Шапиро Абрам Аронович. Пособие для сельского кузнеца. Учебное пособие для сельских профессионально технических училищ

Подождите немного. Документ загружается.

А.

ШАПИРО

ПОСОБИЕ

ДЛЯ СЕЛЬСКОГО

КУЗНЕЦА

Одобрено

Ученым советом

Государственного комитета

Совета Министров СССР

по профессионально-техническому

образованию в качестве

учебного пособия

для сельских

профессионально-технических

училищ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫСШАЯ ШКОЛА»

МОСКВА 1967

631.3

Ш23

ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА

В книге кратко изложены сведения о стали, а

также о других промышленных металлах и сплавах.

Приведены основные способы термической обработ-

ки стали, методы нагревания кузнечной заготовки

для последующей ковки и показано устройство на-

гревательных печей и горнов. Рассмотрены основные

операции ковки, инструмент и машины, применяе-

мые в колхозной или совхозной кузнице и в мастер-

ских по ремонту сельскохозяйственных машин. В со-

ответствующих главах дана классификация поковок

деталей современных сельскохозяйственных машин

и типовые технологические процессы их изготовле-

ния,

разобраны примеры ремонта деталей в кузнеч-

ной мастерской и приемы ковки лошадей.

Все разделы содержат краткие теоретические

дан-

ные,

необходимые кузнецу в практической работе.

Книга является учебным пособием для учащихся

профессионально-технических училищ.

Отзывы и пожелания направляйте по адресу

Москва, К-51, Неглинная ул, 29 14, издательство

«Высшая школа».

4-2-1

128—67

ПРЕДИСЛОВИЕ

По технической вооруженности и организации производства

сельское хозяйство должно постепенно приближаться к про-

мышленности.

Для решения этой задачи промышленность ежегодно постав-

ляет сельскому хозяйству большое количество машин.

В настоящее время в сельском хозяйстве используется око-

ло 2,0 млн тракторов, свыше 0,5 млн. комбайнов, около 1,0 млн

грузовых автомобилей.

За 10 лет это количество машин должно увеличиться не ме-

нее чем в три раза.

Правильная эксплуатация, а также своевременный и качест-

венный ремонт увеличивают срок службы машин и обеспечи-

вают их бесперебойную и надежную работу.

Значительное место в ремонте сельскохозяйственных машин

занимают кузнечные работы

Любая колхозная или районная ремонтная мастерская, а

также специализированный ремонтный завод имеют свою куз-

ницу.

Кузнечные работы, известные человечеству еще с древней-

ших времен, остаются еще и в настоящее время на селе и в

промышленности наиболее универсальными для изготовления

заготовок и отдельных деталей.

Глава I

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

Металлы подразделяются на две основные группы: черные

(чугун и сталь) и цветные (медь, олово, никель, алюминий, сви-

нец и др.).

В практике химически чистые металлы почти не использу-

ются. Это объясняется трудностью их получения и отсутствием

у них ряда полезных свойств. Поэтому в технике, особенно в

машиностроении, широкое применение нашли сплавы металлов.

Сплав — это сложное вещество, в состав которого входят

два или несколько химических элемента. Сплав прочнее, чем

чистые металлы, входящие в его состав.

Из всех свойств металлов и сплавов для кузнечного произ-

водства наибольшее значение имеют механические и технологи

ческие свойства.

Механические свойства. Из механических свойств металлов

наиболее важными являются прочность, пластичность, твердость

и упругость.

П р о ч но с т ь — это способность металла воспринимать на-

грузку, не разрушаясь и не меняя своей формы.

Пластичность — это способность металла под действи-

ем сил изменять форму, не разрушаясь, и сохранять эту форму

после прекращения действия внешних сил. Частный случай

пластичности — ковкость.

Твердостью называется свойство металла сопротив-

ляться проникновению в него постороннего тела. Как правило,

чем больше твердость, тем выше износостойкость металла, т. е.

способность его длительное время не истираться в процессе ра-

боты. Твердость обычно определяют путем вдавливания сталь-

ного шарика или алмазного конуса.

После вдавливания стальною шарика (метод Бринелл)

определяют диаметр отпечатка. Чем больше этот отпечаток, тем

меньше твердость. Твердость, определенную таким образом,

обозначают ИВ.

Величину твердости можно определить, вдавливая алмазный

конус (метод Роквелла). При этом величина твердости обратно

пропорциональна глубине проникновения стандартного конуса

в металл.

Твердость, измеренную вдавливанием алмазного конуса,

обозначают HRC.

В табл. 1 даны соотношения между диаметром отпечатка и

•

вердестью НВ и HRC.

Упругость — это свойство металла под действием внеш-

них сил изменять форму, не разрушаясь, и восстанавливать ее

после прекращения действия этих сил.

Технологические свойства. При выборе металлов и сплавов

для деталей машин и конструкции большое значение имеют их

технологические свойства, под которыми понимают способность

металла подвергаться различным видам обработки.

К основным технологическим свойствам металлов относятся

обрабатываемость, свариваемость, закаливаемость.

Обрабатываемость

—

способность металлов подвер-

гаться обработке инструментом.

Свариваемость — свойство металлов давать прочные

соединения при сварке кузнечным или другим способом.

Закаливаемость — способность металла изменять

свойства в процессе закалки

§ 1. СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Сталь — это сплав железа с углеродом, содержащий до 2%

углерода. Кроме углерода, сталь может содержать марганец,

кремний, хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, титан,

фосфор и серу.

Группы сталей. По химическому составу сталь делится на

углеродистую и легированную. Углеродистая сталь—

это сплав железа с углеродом, в котором имеется небольшое

количество марганца, кремния, серы и фосфора. Легированная

сталь, кроме обычных примесей, содержит один или несколько

химических элементов (хром, вольфрам, никель, ванадий, мо-

либден), специально вводимых для получения определенных

свойств.

Влияние углерода и примесей на свойства сталей. Свойства

стали зависят от ее химического состава.

Углерод — основной элемент, определяющий свойства

стали. С увеличением содержания углерода прочность, твер-

дость, закаливаемость стали повышаются, но пластичность

(ковкость) и сопротивление удару понижаются, а обрабатывае-

мость ухудшается.

В зависимости от содержания углерода сталь делится на ма-

лоуглеродистую (до 0,3%), среднеуглеродистую (до 0,3—0,6%)

и высокоуглеродистую (более 0,6%) Хорошо куются стали, со-

держащие до 1,3% углерода.

Таблица 1

Соотношение между диаметром отпечатка и твердостью, измеренной

различными способами

Вдавливание стального

шарика

Диаметр отпе

чатка, мм

(2,20)

(2,30)

(2,40)

(2,50)

Твердость,

НВ

(780)

(712)

(653)

(601)

(2,60) I (555)

2,70

2,75

2,80

2,85

2,90

2,95

3,00

3,05

3,10

3,15

3,20

3,25

3,30

514

495

477

461

444

429

415

401

388

375

363

352

341

Вдавливание

алмазного

конуса, HRC

53 .

Вдавливание стального

шарика

Диаметр отпе-

чатка, мм

3,35

3,40

3,45

3,50

3,55

3,60

3,65

3,70

3,75

3,80

3,85

3,90

3,95

Твердость,

НВ

331

321

311

302

293

285

277

269

252

255

248

241

235

4,00 I 229

4,05

4,10

4,15

4,20

4,25

4,30

4,35

4,40

4,45

223

217

212

207

201

197

192

187

183

Вдавливание

алмазного

конуса, HRC

(18)

(16)

(15)

—

Примечание Цифры в скобках — условный перевод чисел твердости

Марганец содержится в обыкновенной углеродистой ста-

ли в небольшом количестве (до 0,8%). Иногда его вводят в

сталь до 13% для повышения прочности, упругости (до 4%) и

улучшения ее износостойкости (до 13%), но с увеличением со-

держания марганца ухудшается свариваемость стали, она ста-

новится более хрупкой.

Кремний в небольшом количестве (до 0,5%) особого

влияния на свойства стали не оказывает. При повышении его

содержания возрастает предел прочности, улучшаются упругие

свойства, но ухудшается свариваемость и вязкость.

Хром повышает прочность, упругость и твердость стали, но

понижает ее вязкость

Никель увеличивает прочность и вязкость стали; на ков-

кость не влияет.

Молибден, вольфрам, ванадий, титан вво-

дят в сталь для улучшения ее механических свойств и струк-

туры

Фосфор является вредной примесью, которая придает ста-

ли холодноломкость, т. е. хрупкость в холодном состоянии. Ко-

личество фосфора в стали должно быть не больше 0,04%. а в

высококачественных сортах — не больше 0,03%.

Сера — неизбежная и вредная примесь, которая делает

сталь хрупкой и приводит к образованию трещин при ковке в

горячем состоянии. Это явление называется красноломкостью.

В углеродистой стали обыкновенного качества допускается со-

держание не более 0,045% серы, а в высококачественной — не

более 0,03%

Классификация и стандарты сталей. В зависимости от наз-

начения стали подразделяются на конструкционные и

инструментальные

Из конструкционных сталей изготовляют детали машин, су-

дов,

а из инструментальных делают инструмент (резцы, фрезы,

сверла и т. д.).

Состав, свойства и качество стали в значительной степени

зависят от способа ее производства. Основными из них явля-

ются конверторный, мартеновский и плавка в электропечах.

Поэтому в зависимости от способа получения сталь делится на

мартеновскую, бессемеровскую, томасовскую и

электростали.

Наименование (марки), химический состав и свойства ста-

лей определены ГОСТ.

Обозначение номера ГОСТ состоит из двух частей Первая

из них является порядковым номером ГОСТ. Вторая цифра

обозначает год выхода данного стандарта. Например, ГОСТ

1050—60 — сталь углеродистая качественная конструкционная.

Число 1050 соответствует наименованию ГОСТ, число 60 озна-

чает, что ГОСТ издан в 1960 г.

Таблица 2

Химический состав, механические свойства и назначение конструкционной стали обыкновенного качества

Марка

Ст. 0

Cl 1

Cl 2

Cl 3

Ст 4

Ст 5

Ст 6

Ст 7

Химический состав, %

Углерод

Не более

0,23

0,07-0,12

0,09—0,15

0,14—0,22

0,18—0,27

0,28—0,37

0,38—0,49

0,50—0,62

Кремнии

—

0,12—0,30

0,15—0,35

0,15-0,35

0,15—0,35

Марганец

—

0,35—0,50

0,35-0,50

0,40—0,65

0,40—0,70

0,50—0,80

0,50-0,80

0,50—0,80

Фосфор

Механические свойства

о ^

0,070

1 32-47

0,050

0,045

32—40

34-42

38-47

42—52

50—62

60—72

70—75

Пластичность

(относитель-

ное

удлине

ние),

21—25

21 — 19

15—17

11-13

7—9

Твердость

по

Бринелю,

ИВ

91-128

91 — 110

94—114

105—128

114—141

135—173

166-196

228—230

Назначение

Планки и накладки разные, шайбы

простые

Крепежные изделия, детали шату-

нов и колец, кронштейны

Зубчатые колеса, звездочки, кре-

стовины карданных передач

Кронштейны распорок рам, косын-

ки жесткости, оси, коленчатые валы

Косынки жесткости, оси, крепеж-

ные детали

Рамы комбайнов, валы, оси, зубья

борон и т п

Болты, гайки, шайбы, втулки,

зубья молотилок, отвалы окуч-

ника

Пружины, рессоры и т. п.

Примечание. Серы должно содержаться не более 0,055%.

Таблица 3

Химический состав, механические свойства и назначение качественной конструкционной стали

Марка

Химический состав, %

Углерод

Не более

0,06

0,05—0,12

Кремний

Не более

0,03

0,17—0,37

0,07—0,141 0,17—0,37

0,17—0,24

0,27—0,35

0,37—0,45

0,42—0,50

0,47—0,55

0,62—0,70

0,67—0,75

0,17—0,37

Марганец

Не более

0,04

0,35—0,65

0,35-0,65

0,35—0,65

0,50—0,80

0,17—0,37 | 0,50—0,80

Фосфор

0,035

0,040

Механические свойства

Е-

а^

с2

—

Пластичность

(относитель-

ное

удлине

ние),

—

50 | 21

Твердость

по

Бринелю,

НВ*

—

131

137

156

179

217/197

241/207

241/217

255/229

73 | 9 | 269/229

Назначение

Для деталей, получаемых глубокой вытяжкой

Для деталей, изготовляемых холодной штампов-

кой с глубокой вытяжкой

Для цементируемых деталей, втулок и роликов

цепей, звездочек цепных передач

Для деталей, не испытывающих больших напря-

жений и требующих большой вязкости (рычагов,

втулок)

Для тяг, осей, знездочек, болтов, гаек, шайб

Для деталей умеренно нагруженных (валов, осей,

звездочек, сухарей)

Валы комбайнов, зубья молотильных барабанов

и дек, ключи гаечные

Для термически обрабатываемых деталей, тре-

бующих высокой износостойкости (лемехов и отва-

лов плугов)

Для лемехов тракторных плугов, лемехов гру-

зокорчевателя и других деталей, работающих на

истирание

То же

* В числителе указана твердость в горячекатаном состоянии, в знаменателе — в отожженном.

о Во всех марках содержание серы не выше 0,04%.