ж — пружинная сталь с присадкой кремния (5 °CГ; 6 °CГ); з — быстрорежущая сталь с присадкой кобальта (Р9К10)
Малоуглеродистая сталь — однородные непрерывные, соломенно-желтые нити искр с небольшим количеством звездочек (рис. 2,а).
Углеродистая сталь с содержанием углерода около 0,5 % — пучок светло-желтых нитей искр со звездочками на конце (рис. 2,б).
Инструментальная сталь У7-У10 — расходящийся пучок светло-желтых нитей искр с повышенным количеством звездочек на конце (рис. 2,в).
Сталь с содержанием хрома — плотный пучок темно-красных нитей искр с большим количеством желтых звездочек на концах нитей, звездочки сильно разветвлены (рис. 2,д).
Быстрорежущая сталь с содержанием хрома и вольфрама — пучок прерывистых темно-красных нитей искр, на концах которых имеются более светлые звездочки каплеобразной формы (рис. 2,е).
Пружинная сталь с содержанием кремния — широкий пучок темно-желтых нитей искр, на концах которых образуются небольшие звездочки более светлого цвета (рис. 2,ж).
Быстрорежущая сталь с присадкой кобальта — широкий пучок темно-желтых нитей искр без звездочек на конце (рис. 2,з).
После краткого ознакомления с теорией термообработки инструментальных сталей, можно смело переходить к практическому изготовлению инструмента или исправить твердость уже имеющегося дереворежущего инструмента.
Из отслуживших свой срок напильников, даже поломанных, ржавых, можно изготовить неплохие резцы по дереву, различные профильные стамески, косяки (рис. 3).
Рис. 3.Инструмент для контурной резьбы по дереву:
а — нож-резак и нож-косяк, изготовленные из полотна механической пилы; б — полукруглая стамеска и стамеска-уголок, изготовленные из метчиков для нарезания резьбы
Для начала определяемся с размерами будущего резца. Если мы предполагаем изготовить токарные резцы по дереву, тогда размеры рабочей части должны составлять 130–160 мм плюс 50–60 мм хвостовик для крепления ручки. Для профильных резцов резьбы по дереву, размеры рабочей части 30–50 мм или немного большие плюс 40–50 мм на хвостовик для ручки.
Определившись с размерами резцов, зажимаем напильник в тиски и обламываем его тело, соблюдая меры предосторожности. (Раскроить напильник безопаснее отрезным кругом.) Если посмотреть на излом, то можно увидеть, что сталь по сечению имеет разную структуру. Наружный слой закален и имеет мелкозернистую структуру, а сердцевина пониженную твердость. Теперь понятно, что без дополнительной термообработки из напильника хорошего резца не получить. Рабочую часть (1/2 - 2/3) будущего резца необходимо нагреть (смотрим диаграмму, сталь У12, содержание углерода С — 1,2 %) до температуры 760–780 °C. Температуру определяем визуально по цветам каления, для этой температуры цвет вишнево-красный. Закалку проводим в воде. Нагретую часть резца быстро опускаем в воду и производим покачивание вверх-вниз, для того чтобы размыть границу между закаленной и незакаленной частью. Низкий отпуск легко выполнить над горелкой бытовой газовой плиты. Греть резец нужно небольшим пламенем, начиная с середины. Внимательно наблюдаем за проявляющейся пленкой окислов (цвета побежалости). Как только появится светло-желтый цвет, горелку необходимо выключить. Твердость резца должна быть, не меньше 55–60 HRC (проверяется напильником). Закрепив деревянную ручку, приступают к формированию профиля резца, используя для этого абразивный круг и отрезной диск (рис. 4, а).
Рис. 4.Инструмент для токарных работ:
а — рейер и мейсель, изготовленные из круглого и плоского напильников, изготовленные из круглого и плоско го напильников; б — рейер и мейсель, изготовленные из стальных пластин и полотен механической пилы точечной сваркой и ковкой
При формировании профиля недопустимо перегревать резец.
После заточки и доводки резец готов к работе.
При увеличении твердости лезвия топора необходимо выяснить марку стали, из которой он сделан (обычно ст.35-50Л; реже У7). Затем разогреть 1/3 часть лезвия до 820–850 °C (см. диаграмму на рис. 1), цвет каления светло-красный. И быстро опустить в воду, производя покачивание вверх-вниз для размыва закаленной границы. Затем сделать низкий отпуск: цвет побежалости светло-желтый. Проверить твердость лезвия напильником. Она должна быть не менее 50 HRC.
Легированную инструментальную сталь для изготовления резцов найти потруднее, но и она иногда валяется под ногами. Присмотритесь к обоймам пришедших в негодность подшипников качения, поломанных, ржавых. Сделаны они из высококачественной легированной стали ШХ15. Диски циркулярных пил, рамных пил изготовлены из легированной стали 9ХФ. Поломанные протяжки и развертки из стали ХВГ; 9ХС.
Стали для штампов марок X; Х12М, обрезки или обломки которых можно достать там, где их изготовляют или ремонтируют.
Для изготовления резцов по дереву из легированных сталей и другого инструмента необходимо обратиться за помощью к кузнецам или выполнить эту работу самостоятельно, основываясь на моих рекомендациях.
После ковки резцов необходимо полностью выполнить термообработку, после проверки твердости (напильником) произвести заточку и доводку.
При выполнении всех этих требований кованые резцы из легированной и быстрорежущих сталей считаются лучшими, и вряд ли они уступят разрекламированным импортным по своим режущим свойствам. Еще лучшими качествами обладают резцы по дереву, изготовленные из пришедших в негодность метчиков для нарезания резьбы от М8 до М16 (они изготовлены из быстрорежущей стали Р18; Р6М5).
Используя абразивный круг и отрезной диск формируют необходимый профиль резца, не опасаясь перегрева (см. рис. 3,б). Из метчиков большего диаметра М24-М36 можно изготовить полукруглые стамески (рейеры) для чернового точения древесины. Сначала на токарном станке у хвостовика метчика (он изготовлен из стали 45) делают проточку диаметром 12–14 мм (см. рис. 5,а).
Отдельно изготавливают удлинитель из стали с хвостовиком для крепления ручки. Будущий резец соединяют с удлинителем стопорным винтом, либо сваркой.
Из поломанных или пришедших в негодность разверток диаметром 16–36 мм можно изготовить косяки (мейсели) либо скребки с отличными режущими свойствами (см. рис. 5,б).
Рис. 5.Инструмент для токарных работ:
а — рейер, изготовленный из метчика М30; б — мейсель, изготовленный из развертки М36
Хвостовую часть развертки для облегчения протачивают на токарном станке, с помощью наждака формируют рабочую часть мейселя, затем затачивают и осуществляют доводку. Инструмент из быстрорежущей стали особенно необходим профессионалам, работающим на высоких скоростях и с твердыми породами дерева. Для изготовления мейселя по второму варианту используют полотно механической пилы (оно изготовлено из Р6М5 или 8Х4В2М1) и две пластины толщиной по 1,5 мм из стали (я взял нержавеющую сталь). Пластины зачищают с одной стороны шкуркой, складывают стопкой так, чтобы пластина от механической пилы была в средине. Стопку тщательно проваривают точечной сваркой. Затем с помощью наждака формируют стамеску, хвостовик для крепления ручки. Лезвие затачивают и доводят. После крепления ручки мейсель готов к работе.
Изготовление полукруглой стамески (рейера) с использованием полотна от механической пилы немного сложнее. Для жесткости берут одну пластину из обыкновенной стали толщиной 2 мм. Пластины зачищают шкуркой и складывают стопкой. Пакет тщательно проваривают почечной сваркой. Матрицу для формирования полукруглой стамески изготавливают из куска водопроводной трубы, пуансон я заменил обыкновенным стержнем диаметром 16. Используя газовую горелку, разогрел 2/3 части сваренных пластин до белого каления (1250 °C). Поместил раскаленную часть пластин в матрицу так, чтобы пластина из быстрорежущей стали была сверху. Используя молоток и пуансон, сформировал профиль стамески. Закалку осуществил в струе сжатого воздуха. С помощью наждака довел остальную часть работы по изготовлению рейера тоже до конца.
Несколько рекомендаций тем, кто изготавливает режущий инструмент ковкой или будет самостоятельно пытаться это сделать. Не боги горшки обжигают, смело беритесь за дело.
Нагретый до температуры ковки металл очень пластичен. Его пластичность почти в 30 раз превышает пластичность холодного металла. Это и позволяет формировать любой профиль.
Помните, что температура ковки для различных марок сталей не одинакова и зависит от их химического состава. С увеличением содержания углерода в сталях температура их ковки, наоборот, уменьшается (см. рис. 1). Для легированных и быстрорежущих сталей с увеличением легирующих элементов растет и температура их ковки (см. табл. 5).
Нельзя допускать перегрева стали выше указанной температуры, иначе может наступить явление пережога. Этот дефект можно исправить только плавкой стали.
Во время ковки металл остывает и деформировать его становится труднее, а затем и невозможно. Поэтому ковку необходимо заканчивать при определенной температуре (см. табл. 5). При ковке легированных и инструментальных сталей необходимо вести ступенчатый режим нагрева: медленно до 550–650 °C; быстро — до начала ковки. Это позволяет избежать трещин в поковках.
Ковать нагретую заготовку необходимо частыми и сильными ударами, поворачивая нагретый металл после 2–3 ударов. Надо делать осадку не менее 2–3 раз в зависимости от характера ковки. Заканчивать ковку надо вовремя, иначе в металле может появиться не наклеп, как у сталей обыкновенного качества, а трещины. А они, как мы знаем, относятся к неисправимому дефекту (исправляется плавкой стали).
При ковке быстрорежущей стали надо помнить о низкой ее теплотворности и чувствительности к пережогу и обезуглероживанию. Сталь перед началом ковки нагревают ступенчато, особенно при переходе через две зоны температур 300–400 °C и 800-85С° С. Только после этого можно быстро нагревать сталь до температуры ковки 1200 °C.