Из какой стали изготавливают напильники

Напи́льник — многолезвийный инструмент для обработки металлов, дерева, пластмасс и других твердых материалов.

Представляет собой металлический стержень с насечкой.

Процесс обработки материала напильником называется опиливанием.

По характеру насечка подразделяется на:

• простую (одинарную) — применяется для цветных металлов.
• крестовую — для стали, чугуна и бронзы.
• фрезерованную (дуговую) — для цветных металлов и дерева.
• рашпильную (точечную) — для дерева, кожи, резины. Рашпиль — имеет насечку в виде маленьких заусенцев, расположенных отдельно друг от друга. По-видимому, это самый древний вариант напильника. Его несложно изготовить в кустарных условиях, используя небольшое трёхгранное зубило.
• штампованную — на трубе или швеллере из стального листа выдавлены отверстия с острыми краями, торчащими наружу (аналогично кухонной тёрке). Применение как у рашпиля.

Существуют напильники (особенно надфили), покрытые алмазным порошком. Применяются для обработки закалённой стали, стекла, керамики и т. п. При работе их необходимо обильно смачивать водой.

На́дфиль (нем. Nadelfeile — игольчатый напильник) — маленький напильник для тонких работ.

Ри́фель — разновидность надфиля. Отличается тем, что рабочая часть изогнута (вплоть до крючкообразной). Применяется ювелирами для обработки криволинейных поверхностей. (Всегда изготавливаются только из магнитных сплавов для того, чтобы можно было магнитом отделить выкрошившиеся частицы рифеля от опилок драгоценных металлов).

По форме сечения рабочей части напильники (надфили) бывают:

• прямоугольные (плоские),
• квадратные,
• треугольные равносторонние,
• треугольные тупоугольные,
• круглые,
• полукруглые,
• овальные,
• ромбические,
• ножевые,
• и т. д.

Особые разновидности [ править | править код ]

Разновидностью напильника (обычно — алмазного) является пилочка для ногтей, входящая в состав маникюрных наборов.

Замятая либо иным образом повреждённая резьба может быть восстановлена при помощи резьбового напильника. Такие напильники, как правило, имеют несколько разных рабочих граней, предназначенных для нарезания резьб различного шага.

Для правки ножей применяется мусат — круглый, иногда овального сечения, стержень с насечкой, рёбрами, вдоль его длины.

Варианты названия [ править | править код ]

В словаре Даля встречаются термины «терпуг» и «дерун» для рашпиля; «сличной» для личного напильника.

Нож — это не просто верный помощник по хозяйству, но и настоящая страсть для многих мужчин. Страсть, завязанная на уровне первичных инстинктов. Правда, стоимость хорошего брендового лезвия стартует от 150$, а качество дешевых копий только расстраивает. Но если есть дача, добротный клинок можно выковать и самому. Рассказываем, как это сделать.

Качество любого ножа на 90% зависит от выбора заготовки. Лучшими для такого дела считаются американская сталь 154-СМ и ее японский аналог ATS-34. Существует, правда, еще элитная 440С, но она уж совсем для дамасских мастеров . В дачных же условиях и вышеназванные образцы будет сложно достать. А потому, приняв информацию к сведению, ищем обычный советский напильник, можно даже изрядно б/у. Используемая для его производства сталь У-13, конечно, поддается коррозии (за клинком придется следить), но по остальным показателям не уступает дорогим инструментальным маркам. И самое главное, обойдется вам максимум в сто рублей.

Выбор дизайна

За красивыми лекалами отправляйтесь на рынок, там за символическую цену можно приобрести визуальные копии лучших мировых брендов. Кроме своего внешнего вида подобным безделицам похвастаться нечем, но ведь и вы их не ради стали покупаете, а ради рисунка.

Конечно, если уверены в своем художественном вкусе, то можно нарисовать себе нож самостоятельно. Мы же советуем испытать силы, изготовив простенький Roselli R-200. Имея незамысловатый дизайн клинка и широкие спуски, данная модель не доставит новичку много хлопот.

Кузня

К сожалению, для большинства моделей ширина напильника слишком узка, да и такая толщина металла вам не нужна. Словом, без кузни не обойтись. Чтобы ее организовать, вам понадобится горн и наковальня. В качестве последней можно использовать любую толстую и ровную металлическую чушку, например, обрезок рельсы. А вот с «печкой» придется повозиться.

В продаже встречается немало подобных штуковин, но стоят они недешево – от 80 тысяч рублей. А потому лучше всего сделать горн самостоятельно – выложить его из огнеупорного кирпича.

Посмотрите на схему классической кузнечной печки.

1. Подача воздуха для дожигания газов. Можно взять любую металлическую трубку диаметром в 1–2 см.
2. Дымоход
3. Проем для загрузки материала
4. Топочная камера
5. Колосниковая решетка. Можно приобрести готовую, а можно насверлить дырок в толстой чугунной сковородке.
6. Зольная камера. Обычная металлическая коробка.
7. Труба для подачи воздуха
8. Окно для загрузки топлива. При желании без него можно и обойтись.

В качестве компрессора можно использовать пылесос, а вытяжка подойдет и кухонная.

Как видите, ничего сложного!

Ковка

Перед тем, как разжигать огонь, напильник нужно слегка подготовить. Зажмите его в тиски и болгаркой спилите насечки, заодно избавите металл от ржавчины. Раскочегарьте горн и положите в угли заготовку, медленно разогрейте ее до 900°C. Если у вас нет температуромера, градусы можно определить и на глаз, ориентируясь по цвету металла.

Температурный режим в металлургии штука серьезная, а потому постарайтесь его соблюдать. Когда заготовка раскалилась до нужного вам цвета, настало время постучать молотком. Берите железку плоскогубцами и несите на наковальню, где в процессе ковки придайте пластине необходимую форму и толщину. Металл вам еще предстоит шлифовать, а значит, миллиметра 2–3 он обязательно потеряет.

Подрезка и черновая шлифовка

Когда вы поймете, что форму железу точнее уже не придашь, пора снова взять в руки болгарку. Разберите купленный китайский нож и, используя его вместо лекала, перенесите на заготовку нужные очертания. А потом отсеките алмазным кругом все, что осталось за линией разметки.

На этом же этапе заготовку необходимо отшлифовать, добиваясь нужной толщины стенки. Идеально подойдет шлифмашинка или гриндер. Но если есть время и терпение, вся работа выполняется и обычным напильником.

Теперь о спусках – их тоже желательно выполнить еще до закалки. Для того, чтобы правильно произвести разметку, у мастеров есть свой метод. Возьмите темного цвета маркер и зарисуйте им лезвие заготовки как с одной, так и с другой, хотя бы до половины. Теперь, взяв в руки штангенциркуль, установите на нем необходимую ширину спуска и, ведя одной губкой по периметру лезвия, другой отчертите на металле параллельный кромке след.

И вновь – формировать спуски удобнее всего на шлифовальном электроинструменте. Но помните: спуск — это не заточка! Толщину лезвия в режущей части нельзя сводить тоньше двух миллиметров. Иначе при закалке она треснет. С другой стороны, на всем протяжении лезвия, на одном и том же расстоянии от кромки должна соблюдаться одинаковая толщина метала. Это очень важно для последующей заточки.

Термообработка

Чтобы сталь проявила себя в лучшем виде, ее нужно правильно закалить, а потом столь же правильно «отпустить». Простейшая обработка для У-13 (для других марок стали нужно искать свои рецепты) проводится так.

Лучше всего подойдет зонная закалка, а потому возьмите жаростойкий герметик для кладки каминов (можно купить в любом строймагазине) и нанесите его на лезвие, как показано на фотографии.

Таким образом, вы защитите от термообработки обух клинка, сохранив ему вязкость. Через сутки, когда мастика высохнет, вновь разожгите горн и разогрейте там заготовку до 900°C после чего опустите ее в холодную воду острием вниз. Пару мгновений, и закалка готова. Можно соскабливать герметик и производить «отпуск».

Проще всего «отпустить» метал в обыкновенной кухонной духовке. Для этого разогреваем ее до 200°C и оставляем там лезвие на два с половиной часа. Потом выключаем газ и даем металлу остыть – обязательно вместе с духовкой!

Заготовка после этого будет выглядеть вот так.

Шлифовка

И вновь возвращаемся к шлифмашинке. Установите на нее грубую наждачку (№120) и еще раз обдерите клинок, избавляя его от заметных дефектов. Должно получиться, как на фотографии.

Далее зажмите заготовку в тиски и поочередно обработайте ее триста двадцатой, четырехсотой и шестисотой наждачной бумагой. Шлифовать нужно каждый раз перпендикулярно к направлению предыдущей обработки.

После этого пастой ГОИ металл доводится до состояния зеркала.

И последний этап — протравливание. Просто окуните лезвие в баночку с раствором ортофосфорной кислоты и дайте ему там «покупаться» часика полтора. Образовавшаяся в результате оксидная пленка неплохо защитит сталь от коррозии.

Изготовление рукоятки

Дизайн рукоятки, конечно, дело индивидуальное. Кому-то по душе пластмасса, другим текстолит. Мы рекомендуем использовать мягкие сорта дерева, например, яблоню. Но перед тем, как браться за рубанок, позаботьтесь еще об одной детали – больстерах (небольшая металлическая пластина, которая находится между лезвием и рукояткой). Больстеры можно выточить из нержавеющей стали или позаимствовать из ранее разобранного ножа. Вещь эта носит исключительно декоративный характер, так что можно довериться даже китайскому производителю.

Дальше – чистой воды «столярка». Берем подходящего размера брусок, проделываем в его торцевой части отверстие и, предварительно защитив лезвие малярным скотчем, набиваем дерево на сталь.

Все черновые работы по формированию ручки удобно проводить неоднократно упомянутой выше шлифмашинкой (просто незаменимый при производстве ножей инструмент!).

Конечно, чистовую доводку все равно придется делать руками, но на общем фоне это мелочи. Главное, помнить, что «наждачку» надо постепенно менять на более мелкую.

В финале, чтобы защитить свой труд, обезжириваем дерево и погружаем его на несколько минут в разогретый воск. Это не только защитит рукоять от влаги, но и не позволит ей скользить в ладони.

Заточка

И наконец, заточка. Это тот процесс, который может превратить кусок красиво обработанной стали в настоящую бритву либо испортить его навсегда. Поскольку над изготовлением ножа уже пролито немало пота, второй вариант нежелателен. А потому оговоримся – никакие электронаждаки для столь деликатного процесса не годятся. Мало того, что на высоких оборотах можно нечаянно отхватить лишнего, еще есть риск перегреть металл в месте заточки, сделав непланируемый отпуск.

Лучше всего для формирования режущей кромки подойдут профессиональные точилки либо их самодельные или даже китайские аналоги.

Имя производителя непринципиально. Все будет зависеть от брусков и вашего терпения.

Первым делом закрепите лезвие и выставьте угол заточки 17-20°. На штанге закрепите грубый абразивный брусок. Если вы пользуетесь алмазными точилами, это будет «extra extra coarse» или, минимум, «coarse». Но во втором случае работать придется несколько дольше.

После того как нож закреплен, и абразив выставлен, начинайте заточку. Брусок ведите только перпендикулярно режущей кромке. Через каждые 15-20 движений промывайте абразив мыльным раствором. Когда снимете необходимую толщину металла, переверните лезвие и продолжайте работу с другой стороны.

После грубой заточки следует доводка. Вновь, если берете алмаз, то это класс бруска «extrafine». Если керамический камень, то зернистость будет 1000. Инструмент при этом должен двигаться вдоль лезвия, то есть перпендикулярно предыдущей заточке.

И наконец, для полировки применяйте алмаз «extra extra fine» или керамику зернистостью около восьми тысяч. Более мелким инструментом полировать уже не имеет смысла. При работе вновь измените движение бруска, работая им перпендикулярно кромке. Этот момент очень важен. Финальная шлифовка никогда не должна производиться вдоль лезвия, только поперек!

Ну вот, и все. Путь превращения напильника в нож пройден. Можете попробовать им побриться!

В любой современной мастерской обязательно присутствуют напильники по металлу. Иногда, даже странно видеть эти простейшие инструменты. За последние сто лет они практически не изменились. Изобилие электроинструмента приучило современных домашних мастеров пользоваться благами механизации труда при обработке металлов и других конструкционных материалов. У некоторых пользователей имеется инструмент, которым далекий прадедушка пользовался в начале двадцатого столетия. Отличия чаще только в том, что старый инструмент сильно изношен.

Посетитель торговых точек, реализующих товары для дома, может увидеть определенное разнообразие предлагаемого ручного инструмента для обработки стали и сплавов. Если же в поисковике указать слово «Напильник», то появится несколько десятков предложений. В них можно найти самые разные виды и типы предлагаемого товара.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Размеры зубьев

Размеры зависят от количества насечек. Принято следующая классификация:

1. Напильники номеров 0 и 1 на один сантиметр длины имеют 10…13 зубьев.
2. Номера 2 и 3 характеризуются наличием 14…25 впадин на один сантиметр длины.
3. Бархатные напильники могут иметь от 30 до 80 впадин на 1 см рабочей поверхности.

Высокий зуб забивается реже. Мелкие зубья при обработке мягких металлов могут забиваться довольно быстро. Поэтому для очистки используют металлические щетки, ими и удаляются остатки металла из впадин.

Ручки для напильников своими руками

Настоящие мастера оснащают имеющийся у них инструмент ручками, изготавливаемыми своими руками. С появлением пластических масс появился более широкий выбор материалов для самодельного изготовления.

Если имеется токарный станок, то ручку можно выточить из древесины твердых пород: орех, береза, ясень. В интернете довольно много чертежей, пользуясь которыми, изготавливается подходящая рукоятка.

Некоторые мастера используют эпоксидную смолу, чтобы изготовить необычную рукоять.

• Сначала подбирают возможные пористые материалы, которые можно пропитать эпоксидной смолой. Чаще всего используют ткани разного цвета. Создается микарта – многослойная ткань, пропитанная эпоксидкой.
• Их укладывают в желаемой последовательности.
• Разводят эпоксидную смолу согласно прилагаемой рецептуре.
• Смачивают каждый слой.
• Укладывают в выбранной последовательности и помещают под пресс.
• После завершения полимеризации образуется новый материал – микарта.
• Из микарты вытачивают ручку для напильника.

Видео: напильники “кубинские”.