Закалка и заточка столярного инструмента

ЗАКАЛКА И ЗАТОЧКА СТОЛЯРНОГО ИНСТРУМЕНТА

   Не каждую сталь можно подвергать термической обработке в домашних условиях. Наиболее распространенная, углеродистая, сталь, из которой изготовлены многие инструменты, в том числе напильники, поддается закалке легко. Старые напильники — удобные заготовки для выполнения, например, прямых и полукруглых стамесок, особенно полукруглых резцов. Закалка включает две операции.
  Во время первой операции инструмент нагревают до вишнево-красного свечения на газовой горелке или другим способом. Хорошо прочищенная кухонная газовая горелка для нагрева небольших инструментов вполне подходит. Нагретый инструмент быстро опускают в воду, сосуд с которой находится как можно ближе к горелке, и резко перемещают его, чтобы избавиться от образующейся вокруг паровой оболочки, мешающей контакту металла с водой.
   Вторая операция (отпуск) заключается в смягчении закаленной до хрупкости стали. Теперь резец нагревают незначительно, контролируя цвет побежалости. Поэтому образовавшуюся на инструменте окалину при первой операции нужно снять легкой полировкой до блеска на мелкой шкурке (хотя бы фаску заточки), стараясь не испортить лезвие. На пламени нагревают участок на расстоянии 1-2 см от конца резца. Нельзя нагревать сам режущий кончик, который может быстро перегреться. Кончик должен нагреться внутренним теплом, идущим от стержня. Надо следить за цветом побежалости на полированной поверхности, уловить момент, когда режущий кончик из синего начнет превращаться в вишневый, и резко опустить его в воду (лучше со слоем масла на поверхности).
   Затем инструмент, например резец, пробуют на дереве и затачивают ещё раз начисто. Если при резьбе режущая кромка выкрашивается, необходимо повысить температуру второго нагрева до соломенного цвета побежалости.
   Мнущееся лезвие инструмента говорит о несоответствии режима закалки сорту стали или о неудачно проведённой операции: недостаточно высокой температуре первого нагрева, замедлении при опускании в воду, не резком охлаждении из-за слоя пара, образовавшегося в канавках и пазухах инструментов, слишком высокой температуре отпуска.
   В иных случаях, когда инструмент изготовлен не из углеродистой стали, лучше обратиться за помощью к специалисту, так как в домашних условиях не удастся получить достаточно высокую температуру для закаливания высококачественных сталей.
   Для столяра, имеющего возможность нагреть инструмент, например, в муфельной печи или кузнечном горне, приведём некоторые основные рекомендации.
   Сорт стали можно ориентировочно определить по искре на точильном круге в затёмненном месте. Так, белый пучок искр с отдельными звездочками указывает на то, что сталь углеродистая, требует незначительного нагрева при закалке (до температуры 780°С — вишнево-красное свечение) и отпуска при переходе цвета побежалости от фиолетового (для режущего инструмента) к соломенному (для работы киянкой). Термическую обработку такой стали можно вести дома на газовой горелке.
   Если короткий пучок тёмно-красных искр почти без звездочек, сталь быстрорежущая Р18. Она требует высокой температуры закалки — около 1270°С, что соответствует ярко-белому свечению. Добиться этого можно только в большой муфельной печи или в кузнечном горне.
   Немного ниже температура закалки (около 1230°С) у быстрорежущей стали Р9. Она закаливается при светло-желтом свечении, а на точильном круге дает красновато-оранжевые искры с небольшим количеством звездочек.
   Другие легированные стали (хром даёт едва различимые желтые искры, вольфрам — хорошо выраженные красные) закаливаются при светло-красном свечении (температура 820-900°С). Легированные стали лучше закаливать в масле или в подогретой до температуры 70°С воде.
   Приблизительно такая же температура требуется и для отжига стали перед её обработкой: легированные стали нагревают до 1000°С, быстрорежущие до 1200°С. После нагрева они должны медленно остывать вместе с печью.
   Следует учесть, что при высоком и длительном нагревании происходит выгорание углерода. Поэтому лучше не делать закалку инструмента с очень тонким участком, или после закалки снять на бруске или точиле с охлаждением острый обезуглероженный кончик. По этой же причине не надо бояться делать заточку инструмента, особенно первую, до образования заусенца по всей длине лезвия. Также, если первая пробная работа закаленным и заточенным инструментом не дает желаемого результата, надо повторить заточку. 

 Весь секрет изготовления хорошего столярного инструмента складывается из двух факторов: правильной заточки и правильно выбранного сорта стали, которая эту заточку долго сохраняет, не мнётся и не выкрашивается от любой древесины. Если сорт стали не всегда зависит от мастера, то заточка зависит только от него. Но для её правильного выполнения надо иметь некоторые знания.   Затачивание инструмента состоит из двух операций.
   Задача первой операции — добиться ровной плоскости стачивания (она называется фаской) без заоваливания её на самой кромке и без пережога стали. При этой операции стачивают металл с одной стороны режущей части инструмента (как у стамесок) или с двух её сторон (как у ножа) с образованием требуемой для данного инструмента формы лезвия. Другая задача первой операции — поставить фаску под определенным углом по отношению ко второй плоскости (пласти или фаске) при жале лезвия, требуемым именно для данного инструмента. Этот угол, называемый углом заточки, бывает различным: 7-8° у ножа, 15-25° у стамесок, 37-42° у рубанков и 50-53° у специального рубанка — шлифтика.
   Угол заточки инструмента находится в строгой зависимости от угла наклона режущей грани (плоскости) лезвия по отношению к поверхности древесины, что определяется сложной формулой. Если в таких инструментах, как нож, стамески, топоры, мы можем к углу наклона режущей грани приспособиться в процессе работы, а значит, и угол заточки при лезвии может варьироваться в зависимости от потребности (срезания древесины вручную или ударами молотком, киянкой), то в других инструментах, например рубанках, этот угол заточки должен быть выдержан строже.
   Задача второй операции — правки — не испортить угол заточки и добиться острого жала лезвия, что связано со снятием с него неровностей, мелких зазубрин, заусенцев, с полировкой до блеска обеих поверхностей лезвия.
   Первую операцию выполняют, как правило, на механическом точиле — вращающемся абразивном круге. Заканчивают её вручную на большом плоском бруске. Доводить заточку лезвия на точиле до остроты опасно, так как в этом случае трудно контролировать перегрев стали при больших оборотах круга, когда неожиданно на тонкой кромке лезвия при точении появляется цвет побежалости — признак того, что прочность стали нарушена и заточка испорчена. Такое место придется полностью срезать на том же точиле и сделать заточку заново.
   Для того чтобы уменьшить последующую ручную работу на бруске, стараются на точиле максимально снять металл по всей фаске, кроме её кромки, что делать нетрудно на точиле цилиндрической формы: она позволяет выемкой на фаске убрать лишний металл со всей её середины.
   Чтобы сталь не перегрелась, инструмент периодически макают в воду и само точило также пропитывают водой. Исчезновение капелек воды на кончике лезвия или их закипание — признак того, что пора его опустить в воду.
   Начинающему точильщику целесообразно затачивать инструмент на точиле так, чтобы круг вращался не навстречу лезвию, а наоборот или под некоторым углом к нему (в разных направлениях). Так меньше опасности при неверном движении врезаться точилом в лезвие и испортить всю работу. Однако во всей литературе рекомендуется любой инструмент затачивать на точиле только при его вращении навстречу лезвию. Но это правило подходит только для специалиста или мастера, имеющего большой опыт заточки. Несомненно, что при движении поверхности круга навстречу лезвию его заострение получается лучше: меньше происходит выкрашивание частиц металла на самой кромке лезвия — они как бы прижимаются при вращении, а не отрываются от него, когда движение точила происходит от лезвия. Также при этом не получаются столь большие заусенцы, как при затачивании "по лезвию", где больше возможностей для загиба кромки, что и дает заусенец. Кроме того, при строгом соблюдении правил заточки инструмента навстречу лезвию, если он точно зафиксирован (при помощи специального упора или тренированными руками), получается и четко поставленная грань лезвия. Таковы положительные стороны заточки методом навстречу лезвию. Но в нем есть и отрицательные стороны, весомость которых более существенна, особенно для начинающего точильщика. Главный недостаток — это то, что мы не можем доводить заточку до острого жала лезвия, так как при этом слишком велика опасность сжечь его. Доводить до нужной остроты лезвие инструмента можно только на водяном точиле, скорость вращения которого очень маленькая (при увеличении скорости вода заливает руки). На всех других механических точилах заточка ведется без воды. Но и после водяного точила лезвие получается острым только за счет хорошего угла заточки и четко поставленных граней. На самом же деле оно иссечено зазубринами от песчинок абразива и представляет собой как бы пилку с очень мелкими зубчиками. Такое лезвие будет резать древесину, но след среза будет неровным, не блестящим. Лезвию потребуется основательная правка — полное снятие жала и формирование нового.
   Для того чтобы довести до конца заточку инструмента на жестком бруске, лучше зажать брусок в тисках или закрепить на верстаке. Тогда работу можно будет вести с прижимом, двумя руками. Брусок предварительно, а затем периодически надо промывать водой с мылом с помощью щетки, так как он засаливается и забивается мелкими металлическими опилками и абразивной пылью, хорошо его пропитывать водой. В процессе работы поверхность бруска удобнее протирать мокрой тряпкой. Именно при таких условиях поверхность бруска хорошо стачивает металл.
 Затачивая инструмент, нужно особенно следить, чтобы фаска соприкасалась с поверхностью бруска всей плоскостью, чтобы не испортить угол заточки. Водить инструментом по бруску можно в любом направлении, но по мере заострения лезвия и появления на нем заусенца — тонкой блестящей полоски загибаемого металла на жале лезвия — с направлением движений при заточке следует поступать более осторожно. Во избежание риска врезаться в абразив лезвием инструмента лучше полностью прекратить его движение навстречу и вдоль лезвия. Предпочтительнее делать движения под углом 45° как в одну, так и в другую сторону по отношению к кромке лезвия, в направлении от него. Именно таким образом мы уменьшаем усилие, которое загибает жало лезвия в заусенец. Подобный метод заточки подтверждается практикой опытных мастеров. Известно, что парикмахеры подобным образом правят опасные бритвы.
   Вторую операцию заточки — правку — выполняют сначала на мелкозернистом бруске или специальной заправочной доске, затем на оселке или на гладком, затертом при заточке месте заправочной доски, иногда на оселке или заправочной доске, обтянутой кожей, с применением специальной пасты.
  Заправочная доска обклеена мелкой наждачной бумагой (лучше шкуркой на ткани). Края её приклеены встык на одной из узких сторон доски. Одну сторону заправочной доски стоит предварительно скруглить, причём с разной кривизной вдоль по кромке. На ней мы будем делать правку вогнутой пласти полукруглых стамесок.
 При правке на оселке можно делать сначала и круговые движения инструментом (например, стамеской), акцентируя усилия при движении от лезвия, но на заправочной доске надо сразу же остерегаться делать движения навстречу лезвию: мягкая ткань или бумага шкурки от нажима хоть незначительно, но прогибается и лезвие "атакует" наждачную поверхность под большим углом, что приведет к заоваливанию фаски, т.е. к изменению угла заточки. Также по вышеописанным причинам лезвие может быть испорчено от задевания за неровности на поверхности затачивания. Например, при заточке на заправочной доске ножа навстречу лезвию случается даже, что он срезает часть наклеенной шкурки.
   Во время правки надо периодически поворачивать инструмент с одной стороны на другую, пока обе грани лезвия не будут отполированы до блеска, а заусенец не исчезнет полностью. По мере заканчивания правки движения руки должны становиться все более частыми и легкими, также и затачиваемые грани взаимозаменяют чаще.
   После правки надо сделать пробную резьбу, испытав инструмент в приемах резания вдоль и поперек древесины, особенно твёрдой. Вполне вероятно, что лезвие инструмента при этом "сядет" и не даст желаемого результата. Это не всегда является признаком плохой стали, а скорее всего это результат выгорания углерода из кромки лезвия при закалке, о чем мы говорили выше. Правда, такое случается и с инструментом, не подвергавшимся термической обработке. Во всяком случае, необходимо снова его подправить и проверить, пока режущая кромка не устоится.
  Хорошо заточенный инструмент служит долго и не требует частой заправки. Его подправляют только после многочасовой работы. Для более скорого достижения результата, если инструмент уже давно используется, можно при заправке слегка усилить контакт кромки затачиваемого лезвия с бруском, учитывая, что при первоначальной заточке угол заострения его был достаточно острым. При этом угол заточки немного увеличивается и образуется вторичная фаска. Естественно, через некоторое время придется снова выправлять угол заточки лезвия на бруске, а то и на круге ручной дрели. Практика показала, что применять полировочную пасту или масляную краску "Окись хрома" для окончательной правки инструмента необязательно. В процессе работы на заправочной доске появятся места более гладкие (сработанные) и более жесткие, что позволит использовать одну и ту же шкурку на доске для последовательной заточки: от грубой  к чистой.

  Абразивный круг, приводимый во вращение механическим или электрическим приводом, принято называть точилом, шлифовальным или точильным кругом. Абразивные диски, продаваемые в хозяйственных и инструментальных магазинах, как и другие шлифовальные круги, изготовляются из искусственных минералов: электрокорунда, карбида кремния (карборунда), карбида бора и др., иногда из наждака (наждак — это природный минерал и в настоящее время используется в основном для производства шлифовальных шкурок).Лучше покупать абразивный диск из белого электрокорунда (его маркировка на круге начинается с ЭБ) или монокорунда (маркировка М). Они больше подходят по твёрдости зерен для чистовой обработки, а в нашем случае — для заточки закаленного инструмента — хорошо зарекомендовали себя в шлифовании весьма твёрдых поверхностей металла с малой глубиной стачивания.
   Маркировка твёрдости на абразивных кругах указывается начальными буквами слов: мягкие (М), средне-мягкие (СМ) и далее аналогично — средние, среднетвёрдые, твёрдые, весьма твёрдые, чрезвычайно твёрдые и добавлением цифр 1 и 2 (иногда 3), уточняющих степень твёрдости.
   Современные шлифовальные круги сформованы на прочном связующем, обладают большой сопротивляемостью на разрыв, обеспечивающей им в два-три раза большую частоту вращения, чем та, которую сообщает электродрель. И тем не менее после покупки шлифовального диска, особенно если он без маркировки, обязательно следует проверить его на большой частоте вращения, приняв меры безопасности (не находиться в плоскости вращения диска) на случай разрыва. И в дальнейшем целесообразно при холостых (т.е. максимальных) оборотах круга не держать голову в плоскости его вращения. Эти меры нужны на случай брака или дефекта диска.
   А для уверенности, что вращение нового шлифовального круга в дрели безопасно, полезно знать следующие сведения. Обычно на маркировке диска указана не частота вращения (в об/мин), а окружная скорость (в м/с). Это связано с тем, что центробежная сила (а значит, и разрывная) зависит не только от частоты вращения, а и от диаметра круга. Для примера рассчитаем окружную скорость зерен на ободе шлифовального круга диаметром в 175 мм, вставленного в электродрель, дающую 2000 об/мин. При длине окружности обода 0,175? 3,14 = 0,55 м, частота вращения составит приблизительно 33 об./с (2000:60), а окружная скорость зерен на нем 0,55? 33 = 18,15 м/с. А допустимая скорость вращения современных шлифовальных кругов колеблется от 35 до 40 м/с, что превышает нашу расчетную более чем в два раза.
   Надо заметить, что целесообразнее брать для точила к электродрели круги диаметром меньше 175 мм. Это удобнее по многим причинам. Часто в процессе работы приходится затачивать инструмент, держа дрель с точилом в левой руке и включая её короткими импульсами, — так больше уверенности не испортить заточку и не сжечь сталь. В этом случае масса круга, влияющая на его инерционность, будет каждый раз мешать включению дрели. По этим же причинам нежелательна и чрезмерная окружная скорость поверхности затачивания, которая связана с диаметром круга. Понятно, что с уменьшением диаметра круга уменьшится и наша расчетная окружная скорость, т.е. повысится степень безопасности работы.
   Как раз в этом смысле очень удобны для работы по заточке инструмента абразивные пальчики длиною 25 мм и диаметром 10 мм на металлической оси вращения, изготовляемые специально для электродрели и поступающие иногда в продажу.
   Точильные круги обладают способностью самозатачиваться, т.е. снашивающиеся и затупившиеся зерна абразива постепенно отлетают, уступая место новым. Но они требуют и определенных условий эксплуатации: надо стараться так вести заточку инструмента, чтобы круг стачивался равномерно по всей поверхности, без образования канавок. Поэтому нельзя его использовать для затачивания инструмента вручную, в качестве бруска — это приведет к местному повреждению его поверхности и к эксцентриситету при вращении.
   Промышленные диски изготовлены так, что отверстие каждого из них согласовано с центром тяжести и с геометрическим центром окружности обода. Также и при насадке круга на ось вращения эти условия необходимо выдержать. Такую ось, диаметром до 9 мм, можно сделать из болта, от которого отпиливают головку. На резьбовом конце между шайбами, пластинчатыми прокладками и гайками зажимают диск. Предварительно в отверстие диска вбивают вкладыш из твёрдого дерева, точно находят его центр относительно внешней цилиндрической поверхности диска и сверлят отверстие под выбранную ось. Диаметр шайб и прокладок под них должен превышать диаметр вкладыша, а вкладыш должен быть обрезан заподлицо с диском. Затем на малых оборотах дрели нужно проверить центровку диска, касаясь кончиком карандаша или мела его цилиндрической поверхности.

Шлифовальные круги для чернового ручного шлифования.

О дереве

• Пороки древесины
• Физические свойства древесины
• Основные свойства и строение дерева и древесины
• Фанера
• Таблицы по объему и весу древесностружечных плит
• Определение влажности и сушка древесины
• Пиломатериалы лиственных пород
• Виды лесоматериала
• Механические свойства древесины
• Породы дeревьев
• Таблицы по объему и весу фанеры
• Плиты древесноволокнистые
• Плиты древесностружечные
• Измерения и приемка пиломатериалов
• Пиломатериалы хвойных пород

Инструменты и технологии

• Клеи
• Психрометр
• Ручные деревообрабатывающие инструменты

Станки

• Неисправности деревообрабатывающих станков, способы устранения.
• Правила техники безопасности при работе на деревообрабатывающих станках.
• Классификация и индексация деревообрабатывающих станков

Электричество

• Работа трехфазного электродвигателя в однофазной сети
• Искусственное освещение на производственных предприятиях.
• Первая помощь при поражении электрическим током
• Эксплуатация и ремонт электродвигателей
• Электробезопасность, Термины и определения.

Полезная информация

• Полезные советы
• Словарь столяра (Т-Я)
• Словарь столяра (А-К)
• Техника безопасности при работе с пожароопасными материалами.
• Литература по столярному делу
• Словарь столяра (Л-С)