Файл: Цветков В.М. Слесарь на общих слесарных работах на строительстве.pdf

свои «капризы». Самые простые и самые рас­ пространенные в слесарных работах определе­ ние механических свойств по показателям твердости, испытаний на растяжение, ударную вязкость, усталость (выносливость), длитель­ ную прочность и по показателям испытания при повышенных температурах.

Для получения правильных данных из ис­ пытуемого металла изготовляют специальные образцы, которые и испытывают на различных машинах и приборах. В результате в образцах возникают упругие или пластические деформа­ ции, проявляющиеся во временном или посто­ янном изменении размеров и формы. Металл упруг, когда деформация исчезает сразу же после снятия с образца нагрузки и он возвра­ щается к первоначальной форме (размерам). Пластическая деформация характеризуется тем, что изменения в металле, полученные при испытании, остаются. Поэтому пластическую деформацию еще называют остаточной. В за­ висимости от способа приложения нагрузки испытания бывают трех видов: статические — когда нагрузка или постепенно увеличивается, или остается постоянной в течение длительно­ го времени; динамические — когда при испы­ тании нагрузка возрастает мгновенно, т. е. но­ сит характер удара и действует в течение незначительного времени; испытания при пов­

по величине или по величине и направ­ лению.

Наиболее распространенным видом статиче­ ских испытаний является испытание на растя­ жение, более редким — на изгиб, сжатие, кру­ чение и срез.

12

Наиболее распространенное из динамиче­ ских испытаний — на ударную вязкость. К ис­ пытаниям при повторных или знакоперемен­ ных нагрузках относятся испытания на вынос­ ливость (или усталость), которые получили в настоящее время большое распространение и являются одним из важных способов оценки прочности металлов.

При испытании на растяжение определяют такие прочностные свойства, как пределы уп­ ругости, пропорциональности, текучести, проч­ ности, а также пластические свойства — отно­ сительные удлинение и сужение. Для этого, согласно стандартам, из испытуемого металла изготовляют круглые или плоские образцы оп­ ределенной формы и размеров, подразделяе­ мые на нормальные (длинные) и пропорцио­ нальные (короткие). Так, например, нормаль­ ный плоский образец должен иметь ту же пло­ щадь поперечного сечения, что и круглый, и толщину, соответствующую толщине испытуе­ мого металла. Если же металла недостаточно для изготовления нормального образца, то его изготовляют пропорционально размерам нор­ мального. Такой образец называется пропор­ циональным: он может иметь произвольное сечение, но определенную расчетную длину. Изготовленные таким образом образцы испы­ тывают на специальных разрывных машинах: растягивают под действием плавно возрастаю­ щей нагрузки до разрушения. Разрывные ма­ шины по способу нагрузки подразделяются на машины с механическим и с гидравлическим приводом.

К испытаниям на растяжение по сути от­ носятся испытания и на изгиб. В основном так испытывают хрупкие металлы (чугун, закален­

13

ную сталь), поскольку они разрушаются без заметной пластической деформации. Испытуе­ мые образцы не должны иметь не только де­ фектов формы или поверхности, но и внутрен­ них. Эти испытания ведут на универсальных машинах, имеющих специальные приспособле­ ния, или на прессах.

Наиболее простой и быстрый метод испы­ тания механических свойств — на твердость. Так называется свойство металла или другого материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого. Так как на твердость испытывают поверхностные слои, для получе­ ния правильного результата поверхность об­ разца должна быть без окалины, выбоин, ца­ рапин и т. п.

По степени твердости, которая влияет на обработку (чем тверже металл, тем больше усилий идет на его обработку), определяют в основном качество будущего инструмента и возможность использования его на тех или иных работах. Твердость измеряют различны­ ми методами, от которых зависят коэффициент твердости и его величина даже для одного и того же металла.

Наиболее универсальным и точным спосо­ бом определения твердости почти всех метал­ лов является способ Виккерса. Суть его за­ ключается во вдавливании в испытуемый ме­ талл четырехгранной алмазной пирамидки, отпечатки которой измеряют под микроскопом. Здесь есть одно «но»: приборы для определе­ ния твердости по этому способу очень ценны и требуют ювелирного обращения, измерение от­ печатков очень сложно. Поэтому в слесарных работах к нему прибегают только в исключи­ тельных случаях. Способ Роквелла хотя и

14

проще, но тоже сложен и практически приме­ няется редко.

Широко применяется определение твердо­ сти по Бринеллю, которое основано на стати­ ческом вдавливании стального шарика диа­ метром 2,5, 5 и 10 мм в поверхность испытуе­ мого металла, сплава или изделий из них. От­ носительно большие размеры получаемых отпечатков позоляют пользоваться этим спосо­ бом не только в лаборатории, но и в производ­ ственных условиях. Применяемый пресс удо­ бен в работе. Способ Бринелля слесарь ис­ пользует в основном при приемке металла для производства, главным образом определения твердости или незакаленных изделий (прока­ та, поковок, отливок, штампов) или металлов (стали, бронзы). Чем выше твердость, тем прочнее металл. Но это не значит, что именно такой металл чаще находит применение. Прос­ то выбирают тот, который необходим для тех или иных работ. Отпечаток по способу Бри­ нелля измеряют с помощью специальной лу­ пы, расчет ведут по таблице.

В тех случаях, когда при испытаниях на твердость нельзя пользоваться методом вдав­ ливания из-за опасения испортить поверхность или по другим причинам, используют прибор, определяющий твердость методом упругой от­ дачи. На поверхность горизонтально установ­ ленного испытуемого металла (изделия) сбра­ сывают с постоянной высоты находящийся в специальной трубке прибора стальной боек ве­ сом 2,5 г. Ударившись о нее, боек отскакивает на некоторую высоту, указываемую стрелкой на шкале индикатора прибора. Она и является мерой твердости.

Многие металлы, обнаруживающие высо­

15

кие механические свойства при постепенном приложении нагрузки, оказываются хрупкими и неспособными хорошо сопротивляться дина­ мическим нагрузкам (ударам). Поэтому для полной характеристики механических свойств, например сталей, проводят испытания и на ударную вязкость. Испытуемые по такому ме­ тоду на маятниковых копрах образцы должны иметь определенный надрез, чтобы они могли разрушиться. Ударная вязкость выявляет спо­ собность металла поглощать удар и устанав­ ливает надежность работы с деталью (изде­ лием), подвергаемой ударной нагрузке, без внезапного разрушения. Проводя испытания на ударную вязкость при различных темпера­ турах, можно выявить и такие важные свойст­ ва сталей, как красно- и хладноломкость.

Металлы, работающие при повышенной температуре, испытывают на ползучесть, или длительную прочность. Это свойство металла под воздействием приложенных к нему посто­ янных рабочих напряжений медленно и непре­ рывно удлиняться (ползти). Длительная прочность — способность металла противо­ стоять механическому разрушению под дейст­ вием длительно действующей постоянной на­ грузки. При этом большое значение имеют и технологические свойства (хорошие линейные свойства, хорошая ковкость, свариваемость и обрабатываемость) и технологические пробы (на загиб, осадку, выдавливание, искру). Тех­ нологическими пробами называют испытания, при которых выявляют способность металла принимать определенные формы под воздейст­ вием внешних сил, подобных тем, которые он испытывает при обработке или в условиях экс­ плуатации. Самая быстрая и самая удобная в

16

производственных условиях — проба на искру (рис. 1). Ее применяют в тех случаях, когда надо быстро установить марку стали (хотя бы приближенно). Это бывает необходимо при рассортировке стали или тогда, когда возник­ нет подозрение, что используемое изделие (металл) изготовлено из стали той марки, из какой следовало бы его изготовить по черте­ жу. Основана эта проба на определении ха­ рактера искр (их формы и цвета — от ослепи­ тельно-белого до темно-красного), получае­ мых во время обработки на абразивных кругах.

Так, углеродистая сталь дает белый пучок (сноп) искр с отдельными звездочками, при­ чем чем больше углерода, тем больше звездо­ чек и короче пучок. Марганцевая сталь (с содержанием 10—14% марганца) дает пучок из тонких и длинных светло-желтых линий с крупными звездочками, быстрорежущие ста­ ли— небольшой пучок темно-красных искр почти без звездочек, кремнистые стали — длинный пучок с крупными редкими звездоч­ ками, а хромистые стали — прерывистые ис­ кры соломенно-желтого оттенка с мелкими ча­ стыми звездочками. Пробы на искру ведут в защитных очках из светлого стекла.

2. Чугун. Сталь. Сплавы

Железоуглеродистые металлы являются самыми важными и распространенными в практике слесаря-строителя. К ним относятся чугун и сталь, которые получают путем вы­ плавления из руды в доменных печах в виде отливок (чушек). Для их получения исполь­ зуют топливо (кокс, редкодревесный уголь) и

18

флюс (известняк). Процесс выплавления очень долгий и трудоемкий.

Чугун является железоуглеродистым спла­ вом, содержащим более 1,7% углерода. Отлив­ ки его различаются по структуре, технологии получения, химическому составу и назначе­ нию. По структуре они бывают из серого, бе­ лого, отбеленного и ковкого чугуна, по техно­ логии получения — из обычного и модифици­ рованного чугуна, т. е. полученного в процессе обработки в жидком состоянии, по химическо­ му составу — из нелегированного и легирован­ ного чугуна (без присадок и с присадками). По назначению отливки подразделяются на обычные (машиностроительные), изготовля­ емые из серого чугуна, с повышенной вязко­ стью — из ковкого чугуна и с повышенными специальными свойствами — из легированного чугуна. Отливки ковкого чугуна получают пу­ тем отжига (томления) белого чугуна для ук­ репления свойств, устранения хрупкости и твердости, придания вязкости и обрабатыва­ емости.

Сталь — железоуглеродистый сплав, в ко­ тором углерода содержится менее 2%, а также есть примеси марганца, кремния, фосфора, се­ ры и других элементов. По химическому со­ ставу сталь делится на углеродистую конст­ рукционную, углеродистую качественную, кон­ струкционную легированную, углеродистую ин­ струментальную и быстрорежущую. Для сле­ сарных инструментов главным образом используют инструментальные стали — углеро­ дистые и легированные, для режущих — быст­ рорежущие. Все стали обозначаются соответст­ вующими символами, называемыми марками. Например, углеродистые стали обознача-