Марка стали напильника по металлу

Несмотря на появление большого количества электрических инструментов, некоторые из ручных заменить нельзя. Напильник – одно из подобных приспособлений, которое может использоваться для проведения самых различных работ. Много трудностей возникает с выбором подходящего варианта, так как классификация ведется по самым разным признакам.

Напильник – ручной инструмент, основное предназначение которого заключается в постепенном снятии материала. С каждым годом появляется все больше вариантов исполнения, некоторые подходят для работы с металлом, другие – с более мягкими материалами.

Расположение большого количества режущих кромок позволяет проводить шлифовку. Подобным образом можно выполнить следующие действия.

• Подогнать изделие под определенные параметры. Ими можно назвать размеры, форму, а также класс шероховатости поверхности. Стоит учитывать, что напильником получится снять всего несколько миллиметров материала.
• Расширить диаметр внутреннего отверстия. Эта процедура напоминает растачивание, которое можно провести только при круглой форме рабочей поверхности.
• Укоротить деталь. Напильником часто обрабатывается торцевая поверхность для изменения длины.

Основная часть изготавливается из специальной твердой стали. Это определяет то, что рабочая поверхность более твердая в сравнении с обрабатываемой.

Рассматриваемый инструмент выпускается в соответствии с ГОСТ. Если он не отвечает установленным требованиям, срок службы сокращается в несколько раз.

Современные напильники – сложный инструмент, который должен соответствовать всем требованиям. Они следующие:

• режущая кромка должна изготавливаться из легированного сплава, который даже при высокой влажности не покроется ржавчиной;
• показатель твердости подбирается в зависимости от того, какая заготовка будет обрабатываться;
• инструмент должен быть удобным, хорошо лежать в руке, в противном случае провести работу качественно будет сложно;
• рабочая часть должна иметь точные размеры, дефекты не допускаются.

Напильники выпускаются и в виде насадок для электрических инструментов. Их отличие заключается в отсутствии рукоятки, вместо которой делают специальный хвостовик, обеспечивающий требуемую надежность соединения.

Все виды напильников можно отнести к режущим инструментам, которым свойственно наличие рукоятки и рабочей части. Контактирующая часть на момент работы, как правило, изготавливается из стали. Наибольшее распространение получила инструментальная сталь.

• Марки 13Х и ШХ15. За счет легирования увеличиваются основные свойства металла, к примеру, прочность. Легирование также позволяет повысить устойчивость металла к воздействию повышенной влажности.
• У13А и У10А считаются улучшенными нелегированными сплавами. Они уступают по своим свойствам легированным сплавам, но обходятся намного дешевле.

Поверхность обрабатывается путем закаливания. Это делают для повышения твердости до 58 HRC. При изготовлении инструментов для обработки дерева или пластика используют менее твердые сплавы.

Отдельное внимание стоит уделить рукоятке. Она также может изготавливаться из различных материалов.

• Недорогие предложения изготавливают из пластика. Он характеризуется невысокой прочностью, но при этом легкий и не реагирует на высокую влажность или перепады температуры. Недостаток – при такой рукоятке передать большое усилие рабочей части не получится.

• На протяжении многих лет применяли дерево. Оно обладает достаточной прочностью, но из-за воздействия окружающей среды со временем теряет свои свойства. В последнее время деревянные рукоятки встречаются крайне редко.

• Металлические рукоятки самые прочные и долговечные, могут использоваться для передачи большего усилия. Недостатки касаются увеличения веса и стоимости инструмента.

Именно виды используемых материалов определяют срок службы напильника, особенности условий хранения и некоторые другие моменты. Не рекомендуется покупать дешевую продукцию, которая выпускается без учета стандартов ГОСТ.

Классификация напильников может проводиться по большому количеству признаков. Наиболее важный признак – вид насечек.

Этот момент определяет, какой вид работы может осуществляться, как будет сниматься слой с поверхности. При изготовлении инструмента напильников ориентируются на ГОСТ 1465-59.

Вид насечки позволяет решить определенный спектр задач, выделяют несколько вариантов:

• простая;
• поперечная или с двойной насечкой;
• рашпильная или точечная;
• дуговая.

Визуально отличить вид насечек сложно, однако точно определить тип можно по описанию производителя или нанесенной маркировке. Некоторые разновидности предназначены для специфических задач.

Дополнительная классификация касается размеров. Согласно ГОСТ 1465-59, выделяют 6 номеров.

• Крупные под номером 0 и 1 применяются для грубой обработки поверхности. При правильном использовании за один проход можно снять слой до 0,1 мм. Для точной обработки применяться не может. Неаккуратное обращение с инструментом становится причиной, по которой зубья откалываются от поверхности.
• При использовании инструмента с насечками 2 и 3 можно добиться большей точности. За один проход снимает до 0,06 мм. Высокого класса шероховатости не добиться.
• Чистовой проход осуществляется инструментом с насечками 4 и 5. Подходит этот вариант для финишной подгонки степени шероховатости поверхности, но не для изменения размеров изделия.

Приведенная выше информация указывает на то, что напильником можно проводить самые различные работы. Инструмент неприхотливый, но его нужно правильно выбирать в зависимости от поставленной задачи.

Самый простой вариант с одинарной насечкой. Особенность процедуры обработки мягких металлов и пластмассы заключается в быстром заполнении пространства между режущими элементами. Очистить бороздки очень сложно.

Именно одинарная насечка позволяет работать на протяжении долгого периода. При этом с чисткой поверхности не возникает серьезных трудностей.

Рабочая часть, как правило, изготавливается из более мягкого недорогого металла.

Исполнение с двойной насечкой эффективно в работе с твердыми сплавами, к примеру, чугуном или бронзой. Подобное расположение режущей кромки обеспечивает высокую производительность.

Стружка, которая образуется от твердого металла, не забивает борозды. Поэтому спиливание поверхности можно проводить на протяжении долгого периода.

Этот вариант всегда большого размера. Крупные насечки позволяют работать с резиной, деревом, кожей и другими подобными материалами.

Стоит учитывать, что при увеличении размеров режущей кромки качество обрабатываемой поверхности существенно снижается.

Этот вариант не подходит для получения гладкой поверхности при финишной обработке.

Классификация инструмента может проводиться по самым различным признакам. Напильники по металлу подразделяют на несколько типов.

• Драчевые. На 10 мм рабочей поверхности приходится около 5-12 насечек. Шероховатая поверхность при использовании этого варианта очень высокая. Однако с увеличением размера зубьев за один проход снимается больше материала.

• Личные. Этот вариант также с редким расположением зубьев и крупными насечками подходит для быстрой обработки изделия, изменения формы и размеров. Количество зубьев достигает 25 штук.

• Бархатные. Этот класс характеризуется тем, что на 10 мм приходится около 80 зубьев. При его использовании нужно быть осторожным, слишком большое усилие может стать причиной повреждения инструмента.

Как правило, обработка поверхности проводится в несколько этапов. Для начала используют варианты с крупными зубьями, после – с мелкими. Марка часто указывает не только на тип используемого материала при изготовлении рабочей части, но и на форму.

Набольшее распространение получили рихтовочные варианты. Они обходятся дешевле, подходят для большинства работ.

Маленький инструмент обладает большим классом точности, но для обработки крупных деталей потребуется много времени.

Классификация может проводиться и по форме рабочей части – к примеру, квадратный и тарированный, ромбический. В отдельную группу отнесем резьбовые, предназначенные для обработки подобной поверхности.

Полукруглый выглядит несколько необычно, применяется для снятия металла с внутреннего отверстия.

Бывает капский и пневматический вариант, который чаще всего используется на заводах, тонкий подходит для удаления небольшого слоя металла.

Этот тип напильника получил самое широкое распространение. Его длина составляет около 50 см, эффективен в случае, когда нужно снять до 1 мм металла.

Форма может существенно отличаться. Плоские варианты подходят для снятия металла с ровных поверхностей, трехгранные используются для работы с внутренними пазами.

Некоторые детали имеют сложные углы и наклоны, зубчатую поверхность. Необычная рабочая часть позволяет убирать металл с поверхности канавок и пазов.

Драчевые инструменты оснащаются самыми крупными зубьями. Низкая точность определяет возможность применения напильника на начальном этапе работы.

Самые мелкие напильники называют надфилями. Они маленькие и точные, подходят для изменения размеров или шероховатости поверхности.

При изготовлении надфилей применяется сталь марки У12 или У12А. За счет дополнительной термической обработки достигается показатель твердости 60 HRC. Форма рабочей поверхности существенно отличается, подбирается в зависимости от поставленной задачи.

Рашпили получили широкое применение при работе с мягкими металлами, к примеру, алюминием. Рабочий стержень представлен литым изделием из сплава У7А или У10А, твердость поверхности – не более 40 HRC. Стандартная длина – не более 35 см.

Изготавливаются рашпили различной формы. Плоский тип может иметь острый или тупой наконечник, в отдельную группу можно отнести варианты круглой и полукруглой формы.

Другая, не менее важная классификация, касается формы рабочей поверхности. Она подбирается в зависимости от особенностей обрабатываемого изделия. Выделяют следующие разновидности.

• Плоские получили самое широкое распространение, так как предназначены для обработки обычных поверхностей, например, плитки.

• Круглые подходят для работы с внутренними отверстиями. Рабочая часть выполнена в виде стержня, который сужается с торцевой поверхности.

• Полукруглые можно назвать самым универсальным предложением.

• Трехгранные применяются для работы с пазами и гранями. Образующаяся кромка имеет зубцы, которые и обрабатывают поверхность.

• Квадратные позволяют прикладывать большее усилие, так как рабочая часть сохраняет требуемую жесткость даже при длительной работе.

• Специальные выпускаются для обработки определенных изделий, могут иметь специфическую рабочую часть.

• Ножовочные могут использоваться для заточки изделий.

• Ромбовидные предназначены для работы со сложными гранями.

Форма определяет то, какую поверхность можно обработать.

Классификация инструмента проводится и по его назначению. Выделяют несколько различных модификаций.

• Вариант по металлу получил самое широкое распространение. Несмотря на появление электрического инструмента, финишную обработку часто можно провести только напильником.
• Напильники по дереву также встречаются в продаже. Они могут использоваться для изменения формы и размеров изделия, характеризуются невысокой твердостью рабочей поверхности.
• Варианты для пластика обходятся дешево, режущая кромка имеет твердость не более 30 HRC.
• Инструмент для опиливания чугуна обладает повышенной твердостью. Это связано с тем, что подобный сплав труднообрабатываемый.
• Напильники по керамике встречаются в последнее время крайне часто. Керамические изделия характеризуются высокой твердостью поверхности, поэтому для обработки подходит исключительно специальный инструмент.
• Для заточки напильники применяются крайне редко, но все же провести подобную работу можно.
• Насадки для дрели или шуруповерта. Для повышения эффективности труда его можно частично автоматизировать. Специальные насадки имеют определенное крепление.

Каждый вид целесообразно использовать только по назначению. В противном случае инструмент быстро изнашивается, а поставленную цель будет сложно достигнуть. К примеру, для обработки лопаты не нужно использовать вариант, предназначенный для работы с керамическими изделиями.

Показатель твердости во многом зависит от типа используемого материала. При этом дополнительная термическая обработка позволяет существенно повысить показатель. Указывается твердость по Роквеллу. Напильники нужно правильно подбирать не только по размеру, форме, но и по показателю твердости. Основные рекомендации.

• Для повышения твердости проводится термическая обработка, которая существенно увеличивает стоимость изделия.
• Слишком малая твердость становится причиной, по которой рабочая поверхность будет быстро изнашиваться.
• Твердость подбирается в зависимости от того, какой материал будет обрабатываться. Для резины, пластика и дерева показатель может быть не выше 40 HRC. Для чугуна или каленой стали подходит инструмент с твердостью рабочей поверхности около 60 HRC.

Этот показатель указывается в маркировке. Закалка должна проводиться в соответствии с рекомендациями, так как подобная процедура может стать причиной увеличения хрупкости.

Немаловажным фактором при выборе становится и то, какая фирма выпускает инструмент. Как правило, большей популярностью пользуются предложения зарубежных компаний. Однако они намного дороже.

Инструмент российского происхождения обходится дешевле. Производством занимается компания Santool и «Интек», ПАО «Металлист». В любом случае при выборе напильника нужно уделить внимание тому, чтобы он соответствовал стандартам ГОСТ.

Напильник можно считать практически незаменимым инструментом. Однако вышеприведенная информация указывает на то, что нужно покупать целые наборы. Это связано с отсутствием универсального решения. После покупки инструмента следует учитывать и рекомендации по уходу, так как если их не соблюдать, уже через несколько циклов обработки придется покупать новый.

Как определить состав металла?

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, ШХ15Надфили — У10, У11, У12Рашпили — У7, У7АШаберы — У10, У12Стамески, долота — У7, У8Метчики — У10, У11, У12, Р9, 9ХС, Р18Сверла по дереву — 9ХССверла по металлу -Р9, Р18Развертки – Р9, Р18, 9ХС Фрезы – Р9, Р18Зубила, отвертк – У7А, У8А, 7ХФ, 8ХФПробойники – У8, У8АКернеры – У7А, 7ХФ, 8ХФШвейные иглы- У7А, У8АПилы-ножовки – У8ГАПолотна лучковой пилы – У8ГА, У10Ножовочные полотна – У8, У8А, У9, У9А, У10, У10А, У11, У12Ножницы по металлу – У12АМолотки и кувалды – У7, У8Топоры – У7Косы, серпы – У7, У8Вилы, зубья (клевцы) – У7, У8грабель
• 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.

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:

• фрезерование;
• насекание;
• протягивание;
• течение;
• нарезание.

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:

№ классаСлой снимаемого материала Характеристика

0-1	От 0,05 до 0,1 мм	Самый крупный вид насечек неудобен тем, что при обработке металлических вероятны погрешности от 0,1 до 0,2 мм
2-3	От 0,02 до 0,06 мм	Самый оптимальный вариант для того, чтобы убрать слой металла, но защищать пазы и отверстия может быть трудно
4-5	От 0,01 до 0,03 мм	Насечки с зубьями N 4 и 5 используются для финишной отделки деталей и подчинения пазов и отверстий. Максимальная погрешность, допустимая при работе – 0,001 – 0,005 мм

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.

Поиск записей с помощью фильтра: ГибкаЗаточкаЗащитаКовкаРезкаСваркаСверлениеСлесарнаяТермоТокарнаяШлифовка АрматураКвадратКругЛистПолосаПроволокаТрубаУголокШвеллер АлюминийЛатуньМедьНержавейкаОцинковкаТитанЧугун

Изготовление напильников: сталь и твердость напильника

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.

Напильники по металлу: виды, размеры, ГОСТ, насечки

Предназначение напильников

Напильник – ручной инструмент универсального назначения, способный при одном поступательном движении срезать тонкий слой с поверхности обрабатываемого материала. С его помощью решают много разнообразных задач:

1. Очищают детали и заготовки от ржавчины и других видов коррозии.
2. Удаляют слой грязи или краски.
3. Выполняют точение детали до получения требуемого размера.
4. Затачивают другие инструменты, используемые в повседневной работе.
5. Зачищают электрические контакты в системах электрооборудования.
6. Шлифуют и полируют поверхность металла и иного материала.

Виды напильников

Современные школьники, оказываясь в инструментальных цехах на экскурсии, часто с усмешкой разглядывают инструмент, которым пользуются слесари инструментальщики. Рядом могут стоять сложные станки, способные в течение нескольких секунд срезать толстые слои металла.

А слесари обрабатывают деталь с помощью ручных приспособлений с ручками, водят ими по заготовкам, добиваясь нужного размера или вида детали. Часто для уточнения каких-то особенностей просматривают результаты труда через лупы.

Однако особо тонкую доводку изделия порой нельзя доверить машине. Только с помощью напильника или его младшего брата – надфиля можно добиться требуемых параметров. Эти инструменты используются для снятия слоя металла.

Чаще всего на прочной стальной полосе имеется насечка. Это невысокие зубья, расположенные в определенной последовательности (нанесена специальная насечка). Специальным стандартом (ГОСТ 1465-80) утверждены правила расположения зубьев и их форма.

Для изготовления используются углеродистые стали (У9…У11) или специальные сплавы железа с легирующими элементами. Напильники проходят термообработку, в результате которой поверхностная твердость достигает до 54…60 HRC (твердость по прибору Роквелла).

Для удобства использования на конце имеется треугольный или цилиндрический хвостовик. На хвостовик надевают рукоятку. Ее изготавливают из разных материалов (древесина, оргстекло, металл). Профессионалы предпочитают пользоваться деревянными ручками из березы или ореха.

Важно! Чтобы ручка не раскалывалась при вбивании хвостовика, на конце устанавливается металлическое кольцо.

Преимущества слесарного инвентаря

При всей трудоёмкости и монотонности труда с подобной ручной оснасткой, можно выделить ряд условий, которые делают этот инструмент конкурентоспособным при шлифовке различных плоскостей:

• Для элементарных и единичных манипуляций такой инструмент экономически выгоден. Электроинструмент с соответствующей насадкой может обработать не каждый уголок детали, а покупка станка для этих целей непрактична.
• Труднодоступные полости и детали со множеством изгибов можно обработать только ручным шлифовальным инструментом.
• Для его работы не нужна электроэнергия.
• Не распространяет искры и стружку, нет таких приспособлений, которые могли бы нанести серьёзную травму.
• При обработке снимает минимальный слой поверхности, что гарантирует более высокую точность шлифования, чем при использовании электроинструмента.
• Восстановить его можно с помощью раствора лимонной кислоты.

Инструментальные стали для изготовления напильников

Исследуя свойства стали, заметили, что при определенном содержании углерода появляется возможность с помощью специальной термообработки получать высокую твердость. Низкое содержание углерода не позволяет производить закалку, повышающую прочностные свойства металла.

Только при концентрации 0,8% и выше меняются свойства сплава Fe-FeC₃ (свойства изучаются в специальном курсе технологии металлов, получившем название «Материаловедение»). Отожженная сталь довольно пластична, ее можно обрабатывать на металлорежущих станках. Есть состояние, при котором отмечается высокая пластичность. Его называют аустенитом. Достигается при температуре 727 ⁰С и выше.

Только заэвтектоидные стали могут подвергаться закалке и отпуску. Если нет никаких других добавок, то их принято обозначать в виде У8…У13. Буква «У» характеризует углеродистую сталь, а число – указывает на содержание углерода в сотых долях процента.

Внимание! Чтобы проводить закалку, нужно нагревать стальную деталь до температуры аустенита и выше. Ее легко определить с помощью магнита. При достижении нужного значения при нагревании полностью пропадают магнитные свойства.

Некоторые считают, что достаточно нагреть до соответствующей температуры. При нагревании теплопроводность металла резко снижается. В течение одной минуты детали массой около 1 кг прогреваются на глубину 0,10…0,13 мм.

  Как определить марку стали: проверка вида и состава металла

Важно! Чтобы закалить поверхность на глубину 1,5…2,5 мм потребуется выдержка при нужной температуре не менее 15…20 минут. Менее глубокая закалка может сопровождаться тем, что измерительный конус на приборе Роквелла провалится сквозь тонкий слой закаленного металла. Результат окажется неутешительным.

Закалку выполняют в воде, на воздухе и в минеральном масле. Высокая скорость охлаждения способствует более глубокому закаливанию металла. При изготовлении режущих инструментов выполняют закалку в масле. Охлаждение стали происходит со скоростью 400…450 ⁰/сек.

После закалки детали приобретают определенную хрупкость. Поэтому для снятия внутренних напряжений выполняют низкий отпуск. Он происходит при температуре 180…250 ⁰С. Деталь помещают в муфельные печи, разогретые до заданной температуры. Выдерживают в них не менее 30…40 минут. Потом дают возможность медленно остыть.

На практике термообработка металла напильника происходит в следующей последовательности:

• Заготовка нагревается до температуры 900…920 ⁰С (более высокое значение объясняется тем, что требуется меньше времени на внутренний прогрев металла).
• Выдерживается в нагретом состоянии в течение 15…20 минут.
• Закаливается в минеральном масле (допускается использовать отработку из двигателей внутреннего сгорания).
• Выполняется проверка твердости, при правильном нагревании и охлаждении получают тростит закалки (HRC 54…58).
• Заготовка помещается в муфельную печь с температурой 200…210 ⁰С.
• Выдерживается 30…40 минут и вынимается наружу.
• Остывает на воздухе (температура 18…22 ⁰С) самостоятельно.
• Проверяется твердость, у тростита отпуска (состояние закаленного и отпущенного металла) твердость увеличивается на 2…4 единицы.

Чтобы повысить прочность и твердость сталей при их варке добавляют легирующие элементы. Они позволяют улучшить эксплуатационные характеристики и получить металл заданными свойствами.

Формы напильников

Виды напильников по металлу вырабатывались в течение последних двухсот пятидесяти лет. Размеры и параметры определялись в зависимости от тех задач, которые требовалось выполнять. Поэтому корректировалась и форма зубьев.

Первоначально мастерам требовалось обрабатывать чугунное литье, а также изделия из латуни и бронзы. Отливки имели литниковую систему и облой. Их спиливали, а потом поверхность шлифовали. Использовали напильники с разной величиной зуба. Для грубой обработки применяли инструмент, способный одним движением снимать до 0,5…1,0 мм слоя.

В дальнейшем у современных мастеров имеются наборы ручного режущего инструмента, которым пользуются, чтобы довести детали до требуемых параметров. На производственных предприятиях имеется категория рабочих (слесари). Одним из основных инструментов являются напильники.

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

Классификация по форме сечения

Форма определила название и назначение напильников, на ней создана основная классификация. В зависимости от профиля обрабатываемой поверхности подбирается сечение инструмента. Производители напильников предлагают использовать специальный ручной инструмент следующих сечений:

1. Плоские – напильники подобной формы подходят для обработки плоских и закругленных (выступающих) поверхностей. Это наиболее распространенное сечение у подобного инструмента.
2. Квадратные напильники применяют для обработки прямоугольных и квадратных отверстий. Ими обтачивают прямоугольные пазы на поверхности.
3. Круглые – с помощью них обрабатывают внутренние полости и отверстия, удаляют наплыв от сварных швов и облоя у отливок. Добиваются нужной конфигурации при доводке эллиптических поверхностей внутри детали.
4. Трехгранные – в сечении представляют правильный треугольник с углом наклона поверхностей 60 ⁰ друг к другу. Чаще всего подобный инструмент используют для заточки зубьев у другого инструмента, например, ножовки для пиления древесины.
5. Специальные – на некоторых предприятиях в инструментальных цехах изготавливают напильники особой формы. Например, при изготовлении двухтактных двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением нужно дорабатывать впускные отверстия. Заготовки получают литьем, но доработку выполняют вручную (дешевле, чем использовать специализированный станок).
6. Овальные или полуцилиндрические напильники применяют для обработки цилиндрических или конических впадин.

Ручной инструмент в зависимости от размеров обрабатываемых деталей изготавливают разной длины. Во времена использования паровозов у каждой бригады машинистов имелся напильник длиной 720 мм. Использовали для очистки сажи и иных загрязнений с поверхности труб парового котла.

Современные напильники редко изготавливаются длиннее 500 мм (размер определяется по длине рабочей части, где имеются зубья). Для мелких работ, например, в работе часовщиков используются надфили, с рабочей длиной около 50 мм.

Принята закономерность: чем крупнее зуб, тем длиннее рабочая часть. Объясняется довольно просто. Работа выполняется при поступательном движении вперед. Продвигая рабочую часть дальше, добиваются более глубокого снятия слоя при стачивании.

Крупные зубья оставляют на обрабатываемой поверхности глубокие риски. Чтобы добиться более качественной поверхности оставляют припуск на получение качественной поверхности. Ее получают, обрабатывая с помощью напильников, имеющих менее крупные зубья.

Используя бархатные напильники, получают блестящую поверхность с минимальным количеством рисок. Последующая полировка производится уже другими инструментами. На практике выполняется обработка в несколько этапов (не менее двух). Первый – обработка грубым инструментом, второй – чистовая доводка поверхностей.

Особенности применения инструментов ручного точения

Есть весьма условное деление по назначению. Выделяют основные категории.

• Слесарные – наиболее распространённые напильники. Их используют на любом промышленном предприятии. В домашних мастерских и личных хозяйствах нетрудно встретить подобный инструмент.
• Надфили используются для тонкой работы. Основными пользователями являются ювелиры, слесари-лекальщики. Без мелкого инструмента трудно невозможно обрабатывать труднодоступные места. Например, Михаил Тимофеевич Калашников уже будучи известным конструктором автоматического оружия дорабатывал отдельные детали самостоятельно с помощью набора надфилей.
• Заточные напильники (в основном треугольные и ромбовидные) используются для заточки зубьев на ножовках, пильных цепях и в других местах, где требуется восстановить требуемую остроту режущих кромок.
• Рашпили – особый класс инструментов, используемых для обработки древесины и иных неметаллических материалов. Их отличает наличие зубьев особой точечной формы. Иногда рашпили называют драчевыми напильниками, хотя – это не совсем верно.

Виды насечки на поверхности инструмента

По характеру насечек принято говорить об одинарном или двойном исполнении.

Одинарное исполнение чаще встречается у грубого инструмента. Здесь зуб имеет длинную режущую кромку. Ее длина соответствует ширине напильника. Чтобы легче производить заглубление в толщу обрабатываемого металла, насечку выполняют наклонной под углом 25⁰. Получается резание с некоторым смещением. Облегчается внедрение вглубь детали. Несколько снижается усилие.

Двойное исполнение насечки выполняют под углом друг к другу. Вторую насеку выполняют под углом 45 ⁰. Теперь режущие зубья ограничены по длине. Там, где происходит пересечение линий, формируются места, где ломается стружка. Следовательно, подобные напильники при работе требуют меньших физических затрат (не нужно тратить силы на скручивание длинной стружки).

Нумерация насечек на инструментах

Таблица для определения номера насечки, применительно к разным формам сечения

Размер зуба на поверхности зависит от плотности нанесения насечек. Чем их больше, тем меньше зубья.

Принята классификация насечек по цифровым значениям от 0 до 5. Самые крупные зубья могут снимать до 0,8…1,1 мм металла. Принято такому инструменту присваивать нумерацию «0» или «1». Такой инструмент получил наименование «драчевый».

Напильники, срезающие за один проход металл на глубину от 0,02…0,04 до 0,08…0,10 мм, нумеруются под цифрами «2» или «3». Такие напильники называют «личными».

Если же инструмент снимает 0,010…0,015 мм, то ему присваивают номер «4» или «5». Их называют «бархатными». При работе с ними получается самое высокое качество обработки и точность.

Обычно насечку наносят методом накатывания. Разогретая до аустенитного состояния заготовка поступает на формовочный станок. Система роликов производит накатывание каналов на рабочей поверхности инструмента.

Для изготовления личных и бархатных напильников используется метод фрезерования. Обработка выполняется на заготовках перед закалкой.

Правила выбора

Чтобы выбрать подходящий напильник, рекомендуется учитывать несколько моментов.

Назначение

При покупке инструмента следует ориентироваться, прежде всего, на то, для каких поверхностей требуется прибор. Так, для работы с небольшими изделиями рекомендуется выбирать надфиль. Если требуется обработка поверхностей из различных материалов средних и больших размеров, то следует использовать универсальный слесарный инструмент и т.д.

Форма рабочего основания

Выделяют несколько видов форм рабочего основания напильника, что также следует учитывать при выборе:

• Плоская – функциональный инструмент, рекомендованный для обработки плоских поверхностей.
• Треугольная – приспособление используют для работы с отверстиями и пазами.
• Ромбическая – изделие подходит для обточки шестеренок, звездочек и т.д.
• Квадратная – инструмент с таким рабочим основанием предназначен для увеличения размеров отверстий и обточки углов.
• Круглая и полукруглая – приспособление рекомендовано для расширения отверстий круглой формы и для обработки вогнутых поверхностей.

Особенности насечек

Насечки напильников отличаются направленностью и габаритами. Перед покупкой следует учитывать, что чем больше размер насечки, тем выше будет скорость работы. Однако при этом пострадает качество. После обработки на поверхности появляются царапины и другие механические повреждения. Чтобы избежать такой ситуации, рекомендуется использовать инструменты с мелкими насечками.

Зернистость

Зернистость — показатель количества выполненных насечек на 1 см поверхности инструмента.

От зернистости зависит эксплуатационные особенности приспособления. Выделяют 6 классов зернистости. Их обозначают цифрами от 0 до 5. Чем больше цифра, тем меньше насечек нанесено на поверхность.