Из какого металла делают напильники

Крепкий походный нож из советского напильника

Приветствую любителей помастерить, в этой инструкции мы рассмотрим, как сделать качественный, крепкий, стильный походный нож из напильника. Сталь ножа настолько крепкая, что лезвие без труда режет стеклянную бутылку.

Рукоятка ножа облегченная, благодаря этому таким ножом можно не только резать, но и легко рубить. На клинке автор оставил часть насечки, чтобы ножом можно было что-то подточить или наточить при необходимости. Смотрится он довольно красиво, а делается не сложно, если у вас есть необходимый инструмент. Самое главное при изготовлении ножа из напильника – правильно произвести закалку и отпуск. Если тема вас заинтересовала, рассмотрим более детально, как же делается такой нож!

Материалы и инструменты, которые использовались автором:

Список материалов:
– старый советский напильник (сталь У13А);
– латунь для больстера;
– латунный или медный стержень для штифта;
– два винта для крепления накладок;
– эпоксидный клей;
– клен или другая древесина для накладок;
– силикатный герметик для каминов (чтобы сделать линию хамона);
– масло для пропитки дерева.

Список инструментов:
– болгарка (отрезные и лепестковые насадки);
– тиски;
– муфельная печь для закалки;
– духовка для отпуска металла;
– масло для закалки;
– сверлильный станок;
– бормашина;
– зажимы;
– ленточная шлифовальная машина;
– кислота для травления (по желанию).

Процесс изготовления ножа:

Шаг первый. Подготовка напильника
Процесс изготовления ножа начинается с подготовки напильника. Советский напильник изготовлен из углеродистой стали и закален, вручную обработать его невозможно вообще, а шлифовальные машины справляются с такой задачей с трудом. Чтобы решить эту проблему, металл нужно отпустить, он станет мягким и пластичным. Разогреваем напильник до красного свечения и даем плавно остыть на воздухе. После этого напильник можно обрабатывать.

Шаг пятый. Термообработка
Далее клинок нужно закалить, в итоге мы вернем металлу примерно те свойства, которые изначально имел напильник. Чтобы клинок красиво смотрелся, автор решил сделать на нем линию хамона. Для этого наносим на клинок силикатный герметик и отправляем клинок в печь. Когда металл будет остывать, он будет остывать с разной скоростью под герметиком и без, в итоге и получится нужный рисунок. Закалку производим в муфельной печи, температура должна быть в районе 780°C. При такой температуре клинок нужно выдержать минут 10, чтобы металл прогрелся равномерно.

Ну а далее извлекаем клинок и охлаждаем в масле. Автор проводит лезвием клинка по маслу, чтобы сначала хорошо закалилось лезвие, а потом погружает в масло и весь клинок, чтобы остывал.

Шаг седьмой. Сборка ножа
Нож можно собирать, устанавливаем больстер на эпоксидный клей и забиваем штифт. Подготавливаем и устанавливаем накладки, автор их устанавливает на эпоксидный клей, а вместо штифтов используются интересные винтики. Между накладками и клинком устанавливаются пластины из латуни. Чтобы клей хорошо пристал к поверхностям, делаем на них насечки при помощи болгарки.

Зажимаем ручку струбцинами и даем клею высохнуть, ну а далее шлифуем ручку до желаемой формы. В итоге останется установить тыльник, чтобы он хорошо приклеился, сверлим в нем и в ручке отверстия, ну а далее все собираем на эпоксидном клею. При желании тыльник крепим дополнительно на внутренние штифты. Для защиты ручки от влаги пропитываем ее маслом.

Как определить состав металла?

Этап 1: определение марки стали

Отобрав отслужившие свой век инструменты (надфили, напильники, рашпили, косы и т. п.), прежде всего следует определить, из какой марки стали они изготовлены. Чтобы круг поисков был как можно более ограниченным, следует знать, из каких видов стали изготавливается тот или иной инструмент. Так, напильники могут быть изготовлены как из инструментальной углеродистой стали (У10, У11, У12, У13), так и из легированной (ШХ6, ШХ9, ШХ15). Об этом можно узнать из перечня инструментов, приведенного ниже. Напильники, представленные в ассортименте КовкаПРО, изготовлены из высоколегированной стали твердостью 64-66HRC

Изделия из инструментальной и легированной стали:

Напильники – У10, У11, У12, У13, ШХ6, ШХ9, ШХ15
Надфили – У10, У11, У12
Рашпили – У7, У7А
Шаберы – У10, У12
Стамески, долота – У7, У8
Метчики – У10, У11, У12, Р9, 9ХС, Р18
Сверла по дереву – 9ХС
Сверла по металлу -Р9, Р18
Развертки – Р9, Р18, 9ХС
Фрезы – Р9, Р18
Зубила, отвертк – У7А, У8А, 7ХФ, 8ХФ
Пробойники – У8, У8А
Кернеры – У7А, 7ХФ, 8ХФ
Швейные иглы- У7А, У8А
Пилы-ножовки – У8ГА
Полотна лучковой пилы – У8ГА, У10
Ножовочные полотна – У8, У8А, У9, У9А, У10, У10А, У11, У12
Ножницы по металлу – У12А
Молотки и кувалды – У7, У8
Топоры – У7
Косы, серпы – У7, У8
Вилы, зубья (клевцы) – У7, У8
грабель
Кузнечные инструменты – У7, У8

Этап 2: определение содержания углерода в стали

Как определить конкретно, из углеродистой или легированной стали сделан, например, напильник? Для этого следует прибегнуть к простому старинному способу. Мастера подметили, что мелкая металлическая стружка, получаемая при обработке металла абразивным кругом, раскаляясь, дает сноп искр, имеющий для каждого металла свои характерные особенности. «Соломинки», из которого состоит сноп искр, у каждой марки стали свои особые: длинные, короткие, сплошные, прерывистые, кучные и редкие, ровные или имеющие утолщения; от каждой из них могут отделяться, порой очень обильно, мелкие яркие звездочки; в расчет принимается яркость свечения снопа искр, а также цветовые оттенки — от светло-желтого до темно-красного.

Чем выше содержание углерода в стали, тем больше в снопе искр ярких звездочек. Если сталь содержит немного углерода, например около 0,12%, то искры, выходящие из-под абразивного диска, будут расходиться веером в виде слегка изогнутых черточек желто-соломенного цвета, имеющих утолщения в середине и на конце (1, см. рис. на с. 105). Сталь, содержащая 0,5% углерода, имеющая среднюю твердость, образует примерно такие же искры, но от места среднего утолщения у них отделяется небольшое количество звездочек (2). От высокоуглеродистой инструментальной стали отделяются обильные искры со звездочками (3). У хромистой стали искры длинные, оранжево-красные; от них, как тоненькие веточки от основной ветки, отходят под разными углами короткие искорки со звездочками на конце (4). Искры у вольфрамовой стали прерывающиеся, и к тому же у них небольшие утолщения на конце (5). Хромовольфрамовая быстрорежущая сталь дает одновременно короткие и длинные искры темно-красного цвета с утолщениями на конце (6).

Этап 3: испытание инструмента

Теперь вернемся к напильнику. Прежде чем приступить к его испытанию, необходимо обязательно надеть защитные очки, а недалеко от наждачного круга установить лист фанеры, окрашенной в черный цвет. На черном фоне искрение металла видно гораздо отчетливее, глазам приходится меньше напрягаться. Если мы с силой проведем напильником по наждачному кругу и получим обильные искры ярко-желтого цвета с множеством отделяющихся от них звездочек, то сможем сделать вывод, что он изготовлен из высокоуглеродистой инструментальной стали (У10—У13). И наоборот, сноп оранжево-красных длинных искр с разветвлениями и звездочками на конце говорит о том, что напильник сделан из легированной стали (ШХ6, ШХ9, ШХ15). Разумеется, таким способом определяется лишь примерный химический состав стали, но для любительской практики этого вполне достаточно. Зная, что напильник изготовлен из инструментальной стали указанных марок, по таблице определяют режим ее термической обработки.

Из таблицы видно, что сталь У11—У13, из которой сделан напильник, отжигается при температуре 750°С, а затем охлаждается постепенно на воздухе. Отжиг производят в муфельной печи, кузнечном горне или же в топке обычной печи. В электрической муфельной школьной печи отжигать металлические предметы удобно, так как встроенный термометр даст возможность проследить за температурой нагрева. Но глубина муфельной печи ограниченная. Если напильник в нее не входит, его оборачивают в несколько слоев брезентом и переламывают сильным ударом молотка.

Разломленный напильник вынимают из брезента, отжигают в муфельной печи, а затем медленно охлаждают. Образовавшаяся окалина часто мешает механической обработке. Поэтому, надев очки и рукавицы, ее сбивают молотком с помощью зубила.

Отожженная и обработанная инструментальная сталь становится достаточно мягкой: хорошо обрабатывается напильником, пилится и куется. При минимальной твердости она имеет максимальную пластичность и вязкость. Это дает возможность изготовить из нее штихели для гравирования, чеканы, зубильца, сечки, пробойки, другие инструменты для художественной обработки металла.

Изготовив из напильника нужный инструмент, его закаляют нагреванием согласно таблице до 780°С с последующим охлаждением в воде. После закалки сталь становится хрупкой, поэтому ее отпускают: нагревают до 180°С и охлаждают в воде или машинном масле. При отпуске температуру нагрева металла контролируют по так называемым цветам побежалости, которые соответствуют определенной температуре нагрева.

Технология изготовления напильников

Одними из самых популярных слесарных предметов при ручной обработке различных материалов являются напильники. Они могут обеспечить довольно высокую чистоту и точную обработку материала при довольно не высоких физических затратах.

Напильником называется многолезвийный металлорежущий инструмент для специфической обработки резанием плоских и криволинейных поверхностей. В общем случае он похож на металлическую полоску, на которой имеются острые зубцы (насечка). Обычно напильник по металлу или другая модель имеет конусообразный хвостовик, предназначенный для крепления ручки. Некоторые типы данного инструмента хвостовиков не имеют.

Встречаются также напильники, в которых плоская металлическая ручка является продолжением полотна.

По назначению можно выделить несколько разновидностей напильников. Это слесарные и заточные напильники (у них настолько много общего, что далее они рассматриваются вместе), рихтовочные полотна, рашпили и надфили. Отдельно необходимо рассматривать “бытовые” (или “любительские”) напильники. Они совмещают разные типы насечки на одном полотне (например, насечки, характерные и для слесарного напильника, и для рашпиля). Также отдельно рассматриваются алмазные надфили, отличающиеся по технологии производства, но имеющие туже форму, что и стальные надфили. Ниже рассмотрим технологии производства, практически одинаковой для большинства напильников. А в следующей статье будут рассмотрены виды насечек.

Технология изготовления напильника

В России для производства напильников применяют две группы инструментальных сталей: нелегированные улучшенные стали с содержанием углерода от 1 до 1,3% (УЮА – У13А) или легированные хромистые стали ШХ15 или 13Х. Аналогичные стали используют и производители напильников за рубежом. Содержание углерода от одного процента и выше позволяет закаливать насечку до высокой твердости.

Технология производства напильников может существенно отличаться в деталях от одного производства к другому, но в ней всегда присутствуют следующие этапы:

1. Формообразующая обработка;
2. Формирование насечки на рабочих поверхностях;
3. Термическая обработка.

Последние две операции особенно важны. От того, насколько качественно выполнена насечка, зависит эффективность напильника. При использовании изношенного оборудования и инструмента можно получить напильник, внешне “совсем как настоящий”, но в котором работают, скажем, не более 30% насечки.

От качественно проведенной термической обработки зависит срок службы напильника. Здесь очень важно распределение твердости и вязкости по глубине тела напильника. Твердость должна быть максимальной на поверхности и плавно снижаться в глубину, вязкость – наоборот. Малая твердость приводит к быстрому затуплению зубьев насечки, а малая вязкость (т.е. высокая хрупкость) – к быстрому их разрушению в процессе эксплуатации.

Большинство производителей регламентирует номинальную поверхностную твердость напильников в зависимости от их назначения следующим образом:

1. Слесарные напильники: от 64 до 66 HRc.
2. Заточные напильники: от 65 до 67 HRc.
3. Рашпили: от 53 до 56 HRc.

Полноценно проверить качество напильника можно только в процессе его эксплуатации. Качество напильников (как эффективность, так и срок службы) особенно важны для производств, в которых ручное опиливание является частью технологического процесса. Таких много и до сих пор. Это производство некоторых разновидностей ручного инструмента, лесоразработки, где применяются цепные пилы, требующие периодической заточки режущих цепей, и много других. При использовании напильников в производстве необходимо постоянно контролировать их эффективность и срок службы, так как опыт показывает, что бракованные напильники могут быть почти у любого производителя напильников.

Под длиной напильника всегда понимается длина его рабочей части (всей, а не только насеченной), без хвостовика. Исключение составляют надфили. Для них всегда указывается общая длина, включая и хвостовик (если он есть).

В странах с метрической системой измерений используется следующий ряд размеров (в мм): 100, 125,150, 200, 250, 300, 350 и 400.

Большинство производителей используют только часть номиналов из этого ряда.

Виды напильников по металлу, их нумерация и материалы

Несмотря на то что большинство производственных процессов выполняются посредством автоматизированных систем и электроприборов, некоторые виды работ до сих пор нуждаются в человеческих руках и эффективном инструменте. Напильник по металлу – это режущее приспособление из очень твердой стали для обработки изделий из соответствующего материала. Отталкиваясь от вида выполняемых работ и структуры материала, могут понадобиться напильники по металлу разных видов и форм, и мастеру необходимо уметь правильно выбрать инструмент.

Виды напильников по металлу

Напильник – это специальный режущий инструмент, повсеместно используемый в разных отраслях производства. Внешне он представляет из себя стальной брусок большой или средней длины с закрепленной на основании деревянной, пластмассовой или прорезиненной ручкой. Она необходима, чтобы обеспечить работнику комфорт при работе с инструментом и снизить риски получения производственных травм.

Тело напильника выполнено из стали специальной марки, что позволяет инструменту взаимодействовать с объектами из металла. Хвостовая часть стального бруса покрыта особым узором, который называется иссечением. Именно от формы и величины насечки будут зависеть и характер, и разновидность выполняемых работ.

Обработка деталей из металла происходит посредством поэтапного стачивания слоев инструментом до придания изделию необходимой формы. Главное, чтобы режущая по металлу часть была подобрана по назначению.

Формы напильников

Геометрическая форма напильника по металлу определяет область его применения в сфере производства и обработки изделий:

• плоские или плоские остроносые: обработка плоских деталей из металла, а также ровные поверхности;
• квадратные: необходимы для вырезания и формирования технических отверстий различных многоугольных форм;
• трехгранные треугольные: используя такой инструмент, режущий по металлу, можно отполировать, обработать и вычистить зазоры, пазы и иные производственные отверстия;
• полукруглые: отлично подходят для различных видов обработки искривленных вогнутых поверхностей;
• круглые: используются для отточки и обработки округлых или овальных вогнутых поверхностей с маленьким радиусом кривизны;
• ромбические: обработка деталей из металла с наличием зубьев;
• ножовка: инструмент для отточки узких зазоров, отверстий и других мелких деталей.

На практике чаще всего используются круглые, трехгранные и плоские напильники, так как некоторые из них могут выполнять функции других форм инструмента.

Типы напильников

Тип инструмента по обработке металла определяется исходя из его прямого предназначения:

1. Резчики по металлу общего назначения. Их принято использовать в слесарном деле. Хвостовая часть выполнена в виде двух зазубренных насечек, которые наложены друг на друга: их длина может варьироваться от 1 до 4,5 см и сочетаться с зубьями всех размеров.
2. Резчики по металлу специального назначения. Необходимы в сфере промышленности, так как их основная задача – это устранение отклонений и подгонка мелких деталей, пазов и поверхностей разных радиусов кривизны. Данный вид инструмента имеет много разновидностей, которые подбираются на основании характера выполняемых работ: двухконцевые, плоские, разовые и прочие.
3. Надфили. Эта группа напильников по металлу включает в себя самое большое количество видов. Наконечники стального бруса бывают всех возможных геометрических форм, притом сам брус, как правило, не очень длинный. Надфили плоского, круглого, ножовочного и всех других типов характеризуются наличием насечки 5 класса. Надфили используются для обработки мелких металлических деталей, с которыми не справляются более грубые и массивные слесарные инструменты.
4. Рашпили. От всех остальных типов напильников рашпили отличаются особо длинной частью стального бруса и крупными зубьями на хвостовой части. Существует 3 основных вида такого инструмента: сапожные резчики по металлу, копытные и напильники-рашпили общего назначения. Форма инструмента преобладает круглая и полукруглая с концом разной степени остроты.

Разновидности насечек и их геометрия

Чтобы качественно выполнить работу резчиком по металлу, необходимо определить требуемый вид насечки. Строение и размер зубьев также имеют большое значение при выборе инструмента.

Стальные зубчики могут быть нанесены на хвостовую часть стального бруса разными способами:

Наиболее широкое применение в сфере обработки металлических изделий находят резчики по металлу, зубья которых выполнены посредством насечения их на специальных автоматизированных станках. При этом сами насечки могут быть как двойными, так и одинарными.

Насечка с одним концом призвана убирать излишки металла, которые по размеру равны ее зубьям. Именно поэтому такой вид инструмента походит для отточки более податливых материалов: дерево, пластмасса и более мягкие виды металла.

Двойная представляет из себя две насечки, одна из которых является основной, а вторая – вспомогательной. Относительно друг друга насечки расположены под особым углом, что позволяет производить отточку твердых материалов (металлы и их сплавы).

Геометрия зуба у напильников будет зависеть от количества насечек на теле стального бруса.

Чем меньшее количество насечек находится на теле стального бруса, тем крупнее будут зубья.

Нумерация насечек и виды работ

По размеру зубьев насечки делятся на 5 классов:

Помимо классности, геометрия зубьев напильника должна соответствовать ГОСТ 1465-80 пункту 2.1, который требует, чтобы насечка была нанесена под углом 65 градусов относительно стального бруса. Также этот пункт оговаривает особенности технологии изготовления того или иного вида напильников. Таким образом, круглые напильники должны производиться путем насечения или нарезки, в то время как остальные формы напильников производятся только посредством насечения.

Материал напильника

На территории РФ напильники по металлу изготавливаются из следующих групп инструментальной стали:

1. Нелегированные марки улучшенной стали с долей углерода от 1 до 1,3% (УЮА-У13А).
2. Марки стали с содержанием хрома ШХ15 или 13Х.

Подобное производство напильников практикуется и за границей, а высокое содержание углерода (свыше 1%) позволяет добиться высокой твердости насечки.

В разных странах технология изготовления напильников может отличаться в деталях, однако существуют обязательные производственные этапы:

• формообразование;
• формирование образа насечки;
• термообработка.

От качества выполнения образа насечки зависит эффективность дальнейшей работы инструмента, так как нарушение технологических процессов может привести к его быстрому износу.

Термическая обработка очень важна для любого стального инструмента. Необходимо сделать акцент на распределении твердости и мягкости по телу стального бруса. Сверху стальной стержень должен быть максимально твердым и плавно смягчаться в сторону центра. Если поверхность недостаточно твердая, это может привести к быстрому износу зубьев насечки, а недостаточная мягкость в середине тела стального бруса – к разрушению зубьев во время эксплуатации.

У производителей принята условная регламентация твердости поверхностной части напильника по металлу исходя из сферы применения:

1. Слесарные: от 64 до 66 HRc.
2. Заточные: от 65 до 67 HRc.
3. Рашпили: от 53 до 56 HRc.

Но в любом случае проверить качество инструмента, режущего по металлу, можно только в процессе его применения.

Если вы имеете опыт использования различных форм и типов напильников в профессиональной и повседневной деятельности, можете поделиться им, оставив комментарий под этой статьей.