Как качественно закалить топор в домашних условиях? Актуальность данного вопроса объясняется широкой востребованностью этого инструмента. Кроме того, на примере такого простейшего домашнего инструмента, каким является топор, можно в подробностях разобрать нюансы нескольких типов термической обработки – отжига, закалки и отпуска.
Узнать о том, что новый топор, приобретенный с рук или в строительном магазине, необходимо закалить, достаточно легко: если лезвие инструмента очень мягкое (что можно определить по его смятию даже при рубке сучков небольшой толщины), значит, оно нуждается в качественной закалке. В том случае, если на рабочей части топора в процессе работы появляются трещины или лезвие выкрашивается, его следует подвергнуть полноценному отпуску.
Способы заточки
Различают несколько разновидностей инструментов, которые отличаются размером топорища, формой клина, изгибом лезвия. Самые популярные топоры: строительный, плотницкий, лесорубный, колун, мясной, охотничий, туристический. На производстве каждое изделие затачивают оптимальным образом, переточка потребуется только тогда, когда кромка затупится или выкрошится. Самостоятельная заточка топора своими руками возможна двумя способами: приспособлениями с электрическим приводом или вручную с использованием абразивного камня и наждачной бумаги.
Выбор способа правильной заточки обычного топора во многом будет зависеть от таких факторов:
- твердость, плотность дерева;
- влажность древесины;
- характер работ по дереву;
- марка стали топора;
- степень закалки рубящей кромки.
Определяющими условиями являются твердость стали и угол заточки топоров. При этом важны не только угол клина, но ширина и угол фаски на рабочей кромке. Именно от последнего фактора зависит, насколько хорошо будет входить топор в дерево, а не соскальзывать с него.
Затачивая топор в домашних условиях, ширину фаски выбирают следующим образом: для тонких столярных работ она должна быть больше, а для грубой рубки деревьев несколько меньше, чтобы снизить нагрузку на лезвие.
На электрическом станке
На механическом станке
С помощью точильного камня
Это интересно: Как сделать пружину в домашних условиях своими руками
Важные качества стали
Твердость: способность стали противостоять короблению и деформации после использования. Прокаливаемость: мера способности стали закаливаться в процессе термообработки. Сила: насколько хорошо лезвие выдерживает нагрузку и силу. Пластичность: мера гибкости стали. Прочность: способность стали поглощать удары. Начальная резкость: насколько острое лезвие поступает прямо с завода. Удержание края: насколько хорошо лезвие сохраняет край без переточки. Устойчивость к износу: способность стали бороться с коррозией. Износостойкость: насколько хорошо топор выдерживает основной износ с течением времени.
Важно помнить, что, если топор используется по основному назначению, он должен работать безупречно. При этом, когда инструментом злоупотребляют или используют ненадлежащим образом, маловероятно, что вы увидите положительные результаты независимо от качества стали. Убедитесь, что вы точно знаете, для чего собираетесь использовать свой топор.
И последнее, но, пожалуй, первое по важности: советы по безопасности
— никогда не используйте топор, если голова ненадежно прикреплена к рукоятке или если рукоять треснула. Не ударяйте молотком по торцу топора — следите за тем, чтобы лезвие топора было заточенным и не ржавым — обратите внимание на материал возле рукоятки топора: если есть вероятность, что из-за влажности может произойти соскальзывание — оберните часть ручки изолентой, а лучше всего работайте в перчатках.
Параметры правильной заточки
У любого топора есть стандартные параметры, определяющие его назначение, — это угол режущей кромки, ширина спуска, кривизна лезвия, длина острия от мыска до пятки. Их необходимо измерить, прежде чем приступать к заточке. В дальнейшем можно будет всегда сравнить получившийся результат с исходными значениями.
Изготовление шаблона
Шаблон из картона или пластмассы необходим для точного определения текущего угла и доводки до требуемых значений. Примерный угол узнают, приложив раскрытые ножницы к клину и перенеся полученные параметры на бумагу. Точки совмещают линиями. Полученный угол измеряют транспортиром и уже по нему вырезают шаблон. Для удобства можно изготовить несколько заготовок для самых распространенных углов, затем использовать их в домашних условиях во время процесса затачивания.
Угол заточки
Угол заточки топора виляет на остроту лезвия. Чем это значение меньше, чем острее изделие. Правильно выбрать угол, под которым следует точить топоры, можно из ГОСТ 18578-89. В нем прописано назначение инструмента, указаны все стандартные типоразмеры. Общее правило — чем тяжелее работа и больше нагрузка на топор, тем тупее выбирается угол.
Стандартное значение для колуна — 35–45 градусов, плотницкий инструмент и модель для рубки деревьев имеют в среднем угол около 25–30 градусов. Топор с углом заточки меньше 30 градусов хорошо подходит для стесывания и общестроительных работ. Для изготовления узких, тонких деталей столяры используют лезвия с заточкой в 20 градусов и меньше. Аналогичные значения подходят для мясных и разделочных топоров.
Ширина фасок
Фаска — это расстояние от оси лезвия до боковой поверхности клина. Измерить ее можно простой линейкой. С уменьшением угла заточки размер фаски увеличивается, что облегчает врезание в дерево и повышает производительность. По размеру кромки удобно контролировать степень износа топора. Фаска бывает прямой, выпуклой, вогнутой. Чтобы изменить ее размер, нужно снять лишний металл с топора.
На некоторых топорах встречается двойной спуск — способ заточки двумя фасками. Одна более пологая, а вторая рабочая. Это сделано для того, чтобы можно было быстрее обработать лезвие вручную. Правильное оформление фаски на клине является самой трудоемкой операцией во время заточки.
Особенности самодельного топора
Топор является простым и распространенным инструментом, которым трудно кого-то удивить. Однако благодаря ему можно справиться со многими сложными работами и получить в итоге прекрасный результат. В продаже можно найти как простенькие варианты топоров, так и более интересные и оригинальные, например, с декоративными включениями. Если же не хочется тратить деньги на уже готовый вариант или среди таковых подходящего найти не удалось, его можно сделать самостоятельно.
Многие домашние мастера, не найдя в продаже нужного инструмента, берутся делать его своими руками. Такие работы нельзя назвать невыполнимыми или сверхтрудными, но и тут очень важно действовать по всем правилам, чтобы получить хороший результат. Следует учитывать, что существует несколько разновидностей топоров, которые есть возможность соорудить своими силами.
К примеру, существуют очень популярные сегодня специальные колуны:
- механические;
- с электрическим приводом.
Разумеется, механический вариант является самым простым и легким в исполнении. Он оснащается ручным приводом. Сделать своими руками такую модель не составляет особого труда. Чертежи механических инструментов довольно просты и понятны, а принцип их работы заключается в незамысловатых механических манипуляциях. Состоит это устройство из таких основных элементов:
- клина из металла;
- механизма на пружине.
Работая с таким инструментом, мастер затрачивает минимум усилий и времени, особенно если сравнивать этот колун со стандартным простым топором. Что же касается еще более продвинутого электрического колуна, то в нем присутствует одна главная деталь, которая после активации движка начинает свое движение – постоянно вращается. Мастеру надо только подкладывать новую партию дров для раскола.
Следует знать и о других вариантах топоров, которые многие мастера могут сделать самостоятельно.
- Столярный. Этот инструмент имеет небольшие вес и размер, а также заостренное лезвие. Применяется в случаях, когда нужна максимально точная и аккуратная работа с деревом.
- Таежный. Этот топор тоже можно сделать своими руками. Он прекрасно подходит для сруба деревьев, удаления сучков и коры.
- Цалда. Этот инструмент делают для очистки участка от кустов.
- Кухонный. Такие инструменты изготавливают исключительно для рубки костей. Кухонный топор являет собой небольшое по размерам приспособление, имеющее короткую рукоять и большое лезвие.
- Лесорубный. Подходит только для вырубки деревьев. Делают из длинного топорища и заостренного широкого лезвия. Имеет еще и другие названия, например, валочный.
Читать также: Газовый конвектор с вентилятором
Самыми популярными и практичными признаны именно таежные виды топоров. Их отличают следующие особенности:
- маленький вес;
- небольшая площадь колющего участка;
- необычная заточка лезвия (край, находящийся сзади, в разы меньше и тоньше переднего).
Для изготовления домашнего топора идеально подойдут определенные породы деревьев. Надо учитывать, что подходящие для таких целей материалы беспроблемно переносят существенные вибрационные нагрузки, имеющие место в момент удара инструмента.
Любой самодельный топор отличает и то, что он идеально подходит мастеру, который с ним работает. Делая этот инструмент своими руками, есть возможность подстроить его под себя, под свою руку. В результате получаются максимально удобные, практичные и простые в применении приспособления.
Особенности работ с учетом выбранного метода
Перед началом работ приспособление очищают от ржавчины и загрязнений. Кроме этого снимают клин с топорища при необходимости, закрепляют его на подставке. Перед выбором способа определяют форму, степень остроты топора.
Электроточилом
Самый легкий и быстрый способ, но требует умений, внимания и специальных приспособлений. Для заточки понадобятся: абразивный круг с электроприводом, ручные точила, угломеры и шаблоны на разные углы, маркер, полировочная паста. Важно условие — нужно надеть защитные очки и перчатки.
Для прямого лезвия удобно изготовить зажим, который можно будет точно выставить относительно наждака. Так получатся две симметричные фаски. Топор кривой формы придется затачивать на весу, сверяясь с шаблоном.
Порядок действий для заточки плотницкого топора:
- маркером следует закрасить всю фаску, чтобы было проще контролировать процесс заточки и необработанные места;
- выставить угол заточки на приспособлении или примерить вручную;
- при правильной установке чернение на фаске будет сниматься камнем равномерно, при необходимости нужно корректировать угол;
- включить наждак и плавными движениями снимать лишний металл до полного устранения зазубрин;
- перевернуть топор и повторить операцию, общий угол контролировать шаблоном или бруском;
- окончательно довести остроту лезвия до нужного значения на мелкозернистом наждаке и отшлифовать на войлоке со специальной пастой;
- очистить от остатков абразива и нанести покрытие на фаску.
Рубящая кромка при обработке на точильном станке будет нагреваться. Этого нельзя допускать, для чего ее периодически нужно опускать в воду или масло. Нагрев металла с его последующим отпуском уменьшает твердость, ухудшает рабочие свойства.
Вручную
У этого способа есть свои преимущества: во-первых, лезвие не перегревается, поэтому качество кромки получается самым лучшим, во-вторых, обычным бруском можно заточить топор в домашних условиях, когда под рукой нет электрических приспособлений. Для работы понадобятся: напильник, наждачная бумага и камень разной зернистости, войлок, шлифовальная паста, перчатки, защитные очки. Наточить топор можно таким образом:
- напильником удалить крупные неровности и довести фаску до нужного размера (движениями от топорища к лезвию);
- наждачную бумагу разложить на ровной поверхности, лезвием совершать полукруговые движения поочередно с каждой стороны;
- окончательную остроту придать наждачным бруском, режущую кромку отполировать и обработать антикором.
Сложность ручного способа заключается в необходимости постоянного контроля за положением топора относительно абразива. Даже небольшой наклон в сторону может испортить заточку. Кроме того, такой способ весьма утомителен.
Частые ошибки
Несмотря на кажущуюся простоту, многие совершают ошибки во время затачивания инструмента. Самые распространенные:
- Заточка топора болгаркой. Удержать в руках УШМ непросто, поэтому боковых уводов и нарушения фаски с ней не избежать. Абразив в отрезном диске имеет крупную фракцию, из-за этого качество обрабатываемой кромки будет низким. Высока вероятность перегрева металла.
- Перегрев кромки от длительного воздействия электроточилом. Восстановить рабочие свойства топора после этого будет сложно, потребуются закалка и переточка клина.
- Использование изношенного оборудования. Старые диски, абразивные бруски с выработкой не способствуют образованию качественной кромки. Неисправный инструмент может травмировать.
Грамотную заводскую заточку не рекомендуется полностью переправлять. В большинстве случаев достаточно легкой доводки бруском режущей кромки. Для некоторых топоров (колун, туристический) острота не является приоритетной.
Современные топоры, которые изготовлены из высококачественной стали, практически не нуждаются в регулярной заточке. Их рабочая кромка хорошо переносит рубку любой древесины. Исключения составляют случайные попадания по гвоздям или камням, тогда может потребоваться серьезная переточка. В остальных случаях достаточно мелкозернистого наждачного бруска для финишной доводки.
Не рекомендуется затачивать топор болгаркой
При длительном воздействии электроточила лезвие может перегреться
Изношенные абразивные круги необходимо заменить новыми
Изготовление своими руками
Своими силами можно сделать любой вид топора. Он может быть простой, охотничий, скандинавский, походный, предназначенный для метания (метательный) или просто декоративный – вариантов великое множество. А также допустимо обновить инструмент и соорудить из старого топора совершенно новое и удобное орудие труда. Чтобы самому в домашних условиях произвести такие работы, сперва надо будет сделать точный чертеж со всеми показателями планируемого инструмента. Важно указывать размеры всех частей, ведь они могут сильно различаться. К примеру, черенок топора бывает не только довольно крупный, но и средний или маленький, как и лезвие.
Читать также: Как сделать ленточную шлифовальную машинку своими руками
Из рессоры
Небольшой топорик можно сделать из старой рессоры. Это может быть не только рабочий, но и оригинальный декоративный инструмент, похожий на топор викингов. Делать такую вещицу нужно следующим образом.
- Надо взять старую рессору от машины с шириной в 10 см и длиной около 40 см. По предварительно заготовленному шаблону нанесите на рессоры контуры планируемого приспособления при помощи маркера.
- Выведите контуры топора, используя болгарку с отрезными кругами. Потом тщательно отшлифуйте вырезанную заготовку, придавая ей нужную форму.
- Для особенно сложных работ по металлу допустимо пускать в дело бормашину.
- В качестве рукоятки можно использовать старую ножку от стула. В рессоре просверлите 3 отверстия для крепежа к ручке.
- Отрежьте от ножки часть нужной длины. Распилите эту деталь на две половинки. В каждой из них высверлите по 3 отверстия. После этого надо собрать рукоять, фиксируя ее с помощью болтов и винтов. Выведите форму детали на точильном аппарате.
- В завершение сделайте заточку лезвия. В результате выйдет красивый мини-топорик. Он подойдет для отдыха на природе или в условиях дачного участка.
Топор из рессоры может самостоятельно изготовить мастер – кузнец. Ручка из дерева или же из арматурных частей. Такие топоры по своему не дороги. Орудия труда из рессоры не отличаются громоздкостью, топор можно сделать любой модификации: топор – колун, туристический топорик, мини – топорик для уборочных работ. К тому же мастер может применить свою фантазию при изготовлении топора. Предлагаем 7 фото самодельных топоров.
Топор- колун из рессоры своими руками. Таким топором удобно колоть дрова.
Сварной самодельный топор из рессоры.Орудие искусно сварено из отдельных частей.
Топор – колун из части рессоры. Самая распространенная модель топора. А для удобства работы рукоять изготовлена из дерева.
Мини – топорик из рессоры прекрасный вариант для рубки лесной чащи. Легкий и компактный, его удобно взять с собой на прогулку или тихую охоту.
Топор из рессоры. Облегченный вариант с тонкой рукоятью и острым лезвием.
Самодельный топорик из рессоры. Такой топорик удобно взять в поход, как незаменимого помощника.
Самодельный топор из рессоры, а ручка сварена из части арматуры. Эту модель топора удобно хранить, повесив на крючок в подсобке. Не нужно переживать, что рукоять усохнет, а лезвие вылетит во время работы.
Закалка топора в домашних условиях
Если топор при работе быстро тупится, на острие появляются вмятины, то сталь мягкая. И это значит, что топор не закален. А если острие выкрашивается или растрескивается, то есть, сталь очень твердая и хрупкая, то это возможно в том случае, если не был проведен отпуск после закалки». Оценить твердость стали, а значит и качество закалки нам поможет незатертый напильник с мелкой насечкой.
Если твердость стали высокая, то напильник по ней скользит почти не цепляя. Если твердость стали средняя, то напильник ее чуть-чуть берет. И если твердость стали низкая и напильник ее спокойно берет, то значит, эта сталь не закалена, либо были нарушена технология термообработки. В случае с этим топором напильник берет его легко. В этом случае, а также в случае повышенной хрупкости, топор подвергаем полному циклу термообработки. Вначале отжиг, а затем закалка и отпуск. Правильной закалкой топора считается такая закалка, при которой разные части топора закалены по-разному. В районе лезвия, на расстоянии примерно трех сантиметров от острия твердость стали должна быть высокой. Твердость остальной части топора должна быть гораздо меньше. Такая закалка обеспечивает износоустойчивость лезвия и пластичность остальной части. И является гарантией того, что при работе не лопнет обух или не отломается полотно.
Это интересно: Холодная сварка для металла – применяем правильно
Из какой стали производят топоры?
Для знающего человека вопрос о том, из какой стали изготовлен топор, далеко не праздный. Дело в том, что качество закалки напрямую зависит от марки, состава и прочих особенностей металла. Некоторые виды стали попросту не подлежат закалке, поскольку не обладают нужными компонентами и не могут приобрести нужных свойств в процессе подготовки.
Рисунок 1 – Разновидности стали
Для изготовления строительных топоров, согласно ГОСТ 18578-89, используются стали следующих марок:
- 8ХФ, 9ХФ, 9ХС, ХВГ (по ГОСТ4543);
- 60Г (по ГОСТ 14959);
- У7А, У8, У8А, У8ГА, У9, У9А (по ГОСТ 1435).
Необходимо учесть, что строительный топор — универсальный инструмент, рассчитанный на постоянное и активное использование.
В отличие от прочих видов, эта разновидность используется в непрерывном режиме, поэтому требует качественной закалки лезвия, исключающей порчу или быстрое затупление режущей кромки. Проверить, из какого металла изготовлен топор, надо еще при покупке, однако, выполнена ли закалка, и насколько качественно эта процедура была произведена, невозможно. На качественных инструментах иногда имеется маркировка, в которой указана марка стали, но пользы от этой информации немного, особенно для тех, кто никогда не изучал металловедение.
Самый простой способ определить качество стали — взять инструмент за топорище, не прикасаясь к металлической части, и резко щелкнуть по ней пальцем или каким-либо твердым предметом. Если звук получается звонкий и затяжной, колокольного типа, металл хорош. Глухой и сразу затухающий звук свидетельствует о плохой закалке или использовании негодной стали.
Другой способ определения — проверка «на искру». Если при заточке на наждаке образуются длинные желтые полосы со светящимися звездочками на концах, использована углеродистая сталь, которую можно качественно закалить. Если звездочек нет, сталь откровенно слабая и не позволит получить от закалки ожидаемый эффект.
Важно! Определить марку стали с высокой точностью можно только в специальной лаборатории с помощью целого комплекса исследований. В домашних условиях выясняют лишь способность металла к закалке, чего обычно бывает вполне достаточно.
ГОСТ – 89 Топоры строительные
Следующий момент, который мы должны знать для проведения эффективной термообработки, это марка стали, из которой изготовлен топор. Все строительные топоры, которые изготавливались в Советском Союзе и изготавливаются сейчас на постсоветском пространстве, должны соответствовать ГОСТу 18578 – 89 Топоры строительные. Этот ГОСТ оговаривает марки сталей для изготовления топоров. Каждая из этих сталей имеет свои температурные режимы термообработки. И свои закалочные среды.
Узнать об этом можно в марочниках сталей или в справочниках термиста, которые есть в свободном доступе в библиотеке. Однако, хочу подчеркнуть тот факт, что основным материалом для изготовления топоров являются стали У7 и У7А. Топор, который я выбрал для экспериментов, имеет клеймо.
Сверху год выпуска — 1963. Слева – размер по ГОСТу А2. Справа – сталь. Из которой изготовлен топор. Это инструментальная, углеродистая сталь У7. Режимы термообработки для стали У7 следующие:
Перед термообработкой надо затупить режущую кромку топора, чтобы его толщина стала примерно один миллиметр.
Самоотпуск
Самоотпуск — это процесс, объединяющий операции закалки и отпуска в единую процедуру.
Суть его заключается в резком охлаждении рабочей части инструмента без дополнительного охлаждения всего топора целиком.
Рисунок 3 – Как меняется цвет стали при нагреве топора
Возникает ситуация, когда охлажденная часть нагревается до необходимой температуры за счет тепловой энергии от остальной, не подвергавшейся охлаждению, части.
Процесс контролируют по цвету побежалости.
Когда инструмент приобретает нужный цвет, его окончательно охлаждают в воде или в масле.
Самоотпуск — довольно сложная процедура, результат которой зависит от опыта и навыков мастера. Экономию времени она дает значительную, но неподготовленному человеку лучше выполнить весь процесс целиком, чтобы не пришлось выполнять всю операцию закалки повторно.
Длительность выдержки топора в печи, время, необходимое для обратного нагрева и остальные нюансы процесса зависят от массы факторов, вплоть до размеров и формы топора, поэтому получить ожидаемый результат с первого раза вряд ли удастся. Для первого раза рекомендуется привлечь к работе опытного термиста и получить от него массу полезной информации.
Закалка с самоотпуском
Еще один способ закалки инструмента – это закалка самоотпуском. В начале инструмент разогревается в печи до температуры закалки. Затем, режущая часть охлаждается до температуры 150-170 градусов. После этого режущая часть зачищается от окалины для того чтобы видеть цвета побежалости. Смотрим, как идет фиолетовый цвет. Инструмент выдерживается на воздухе до тех пор, пока тепло от раскаленной части не нагреет охлажденную часть до температуры 250-300 градусов. Об этом мы судим по цвету побежалости. Все фиолетовое. Охлаждаем. В качестве закалочной среды используется вода. Только для охлаждения режущей части она нагрета до 30 градусов. А для окончательного охлаждения топора она нагрета до 50 градусов.
Основные этапы
Процедура состоит из трех основных этапов, которые выполняются последовательно без перерыва:
- Отжиг.
- Закалка.
- Отпуск.
Рассмотрим их по порядку.
Отжиг
Процесс отжига необходим для изменения структуры металла, очистки структурной памяти стали и снятие напряжений, полученных во время отливки или предыдущей обработки.
Рисунок 2 – Режимы теплообработки стали У7, У7А
Процедура состоит в выполнении двух действий:
- Нагрев до температуры 740-760°.
- Плавное охлаждение до 550° со скоростью 30-50° в час.
Учитывая разницу температур, можно заключить, что процесс охлаждения займет от 4 до 7 часов.
Основную сложность представляет контроль температуры.
Сталь, нагретая до 768°, имеет красно-бордовый цвет с неярким свечением.
Без опыта сложно понять, достиг металл нужной температуры или нет. На помощь придет обычный магнит. При температуре 768° он перестает притягиваться к поверхности стали, что позволяет с достаточной точностью определить температуру. После достижения нужной степени нагрева печь отключают, а топор оставляют в ней для постепенного охлаждения. Обычно процесс длится несколько дольше расчетного значения — около 10 часов.
Закалка
Для закалки металл надо снова нагреть до температуры 800-830°. Предварительно поверхность очищают от окалины, для чего надо использовать жесткий проволочный круг. Нагрев производят, пока металл не приобретет ярко-красный оттенок.
Важно! При нагреве до 800° придется пользоваться собственным пониманием ситуации, так как более корректных способов определения температуры в домашних условиях не существует. Рекомендуется заранее посмотреть на образец металла, нагретого для закалки, чтобы получить представление о том, как он должен выглядеть.
После нагрева металл надо охладить. Используют воду с температурой 30° и масло. В воду погружают рабочую часть топора (на 3-4 см), активно двигая для исключения образования парового слоя. Длительность погружения в воду — 3-4 секунды, после чего весь топор опускают в масло. При этом надо следить, чтобы оно не загорелось.
Отпуск
Отпуск — это заключительная часть всего процесса, предназначенная для снятия напряжений металла и уменьшения его хрупкости. Перед началом отпуска необходимо вновь почистить поверхность топора проволочным кругом, поскольку понадобится осуществлять визуальный контроль поверхности. Она должна приобрести синий цвет побежалости, соответствующий правильной степени нагрева.
Процедуру производят в обычной духовке, нагретой до 300°. Топор помещают в духовку и выдерживают 1 час, после чего извлекают и остужают естественным способом на открытом воздухе. Критерием качества закалки может стать пробная обработка напильником.
Внимание! Чем выше температура отпуска, тем мягче станет металл.
Отжиг
Итак, приступаем к термообработке. Первая операция называется отжиг. Перед закалкой топора или любого другого инструмента необходимо выполнить отжиг. Отжиг — это своеобразное обнуление структурной памяти металла. Заключается он в нагревании всего инструмента до температуры 740-760 градусов и постепенном охлаждении до 550 градусов. Со скоростью примерно 30-50 градусов в час. Отжиг лучше всего проводить в кирпичной печи. Самый важный вопрос, как определить температуру металла. Профессионал легко определит температуру по цвету. Ну, а новичку на помощь придет обычный магнит.
Дело в том, что сталь, так же как и железо, перестает магнититься при температуре 768 градусов. По мере нагрева магнитом проверяем магнитится ли сталь. Когда магнит перестанет приставать к стали, это значит, что температура нашего топора превысила 768 градусов и больше нагревать его не нужно. Запоминаем цвет свечения для температуры 768 градусов. Он называется красно-бордовый. Это знание нам понадобится при закалке, которая производится при температуре 800-830 градусов, что соответствует переходу от темновато красного к красному цвету. На экране вы видите таблицу цветов каления и побежалости для углеродистой стали.
Хочу обратить ваше внимание на то, что камера искажает реальный цвет, делая его светлее. Итак, требуемая для отжига температура достигнута. Угли сдвигаем подальше от топора, печь закрываем, задвигаем главную задвижку и оставляем часов на 10. Пусть топор остывает вместе с печью. В процессе отжига улучшается микроструктура металла, снимается внутреннее напряжение и уменьшается твердость. После остывания отожженная сталь становится мягкой и легко берется напильником.
Как самостоятельно закалить топор
В первую очередь необходимо убедиться в необходимости проведения рассматриваемой процедуры. Как правило, ее проводят в случае приобретения бюджетной модели топора. Для недобросовестных производителей характерны следующие ошибки:
- Отсутствие закалки. В этом случае материал топора будет очень мягким. Он будет быстро тупиться, а в случае рубки твердых пород древесины на поверхности инструмента будут оставаться вмятины и зазубрины.
- Нарушение технологии термообработки. Она выражается в отсутствии отпуска металла после проведения закалки. В этом случае материал топора будет хрупким – в процессе работы на его поверхности будут появляться трещины и выщербины.
Для проверки качества закалки мастера рекомендуют использовать плоский напильник с мелкой насечкой. Важно, чтобы он был в хорошем состоянии, без дефектов рабочей плоскости. Если напильник скользит по поверхности топора, практически не цепляя ее, это говорит о высокой твердости инструмента. В противном случае рабочая часть будет легко поддаваться обработке.
На качественном топоре сталь будет твердой только в районе острия, на расстоянии 3–5 см от края. Остальная часть поверхности будет мягкой. Такое распределение обеспечивает устойчивость к нагрузкам для лезвия. Кроме того, мягкий обух – это гарантия того, что он не лопнет в процессе работы.
Если в результате проверки было решено, что топор нуждается в закалке, необходимо установить, из какой стали он изготовлен. Это залог качественной обработки, поскольку каждому материалу соответствует свой температурный режим.
Все топоры, которые изготовлены на территории СНГ, подчиняются требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 18578-89.
Перечень используемых сортов стали:
Перед тем как мы рассмотрим особенности технологического процесса, посмотрите видео о закалке топора в домашних условиях.
Процесс отжига
Наиболее распространенным материалом является инструментальная сталь У7. Процесс обработки будем рассматривать с учетом особенностей этого металла.
Перед работой необходимо сточить режущую кромку до толщины 1 мм. Под действием высокой температуры заточка все равно оплавится. После этого можно приступать к нагреву.
Отжиг – это высокотемпературная операция, в результате которой получают однородную структуру металла без внутренних напряжений в кристаллической решетке. Это происходит за счет обнуления памяти частиц металла под действием температуры. Материал становится мягким и легко поддается механической обработке. Отжиг можно проводить в обычной печи из кирпича.
Процедура имеет следующий вид:
- Нагреваем металл до температуры выше критической. Для стали У7 этот показатель составляет 760 °C. При проведении работ в домашних условиях самое главное – правильно установить температуру. Опытный специалист легко установит степень нагрева по цвету металла, а новичку лучше использовать магнит. Это связано с тем, что сталь и железо не магнитятся при температуре 768 °C.
- Запоминаем цвет раскаленного металла – красно-бордовый. Это понадобится в процессе закалки топора. Цвета каления и побежалости:
- По достижении заданных температурных параметров необходимо медленно охладить заготовку до 550 °C. Скорость остывания не должна превышать 50 °C за час.
- Оставляем заготовку до полного охлаждения печи.
- Очищаем топор от окалины и приступаем к закалке.
Этап закалки
Для нагрева инструмента можно применить любой удобный способ: печь, буржуйку или обычный костер. Температура заготовки должна достигнуть 830 °C. Для этого нужно внимательно следить за цветом металла. После того как металл перестанет магнититься, следует подождать 7–10 минут в зависимости от интенсивности нагрева. Когда заготовка станет красной, можно приступать к закалке. Ее проводят в два этапа:
- Рабочую кромку окунают в воду на глубину 3–4 см. Оптимальная температура жидкости – 30–35 °C. Заготовка должна постоянно находиться в движении. В противном случае паровая подушка помешает равномерному охлаждению. Продолжительность закалки – 3–4 секунды.
- Для продолжения процедуры необходимо подготовить масло и металлическую емкость. Обратите внимание: под действием высокой температуры оно может загореться. В качестве меры безопасности необходимо подготовить кусок плотной ткани. В случае возгорания емкость с маслом нужно накрыть полотном, перекрыв доступ к кислороду. Заготовку опускают в жидкость целиком.
Отпуск
Последняя операция термообработки называется отпуск. Отпуск необходим для уменьшения хрупкости закаленной стали и снятия внутренних напряжений в металле, появившихся в процессе закалки. Отпуск я делаю в обычной духовке. Топор выдерживается один час при температуре 300 градусов, а затем остывает на воздухе. Вот такой красавчик у нас получился после отпуска. Цвет побежалости – синий, свидетельствует о том, что температура отпуска была примерно 300 градусов. Увидеть этот цвет можно, если повернуть определенным образом поверхность металла к освещению. Проверяем твердость металла после отпуска, и убеждаемся, что лезвие стало чуть мягче. Как мы уже знаем, температура закалки У7 стали 800-830 градусов. И уменьшать ее нельзя. При более низких температурах закалки может не произойти вообще. А что же делать в том случае, если после закалки нам необходимо получить пластичную сталь, с относительно невысокой твердостью? При такой ситуации закаляем сталь, как положено, но увеличиваем температуру отпуска. Чем выше температура отпуска, тем пластичнее и мягче будет сталь после отпуска. Данные о твердостях сталей после отпуска, в зависимости от температуры отпуска, есть на каждую марку в марочниках сталей.
Методика закалки
В интернете можно найти большое количество методик и видео закаливания металлических предметов, но большинство из них предусматривает наличие специального оборудования, но есть способы, которые помогают повысить качество стали подручными средствами.
Вначале нужно определить, что собой представляет закалка стали. Основной процесс подразделяется на две части, а точнее, говоря, разогрев металла до высокой температуры и последующее охлаждение. Процесс выглядит только на первый взгляд простым, а ведь приходиться учитывать структуру и характеристики металла. Если без анализа стали начать её разогрев, материал, скорее всего, деформируется. Особенно часто деформация происходит с малоуглеродной сталью, поэтому если структура металла неизвестна, лучше не применять термическую обработку.
Закалка стали оправдана только в некоторых случаях.
- Необходимость в повышении прочности инструмента. К примеру, это может быть обычная кухонная утварь, стамеска или зубило.
- Повышение пластичности металла также требует термической обработки для дальнейшего упрощения работы при горячей ковке.
Заказать услугу по закалке стали можно и у специалистов, тем более что стоимость приемлемая. За 1 кг металла большой конструкции кузнецы обычно берут не больше 100–150 рублей. Если закаливать мелкие детали, то расценки составляют около 6–20 рублей. Это не будет гарантировать качества инструментов, поэтому многие и стараются применять термическую обработку в домашних условиях, чтобы самостоятельно следить за процессом. Первым делом при разогревании стали нужно запомнить некоторые правила. Сталь можно и испортить, если поднимать температуру металла выше нормы. В таком случае инструмент может приобрести чёрный или синий оттенок, который в итоге нельзя будет даже сточить наждачной бумагой. Для того чтобы подобного дефекта не было, металл должен иметь в своей структуре достаточное количество углерода, а также нельзя переусердствовать с повышением температуры. Обычно сталь считается разогретой, если появляется красный оттенок.
Для термической обработки стальных инструментов может подойти резак, паяльная лампа, электрическая или газовая плита. В некоторых случаях разогрев металла можно производить и на костре. Фактически разницы нет в том, где лучше разогревать металлическое изделие. Просто на открытом воздухе, при разогреве с помощью костра, может не хватить энергии тепла для достижения необходимой температуры. Поэтому важно заранее уточнить температуру плавления и закалки материала.
Необходимо определиться и с охладителем при термической обработке. Для этого подойдёт любая ёмкость с водой, главное, чтобы инструмент поместился полностью. Если проводится закалка стали расходных материалов, то тут можно использовать и простую обрезанную бутылку. В случае проведения термической обработки топора, лома и других подобных инструментов, нужно выбирать ёмкость с большим объёмом. В некоторых случаях может подойти даже ванна, тем более что риска её деформации нет.
Охладитель подбирается не только с учётом размера стального предмета, но и способа термической обработки. Иной раз нужно закалить только определённый участок, и в этом случае можно использовать только струйное охлаждение. Точнее говоря, на материал каплями выливают простую воду в участок, который требует закалки. Особенно часто такой метод используется при термической обработке сверла для дрели или на гвоздях для повышения качества наконечника. Методику закалки можно разделить и на несколько уровней. Выделяют следующие уровни охлаждения:
- резкое;
- разовые;
- постепенное.
Для одинарного охлаждения чаще всего используется простая ёмкость с водой. Если используется охлаждение в две стадии, то в процессе применяется два разных средства. Это, свою очередь, повышает не только качество, но и появляется отпуск стального материала. В первую очередь сталь опускают в простую воду, а потом переставляют для дальнейшего охлаждения в машинное или минеральное масло. Процесс достаточно опасный, ведь нужно охладить изделие в воде, чтобы не произошло воспламенение масла.
Способы закаливания
Для прокаливания простейших клинков из конструкционной стали можно использовать обычный костер. Поднять температуру выше требуемых 900 °С при обработке высокоуглеродистых сплавов на открытом огне невозможно. Для этой цели потребуется специальная муфельная печь (камера), изготовить ее можно своими руками.
В камере
При желании заняться самостоятельным изготовлением ножей, лучше использовать для этих целей печь из огнеупорной глины с обмоткой из нихрома. Термообработка будет проходить в идеальных условиях, при достаточно высокой температуре по заданному графику. Размер такой конструкции – 200х100х77 мм.
Вначале делается заготовка из картона, который покрывается парафином. Далее используется глина – ее наносят на бумагу слоем достаточной толщины таким образом, чтобы не осталось щелей. Особенно тщательно промазывают стыки. Дверку изготавливают отдельно.
Глина наберет необходимую прочность после тщательной просушки и дальнейшего прокаливания в духовом шкафу при 90-110 °С. Окончательный обжиг производится в печи на открытом огне при 900 °С. Остужать конструкцию следует медленно, поэтому раньше времени ее открывать не следует. После полного остывания глиняной камеры к ней крепят дверцы: делают это так, чтобы они распахивались горизонтально.
Хорошо просохшую заготовку обматывают проволокой из нихрома, которая будет служить нагревательным элементом. Ее понадобится около 18 метров. Витки должны идти плотно. Во избежание межвиткового замыкания проволоку следует предварительно обмазать влажной глиной. Нельзя забывать о проделывании в печи 2 отверстий. Одно необходимо для вставки термопары, измерительного прибора, с помощью которого можно будет контролировать процесс нагрева. Второе отверстие понадобится для контроля за процессом.
Схема: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали
Делаем глиняный кожух
Готовый вариант камеры
На открытом огне
Закалить лезвие клинка, изготовленного из металла марок 45 и 50, можно на обычном костре или с помощью газовой горелки. Для проведения работ понадобятся топливо для костра (угли), а также пара больших емкостей. В одной будет находиться машинное масло, во второй – вода. Для удержания горячего лезвия используют кузнечные клещи.
