ); кубический нитрид бора (КБН); эльбор (Л); алмаз синтетический (АС). Их применяют при обработке чугуна, хрупких и труднообрабатываемых материалов. Мягкие абразивные материалы – микро порошки М28, М20, М14, М10, М7, М5 и пасты ГОИ. Они применяются для окончательных доводочных работ.

Алмазные пасты - природные и синтетические имеют двенадцать зернистостей делящихся на четыре группы имеющих каждая свой цвет:

· крупной зернистости (АП100, АП80, АП60) красного цвета;

· средней зернистости (АП40, АП28, АП20) зелёного цвета;

· мелкой зернистости (АП14, АП10, АП7) голубого цвета;

· тонкой зернистости (АП5, АП3 и АП1) жёлтого цвета.

Алмазные пасты применяют доля притирки и доводки изделий из твёрдых сплавов, сталей, стекла, рубина, керамики. По консистенции алмазные пасты делятся на твёрдые, мазеобразные и жидкие. Смазывающие материалы для притирки и доводки способствуют ускорению этих процессов, уменьшают шероховатость, а также охлаждают поверхность детали. Для притирки (доводки) стали и чугуна чаще применяют керосин с добавкой 2,5% олеиновой кислоты и 7% канифоли, что значительно повышает производительность процесса.

Доводку выполняют специальным инструментом – притиром, форма которого должна соответствовать форме обрабатываемой поверхности. Плоские притиры представляют собой чугунные плиты, на которых доводят плоскости. Плоский притир для предварительной обработки имеет канавки глубиной и шириной 1…2мм, расположенные на расстоянии 10…15мм, в которых собираются остатки абразивного материала. Притиры для окончательной доводки делают гладкими.

Цилиндрические притиры применяют для доводки цилиндрических отверстий. Такие притиры бывают нерегулируемыми и регулируемыми. Регулирование диаметра притира осуществляют гайками.

Шаржирование притиров твёрдым абразивным материалом. Существует два способа – прямой и косвенный. При прямом способе абразивный порошок вдавливают в притир до работы. Круглый притир диаметром более 10мм шаржируют на твёрдой стальной плите, на которую насыпан тонким, ровным слоем абразивный порошок. После шаржирования с притира удаляют остаток абразивного порошка волосяной щёткой, притир слегка смазывают и применяют для работы. Косвенный способ заключается в покрытии притира слоем смазки, на которую затем посыпают абразивным порошком. Прибавлять новый абразивный порошок во время работы не следует, так как это ведёт к снижению точности обработки.

Притиры изготовляют из чугуна, бронзы, меди, свинца, стекла, фибры и твёрдой древесины, дуб, клён и т.п. Для доводки стальных деталей рекомендуется изготовлять притиры из чугуна средней твёрдости (НВ 100…200), для тонких и длинных притиров используют стали Ст2 и Ст3 (НВ 150…200). Стальные притиры изнашиваются быстрее, чем чугунные, поэтому смазываются пастами ГОИ с целью получения зеркальной поверхности.

Для производительной и точной притирки необходимо правильно выбирать и строго дозировать количество абразивных материалов, а также смазки. При притирке необходимо учитывать давление на притираемые детали. Обычно давление при притирке составляет 150…400кПа (1,5…4кгс/см). При окончательной притирке давление надо уменьшать.

Доводкаплоских поверхностей обычно производится на неподвижных чугунных доводочных плит. Доводка на плитах даёт очень хорошие результаты, поэтому на них обрабатывают детали, требующие высокую точность обработки (шаблоны, калибры, плитки и т.п.).

После доводки поверхности проверяют на краску (на хорошо доведённой поверхности). Плоскость при доводке контролируют лекальной линейкой с точностью 0,001мм. Следует иметь в виду, что во избежание ошибок при контроле все измерения надо проводить при 20 С.

Паяние и лужение

Пайка – это процесс получения неразъёмного соединения материалов с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путём смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристаллизации шва. Пайку широко применяют в различных отраслях промышленности. К преимуществам пайки относятся: незначительный нагрев соединяющихся частей, что сохраняет структуру и механические свойства металла; сохранения размеров и форм детали; прочность соединения. Современные способы позволяют паять углеродистые, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.

Припои обеспечивают качество, прочность и эксплуатационная надёжность паяльного соединения. Припои должны обладать следующими свойствами:

· иметь температуру плавления ниже температуры плавления спаиваемых материалов;

· обеспечивать достаточно высокую сцепляемость, прочность, пластичность и герметичность паяного соединения;

· иметь коэффициент термического расширения, близкий к соответствующему коэффициенту паяемого материала.

Легкоплавкие припои широко применяют в различных отраслях промышленности и быта; они представляют собой сплав олова со свинцом. Легкоплавкие припои служат для пайки стали, меди, цинка, свинца, олова и их сплавов серого чугуна, алюминия, керамики, стекла и др. Для получения специальных свойств к оловянно-свинцовым припоям добавляют сурьму, висмут, кадмий, индий, ртуть и другие металлы. При слесарных работах чаще применяют припой ПОС 40.

Тугоплавкие припои представляют собой тугоплавкие металлы и сплавы, из них широко применяют медно-цинковые и серебряные. Добавка в небольших количествах бора повышает твёрдость и прочность припоя, но повышает хрупкость паяных швов.

Согласно ГОСТу медно-цинковые припои выпускают трёх марок: ПМЦ-38 для паяния латуни с 60…68% меди; ПМЦ-48 – для паяния медных сплавов, меди свыше 68%; ПМЦ-54 – для паяния бронзы, меди, томпака и стали. Медно- цинковые припои плавят при 700…950 градусах.

Флюсы применяют для удаления оксида химических веществ. Флюсы улучшают условия смачивания поверхности, растворяя имеющиеся на поверхности паяемого металла и припоя оксидные плёнки. Различают флюсы для мягких и твёрдых припоев, а также для пайки алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей и чугуна.

Паяльники периодического подогрева подразделяются на угловые, или молотковые, и прямые, или торцовые. Первые применяют наиболее широко. Паяльник представляет собой определённой формы кусок меди, закреплённый на железном стержне с деревянной рукояткой на конце.

К паяльникам непрерывного подогрева относят газовые и бензиновые.

Электрические паяльники применяют широко, так как они просты по устройству и удобны в обращении. При их работе не образуются вредные газы, и нагреваются быстро – в течение 2…8 мин., что повышает качество пайки. Электрические паяльники бывают прямыми и угловыми.

Особую группу составляют паяльники специального назначения: ультразвуковые с генератором ультразвуковой частоты (УП-21); с дуговым обогревом; с вибрирующими устройствами и др.

В зависимости от предъявляемых к спаиваемым изделиям требований паяные швы разделяют на три группы:

· прочные, обладающие определённой механической прочностью, но не обязательно герметичностью;

· плотные – сплошные герметичные швы, не допускающие проникновения какого-либо вещества;

· плотнопрочные, обладающие и прочностью, и герметичностью.

Пайка мягкими припоями делится на кислотную и бескислотную. При кислотной пайке в качестве флюса употребляют хлористый цинк или техническую соляную кислоту, при бескислотной – флюсы, не содержащие кислот: канифоль, терпентин, стеарин, паяльную пасту и др. Бескислотной пайкой получают чистый шов; после кислотной пайки не исключена возможность появления коррозии.

Пайку твёрдыми припоями применяют для получения прочных и термостойких швов и осуществляют следующим образом:

· поверхности подгоняют друг к другу припиливанием и тщательно очищают от грязи, оксидных плёнок и жиров механическим или химическим способом;

· подогнанные поверхности в месте спая покрывают флюсом; на место спая накладывают кусочки припоя – медные пластинки и закрепляют их мягкой вязальной проволокой; подготовленные детали нагревают паяльной лампой;

· когда припой расплавится, деталь снимают с огня и держат в таком положении, чтобы припой не мог стекать со шва;

· затем деталь медленно охлаждают (охлаждать в воде деталь с напаянной пластинкой нельзя, так как это ослабит прочность соединения).

Покрытие поверхности металлических изделий тонким слоем соответствующего назначению изделий сплава (олова, сплава олова со свинцом и др.) называется лужением. Лужение, как правило, применяют при подготовке деталей к пайке, а также для предохранения изделий от коррозии, окисления. Процесс лужения состоит из подготовки поверхности, приготовления полуды и её нанесения на поверхность. Подготовка поверхности к лужению зависит от требований, предъявляемых к изделиям, и способа нанесения полуды. Перед покрытием оловом поверхность обрабатывают щётками, шлифуют, обезжиривают и травят. Неровности на изделиях удаляют шлифованием абразивными кругами и шкурками. Жировые вещества удаляют венской известью, минеральные масла – бензином, керосином и другими растворителями.

Лужение осуществляют двумя способами – погружением в полуду (небольшие изделия) и растиранием (большие изделия). Лужение погружением выполняют в чистой металлической посуде, в которую закладывают, а затем расплавляют полуду, насыпая на поверхность маленькие кусочки древесного угля для предохранения от окисления. Затем изделие промывают в воде и сушат в древесных опилках. Лужение растиранием выполняют, предварительно нанеся на очищенное место волосяной щёткой или паклей хлористый цинк. Затем равномерно нагревают поверхность изделия до температуры плавления полуды, которая наносится от прутка. После этого нагревают и в таком же порядке облуживают другие места. По окончанию лужения охладившееся изделие, промывают водой и сушат.