Значение слесарных работ в обучении школьников трудовым навыкам

Значение слесарных работ в обучении школьников трудовым навыкам
В учебных программах средней общеобразовательной школы по трудовым технологиям, одним из главных направлений в освоении учащимися трудовых умений и навыков является слесарные технологические операции или слесарное дело.
Слесарное ремесло связанное с обработкой различных материалов, - наиболее древнее из ремёсел. Еще до «Бронзового» и «железного» веков древние умельцы каменными рубилами изготавливали посуду и оружие, украшения и орудия для обработки земли. Они стали предшественниками современных слесарей.
С появлением металлов (бронзы, а затем железа) стала преобладать профессия кузнеца. В течение веков кузницы были главными изготовителями орудий труда (кос, серпов, топоров), оружия (мечей, щитов, копей, шлемов), предметов домашнего обихода. Изготовление замков и оружия требовало особого мастерства, поэтому из кузнецов постепенно выделились специалисты по более точной и тонкой обработке металлов. Этими специалистами были слесари, которые назывались замочниками. Название профессии « слесарь» имеет немецкое происхождение. Слесарь по-немецки-«Schlosser» (от «schloss» -замок) – специалист по изготовлению замков.
С развитием техники и технологии производства ручная обработка материала была заменена машиной. Вначале обслуживание машин осуществлялось людьми, а затем оно стало автоматизированным.
На современном этапе управление работа машин производиться с помощью компьютеров, действующих по заранее заданной программе, способных самостоятельно переналаживать их при изменении условий работы.
Однако профессия «слесарь» не потеряла своего значения, так как и в настоящее время высоко цениться ручное мастерство.
Профессия «слесарь» на современном машиностроительном предприятии является одной из наиболее распространённых. На нулевом цикле строительства предприятия трудятся слесари сантехники и электрослесари, прокладывающие подземные энергетические трассы. Корпус предприятия возводят слесари по металлоконструкциям. После окончания строительства поступает оборудование, которое устанавливают слесари-монтажники, а затем налаживают наладчики, в работе которых большой объём составляют слесарные работы. Изготавливаемые в цехах и подразделениях детали будущих машин поступают в сборочные цеха, где слесари сборщики из тысяч деталей собирают и отлаживают готовую продукцию. Все эти работы требуют наличия специального инструмента, приспособлений и другой оснастки, которую изготавливают слесари-инструментальщики. И, наконец, слесари- ремонтники обеспечивают бесперебойную работу оборудования предприятия. Одним словом без слесаря - ни шагу!
Каждая из этих групп слесарей характеризуется специфическими для их работы знаниями и профессиональными умениями. Однако основной базой для каждого слесаря является владение обще-слесарными определениями, представляющими собой «каркас», «кирпичики» слесарного мастерства. К ним относиться разметка, рубка, правка, гибка, резка, опиливание, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий, нарезание резьбы, шабрение, притирка и доводка, клёпка и пояние. Эти операции выполняются ручными и механизированными инструментами, которыми должен уметь пользоваться каждый слесарь.
Современный слесарь должен также владеть навыками выполнения не сложных работ на металлорежущих станках (токарно-винторезных, универсально-фрезерных, плоско-шлифовальных, поперечно-строгальных), что позволяет заменить утомительную ручную обработку деталей, облегчить и повысить качество выполняемых работ.
Однако высококвалифицированным слесарем никто ни рождается. Задатки этой важной профессии закладываются у молодых людей при освоении простейших слесарных операций в школьных учебных мастерских. Именно по этому, как отмечалось выше, в учебных программах средней школы по технологическому образованию включён важнейший раздел – «Основы слесарного дела» для изучения учащимися важнейших трудовых навыков работы с современными материалами, способами ручной обработки. Осваивая с ранних лет навык работы руками, дети и подростки развивают моторику рук, укрепляют мышечную систему тела, развивают осанку и укрепляют в целом физическое состояние. Вместе с тем ручные технологии позволяют выработать привычку трудиться по определенной системе последовательных операций, что развивает у них технологическое мышление, позволяет понимать сложный мир техники, приобщает к конструкторско-проэктной деятельности, а в конечном итоге и к выбору того или иного направления своих интересов и выбора профессии. Не все разумеется юноши станут в будущем профессиональными слесарями или инженерами, но можно с уверенностью утверждать, что независимо от того жизненный путь выберут молодые люди после завершения обучения в общей школе, Всем им пригодятся навыки, умения и опыт ручных технологий, полученных на занятиях по слесарному делу.
Чтобы методически грамотно обучить школьников основам слесарных технологий, необходимо правильно, т.е. учетом всех технических и технологических норм и положений организовать рабочее место в учебных мастерских по ручной обработке материалов. При этом важным элементом в организации труда учащихся юных слесарей является прежде всего соблюдение принципов безопасной их работы, соблюдение норм санитарно гигиенических требований и других условий нормального трудового процесса.
Слесарные технологии охватывают обширный спектр производственных технологических операций с металлами. Поэтому чтобы научить учащихся слесарным работам в учебных мастерских школы необходимо правильно организовывать слесарное место. Под рабочим местом понимается часть производственной площади цеха, участка или мастерской, которая закрепляется за определенным работником или работниками в случаи посменной работы конкретного производства. Рабочее место предназначено для выполнения работ определенного вида и должно быть оснащено оборудованием, приспособлениями, инструментами и материалами, не обходимыми для их проведения.
Основным оборудованием рабочего места слесаря, а в нашем случае и ученика, является, как правило одноместный верстак с установленными на нем тесками. Слесарный верстак должен быть прочным и устойчивым, его высота должна соответствовать росту ученика. Если высота тисков не соответствует росту школьника, их регулируют винтом подъема и опускания или на полу укладывают деревянную решетку, которая должна плотно прилегать к полу и не скользить. Для защиты ученика от возможного травматизма при выполнении операций, связанных с образованием стружки, на верстак устанавливают сменный защитный экран из сетки или органического стекла.
На рабочем месте должны находиться рабочие и контрольно измерительные инструменты, необходимые для выполнения заданной операции. К размещению инструментов, заготовок и материалов на рабочем месте предъявляются определенные требования:
- на рабочем месте должны находиться только те инструменты, материалы и заготовки, которые необходимы для выполнения данной работы;
- инструменты и материалы, которые школьник использует часто, должны располагаться ближе к нему. На рисунке 1 эти зоны расположены справа и слева от работающего и обозначены дугами 1 радиусом приблизительно 350мм;
- инструменты и материалы, используемые реже, должны располагаться в зонах, обозначенных дугами 2 радиусом приблизительно 500мм;
- инструменты и материалы, используемые крайне редко, должны располагаться в зонах, обозначенных дугами 3. Их досягаемость обеспечивается только при наклонах корпуса работника.
В связи с тем, что рациональная организация рабочего места и правильное размещение инструментов и материалов в процессе работы играют существенную роль в обеспечении ее качества, следует соблюдать перечисленные ниже правила.
До начало работы необходимо:
- проверить исправность верстака, тисков, приспособлений индивидуального освещения и механизмов, используемых в работе;
- ознакомиться с инструкцией или технологической картой, чертежом и техническими требованиями к предстоящей работе;
- отрегулировать высоту тисков по своему росту;
- проверить наличие и состояние инструментов, материалов и заготовок, используемых в работе;
- расположить на верстаке инструменты, заготовки, материалы и приспособления, необходимые для работы.
Во время работы необходимо:
- иметь на верстаке только те инструменты и приспособления, которые используются в настоящий момент. Все остальное должно находиться в ящиках верстака;
- возвращать использованный инструмент на исходное место;
- постоянно поддерживать чистоту и порядок на рабочем месте.
В практике слесарных технологий применяется всевозможное оборудование, приспособления и инструменты. Учитель технологии прежде, чем допускать учащихся к выполнению конкретных работ, обязан научить их правильно пользоваться слесарными тисками, другими приспособлениями, слесарными инструментами. При этом им обязательно нужно показать и привить навык настройки оборудования на рабочий режим и правильный выбор нужного инструмента.
Способы слесарной обработки металлов
Любые слесарные операции по изготовлению деталей слесарными приемами начинается с разметки. Разметка одна из важнейших операций слесарного дела. Сущность разметки состоит в нанесении на обрабатываемую заготовку разметочных линий, определяющих контуры будущей детали или место, подлежащие обработке. Практически слесарная обработка любой детали начинается с разметки. От ее качества в значительной степени зависит окончательный результат работы.
По технике исполнения разметка не представляет большой трудности, так как учащиеся из курса геометрии знакомы с основными геометрическими построениями, составляющими сущность разметки. В тоже время разметка как слесарная операция имеет свою особенность. Построение производятся при помощи специального разметочного инструмента на металле, разметочные риски кернятся, а линии сопряжений дуг и кривых линий фиксируются чертилкой или циркулем. Далее приведем основные достаточно краткие сведения о тех слесарных операциях, которых непосредственно осуществляется обработкой металлов различными инструментами.
А. Рубка металла:
Рубка- это слесарная операция, при выполнении которой с помощью режущего инструмента (зубила, крейцмейсели и др.) и ударного инструмента (молотка) с поверхности заготовки удаляется слой металла или заготовка разрубается на части. Рубка, как правило, применяется как подготовительная операция для дальнейшей обработки детали. Точность обработки с помощью рубки не велика, не превышает +/- 0,5 мм.
Рубка - сложная для обучения операция. Сложность ее состоит в том, что она весьма трудоемка, требует значительных затрат физических сил, связана с большим утомлением учащихся. Это требует от учителя и мастера производящего обучения соблюдения рационального режима труда и отдыха учащихся, так как чрезмерное утомление учащихся, как правило, приводит к ошибкам и нарушению правил безопасности труда. Рубка связанна с опасностью ранения рук учащихся заусенцами на обрубленной детали, при рубке разлетаются отрубленные кусочки металла. Все это определяет необходимость принятия учителем эффективных мер, направленных на соблюдения безопасных условий обучения этой операции. Меры эти предполагают прежде всего установку на верстаки учащихся оградительных сеток или экранов для защиты от отлетаемых кусочков металла, применение защитных резиновых шайб, надеваемых на зубило, рациональную последовательность обучения приемам рубки.
В процессе текущего инструктирования учитель технологии особое внимание обращает на правильность выполнения учащимися следующих приемов рубки и их составных элементов, а именно:
- рабочую позу при рубке;
- правильное закрепление заготовок в тисках;
- держание (хватку) молотка в процессе рубки (на 25-30 мм от конца рукоятки);
- положение зубила и крейцмейселя относительно заготовки и губок тисков;
- темп ударов - учащиеся не должны спешить;
- силу ударов - локтевые (плечевые удары при рубке листового металла в тисках категорически запрещаются);
- траекторию движения молотка - в плоскости оси зубила;
- нанесение ударов по зубилу - без «пристукивания»;
- работу только остро заточенным инструментом;
- соблюдения правил безопасности.
Б. Правка и гибка металлических заготовок:
В программах общеслесарного цикла производственного обучения изучение правки и гибки обычно объединяется в единую тему, имея в виду техническую общность приемов выполнения этих слесарных операций.
Правка – слесарная подготовительная операция, применяемая для выпрямления изогнутой или покоробленной заготовки. Различают правку полосового, круглого и листового металла, а также правку труб и сортовой стали. Каждый из этих видов правки характерен специфическими приемами. Разновидностью правки является рихтовка. Особенность рихтовки в отличии от правки, которая производится нанесением ударов бойком молотка по выпуклой части заготовки, в том, что выпрямление заготовки происходит в результате нанесения ударов носком молотка по выгнутой части заготовки. Рихтуют, как правило, детали, имеющие изгиб по ребру.
Гибка – слесарная операция, при которой заготовки или ее части придается изогнутая в соответствии с требованиями чертежа форма. Гибка как слесарная операция имеет много разновидностей: гибка полосовой стали, гибка круглого прутка, гибка труб, гибка листовой стали. Каждый из этих видов гибки выполняют различными приемами. Различают гибку вручную и с применением различных приспособлений. Таким образом, гибка – сравнительно сложная операция, для полного и качественного освоения которой требуется значительное время.
В. Резка металлов:
Резка – преимущественно заготовительная слесарная операция, сущность которой заключается в отделении с помощью режущего инструмента заготовок от профильного или листового материала. Операция резки применяется также для разрезания листового металла на части. Различают резку металла снятием стружки (резка ручной слесарной ножовкой, на ножовочных и токарно-отрезных станках, на шлифовальных кругах) и без снятия стружки (резка ручными и рычажными ножницами, труборезом и т.п.).
Программой производственного обучения предусмотрено изучение приемов выполнения следующих видов резки: ручной слесарной ножовкой, ручными или рычажными ножницами, труборезом. Резка в целом, а особенно резка ручной слесарной ножовкой весьма сложные для первоначального усвоения операции. Здесь учащиеся впервые встречаются с работой режущим инструментом, требующей сложной координации движений в горизонтальной и вертикальной плоскостях, точной регулировки силы нажатия на инструмент. Резание ножовкой осуществляется с помощью хрупкого ножовочного полотна, правильное закрепление которого требует умения определить степень его натяжения. Работа ручной ножовкой выполняется незнакомыми для учащихся так называемыми «нажимными» приемами, требующими особой отработки. Она требует точного соблюдения правил безопасности труда. Сложной по технике исполнения является также резка труб труборезом.
Первоочередной задачей для учителя технологии является научить школьников собирать и готовить ножовку на режим резания. Важным элементом настройки является правильно поставить и выполнить натяжку ножовочного полотна.
Резка листового металла ножницами особой сложности не представляет. Для начала работы, например при вырезки круга, необходимо разметить круг на листе и вырезать заготовку прямым резом с припуском 5-6мм. Поворачивая заготовку по часовой стрелке, вырезать круг по линии разметки, располагая ножницы так, чтобы они не закрывали лезвием линию разметки. При вырезании круга соблюдают все правила, указанные выше.
Часто при резании листа применяют электровибрационные ножницы. Этим инструментом резка выполняется быстро и качественно. Для выполнения резания этим инструментом необходимо подключить токопроводящий провод к электросети и, нажимая кнопку на рукоятке, проверить работу ножниц на холостом ходу. Взять ножницы правой рукой за рукоятку и подвести ножи к линии реза. Включить двигатель и выполнить разрезание по разметке, передвигая элетроножницы вперед. При работе строго соблюдать правила электробезопасности.
Г. Опиливание металлических заготовок и деталей:
Опиливание – основная слесарная операция. Сущность опиливания – снятие с помощью напильника слоя металла с обрабатываемой детали для придания ей необходимой формы и размеров, пригонки сопрягаемых деталей друг к другу, а так же для подготовки деталей к последующей обработке (снятие фасок со стержня для нарезания резьбы, опиливание кромок для сварки и т.п.). Опиливание – весьма точная операция. Обработка напильником производится с точность до 0,2 до 0,05 мм, при опиливании достигается шероховатость поверхности до Rz 80 мкм.
Различают следующие виды опиливания: опиливание плоских и криволинейных поверхностей, распиливание проемов и отверстий, припасовку деталей. Различают также опиливание ручное и механизированное (на опиловочных станках). Для каждого из этих видов опиливания характерны специфические приемы работы, способы контроля, инструменты.
Основные учебные задачи изучения темы опиливания научить учащихся выполнять основные установочные приемы опиливания, именно: рабочая поза, держание напильника, координация движений, балансировка напильника, а также опиливание широких и узких плоских поверхностей, опиливание сопряженных и плоских поверхностей. Научить пользоваться штангенциркулем с точностью отсчета по нониусу 0,1 мм и угломером, научить опиливать криволинейные поверхности.
Отработка приемов опиливания лучше всего достигается тренировкой на закрепленных в тисках тренировочного приспособления (рисунок 7). Для этого необходимо отрегулировать высоту тисков соответственно своему росту. Закрепить в губках тисков тренировочное приспособление. Коробка с сигнальными лампочками должна располагаться слева. Опорные борта корпуса должны плотно прилегать к губкам тисков. Регулировочными винтами отрегулировать рамку приспособления так, чтобы сигнальные лампочки загорались при сильном нажатии на концы плитки.
Перед тисками стоять прямо, вполоборота к ним, корпус развернут под углом 45 градусов к оси тисков, правое плечо – против винта тисков. Ступни ног поставить под углом 60-70 градусов одна к другой, расстояние между пятками 200-300мм.
При опиливании очень важно отработать правильное положение рук с напильником и отработать устойчивый навык.
Напильник нужно положить на плитку приспособления средней частью. Ладонь левой руки расположить поперек напильника на расстояние 20-30 мм от его носка. Пальцы слегка согнуть, но не свешивать. Локоть левой руки слегка приподнять. При опиливании напильник двигать строго горизонтально обеими руками вперед (рабочий ход) и назад (холостой ход) плавно, так, чтобы он касался всей поверхности плитки. Движения производить с нажимом на напильник так, чтобы он снимал с плитки стружку. Нажимать на напильник только при движении вперед, строго соблюдая распределение усилий нажима на него правой и левой рукой.
Д. Обработка отверстий в деталях и заготовках:
Данная тема объединяет основные слесарные операции по обработке отверстий, а именно сверление, зенкование, зенкерование и развертывание.
Различают следующие виды сверления: сверление сквозных отверстий, сверление глухих отверстий и рассверление. Все они выполняются с применением режущего инструмента – сверла. По характеру выполнения сверление разделяют на ручное и на станках. Изучение всех этих видов сверления предусмотрено учебной программой.
Важно правильно понимать сходство и различие операций зенкования и зенкорования, так как многие мастера, а тем более учащиеся путают эти операции, имеющие сходное название.
Зенкованием называется операция по обработке вершины отверстия под конические и цилиндрические головки винтов, болтов, а также под потайные головки заклепок. Цилиндрическое зенкование применяется также как предварительная операция при обработке шарнирного соединения. Зенкование производится с применением специальных инструментов – занковок, которые бывают соответственно цилиндрическими и коническими.
Зенкерование – это чистовая операция по обработке поверхностей цилиндрических и конических отверстий режущим инструментом – зенкером с целью получения точного размера и высокого качества поверхности. Зенкером обрабатываются отверстия в литых или штампованных деталях. Высокая точность обработки и качество поверхности при зенкеровании обеспечивается тем, что зенкер в отличие от сверла имеет три или четыре режущих кромки, в процессе резания участвуют не только режущие кромки режущей части, но и кромки спиральной части. В целом же зенкерования – разновидность рассверливания.
Развертывание – это операция чистовой обработки отверстий, обеспечивающая точность 7-9-го квалитетов и шероховатость поверхности отверстия в пределах Ra 2,5-0,63 мкм. Режущий инструмент при развертывании - развертки (ручные и машинные). При слесарной обработке применяется в основном ручное развертывание.
Сверление выполняют на сверлильных станках. В учебном процессе это выполняется на учебных станках с невысокой мощностью (рис. 8).
В простейших случаях при сверлении вязко-пластичных металлов в виде листа или древесины, пластиков применяют дрели или даже коловорот.
При выполнении основной операции сверления необходимо проверить и отрегулировать сверлильный станок, выбрать качественно заточенное сверло нужного диаметра. Чаще всего качественное и безопасное сверление выполняется в переносных тисках, куда закрепляют дрель, предназначенную для сверления. Затем необходимо протереть стол, основания заготовки, машинных тисков или призм. Если станок имеет регулируемый стол, установить заготовку так, чтобы плоскость сверления была перпендикулярна оси сверла и место сверления находилось вблизи от сверла. Закрепить заготовку на столе прижимами и, перемещая стол, точно отрегулировать ее положение относительно сверла.
Если станок имеет нерегулируемый стол, установить заготовку так, чтобы центр будущего отверстия находился точно против оси сверла, и, не смещая заготовку, закрепить ее на столе прижимами.
Заготовки цилиндрической формы для сверления установить на специальных призмах. При установке заготовок в машинных тисках соблюдать следующие требования: заготовка должна плотно опираться на подкладки, заложенные на дно тисков и выступать на 10-15 мм; плоская поверхность детали, в которой сверлится отверстие, должна быть перпендикулярна сверлу.
Если на станке есть коробка скоростей и коробка передач, установить рукоятки в соответствующие положения, руководствуясь таблицей настройки, имеющейся на станке.
На станках со ступенчатыми шкивами перебросить ремни на соответствующие ступени шкивов, руководствуясь таблицей настройки, имеющейся на станке.
Включать станок поворотом выключателя по часовой стрелке, а выключать - попоротом против часовой стрелки. При кнопочном пускателе для включения нажать кнопку «Пуск» (черную или белую), а для выключения – кнопку «Стоп» (красную).
Е. Нарезание резьбы:
Нарезание резьбы довольно доступная операция, с изучением которой обычно наиболее распространенными соединениями деталей машин является резьбовые. Широкое применение резьбовых соединений в машинах, механизмах объясняется простотой и надежностью этого вида креплений, удобством регулирования затяжки, а также возможностью разборки и повторной сборки без замены детали.
Резьба бывает двух видов: наружная и внутренняя. Стержень с наружной резьбой, называется винтом (рис. 10), а деталь с внутренней резьбой – гайкой.
Оба вида резьбы изготавливается на станках и ручным способом.
У всякой резьбы различают следующие основные элементы: профиль, угол профиля, шаг, высоту профиля, основание резьбы, глубину, наружный, средний и внутренний диаметры (рис. 10).Профилем резьбы называются очертания впадин и выступов (в продольном сечении).
Ниткой (витком) называется часть резьбы, образуемая при одном полном обороте профиля.
Углом профиля резьбы называется угол, заключенный между боковыми сторонами профиля резьбы, измеряемый в плоскости, проходящей через ось болта.
Шагом резьбы S называется расстояние (мм) между вершинами двух соседних витков, измеряемое параллельно оси. У треугольной оси шагом является расстояние между вершинами двух витков.
Высотой профиля резьбы называется расстояние от вершины резьбы до основания профиля, измеряемое перпендикулярно оси болта.
Основанием резьбы (впадиной) называется участок профиля резьбы, находящийся на наименьшем расстоянии от оси.
Глубиной резьбы t называется расстояние от вершины резьбы до ее основания, т.е. высота уступа.
Наружным диаметром d резьбы называется наибольший диаметр измеряемый по вершине резьбы – перпендикулярно оси.
Средним диаметром называется расстояние между двумя линиями, проведенными посредине профиля резьбы между дном впадины и вершиной нитки параллельно оси винта.
Внутренним диаметром резьбы называется наименьшее расстояние между противоположными основаниями резьбы, измеренное в направлении, перпендикулярном оси болта.
Нарезание резьбы осуществляется на поверхности деталей и внутри отверстий, в частности гайках или корпусных деталях.
Приемы нарезания резьбы в процессе обучения наиболее целесообразно показывать на болтах и гайках М10, на отрезках трубы газовой ½, а также на чугунных или стальных деталях, требующих нарезания резьбы в глух отверстиях диаметром 10-12 мм.
При нарезании резьбы на болтах и шпильках плашкой их нужно закреплять за головку, а шпильку – за среднюю ненарезаемую часть. Выход стержня над губками тисков – на 10 мм больше длины ненарезаемой части. При необходимости нарезания резьбы на длинном стержне – вылет не более 30 мм, и поднимать стержень по мере нарезания. Строго следить за перпендикулярностью стержня губкам тисков, проверять положение угольником.
При нарезании торец плашки должен быть строго перпендикулярным оси стержня. Нажимать на плашкодержатель нужно плавно без рывков. Стержень необходимо смазывать. Нарезание внутренних резьб осуществляется метками.
Ж. Выполнение неразъемных соединений клепкой.
Клепка – это слесарная операция по соединению двух или нескольких деталей с помощью заклепок. Заклепочные соединения широко применяются при изготовлении металлических конструкций мостов, ферм, рам, балок, а также в котло-, самолето-, судостроении и т.д. Широко применяется клепка при выполнении ремонтных работ. При клепке применяются различные виды заклепок: цельные цилиндрические с полукруглыми, потайными и плоскими головками; трубчатые; взрывные; с сердечником. Каждый тип заклепок и вид шва имеют свою область применения.
Различают клепку ручную и механическую, клепку в холодном и в горячем состоянии.
Соединение деталей заклепками называется заклепочным швом. Заклепочные швы разделяются на прочные, плотные и прочно-плотные.
Учебные задачи темы вытекают из ее содержания: научить учащихся склепывать детали вручную цельными цилиндрическими заклепками с полукруглыми потайными головками прочным швом; ознакомить учащихся с приемами расклепывания осей шарнирных соединений, а также с приемами механизированной клепки.
При выполнении приемов клепки в учебных мастерских рекомендуется работать вдвоем: один учащийся поддерживает склепываемые детали, другой выполняет клепку. Первоначально нужно разобрать конструкцию заклепки и рассчитать ее длину. Длина стержня заклепки берется в зависимости от суммарной толщины склепываемых деталей с учетом, чтобы на образование потайной замыкающей головки осталось часть стержня длинной, равной 0,8 – 1,2d.
Наложить детали друг на друга, в крайние отверстия вставить заклепки и положить детали на плиту.
Осадить детали в месте клепки натяжкой до плотного их прилегания. Осадить стержень крайней заклепки бойком молотка, расплющить заклепку носком и выровнять головку снова бойком молотка. Расклепать подобным образом другую крайнюю заклепку, а затем и остальные заклепки.
З. Отделочные операции в слесарных работах.
Важнейшей задачей слесарной обработки деталей является получение высокого качества поверхности при минимально возможной степени шероховатости по стандартной шкале. Для деталей высокой точности применяют притирку. Притирка – отделочная слесарная операция, применяемая для обработки пары деталей для достижения малой шероховатости поверхности и точности соединений. Сущность притирки – снятие с детали тонкого слоя металла с помощью абразивного металла. Применяется притирка при ремонте оборудования для уплотнения арматуры и получения плотных точных соединений (подвижных и неподвижных). Притирка более точная операция, чем шабрение. При притирки достигается точность обработки до 0, 00001 мм Ra 0,63 – 0,040 мкм.
Технологический процесс притирочных работ состоит из нескольких этапов. Первоначально необходимо подобрать порок или пасту в зависимости от требуемой шероховатости поверхности: грубые порошки или паста создают матовую поверхность, средние – полузеркальную, мелкие – зеркальную. Далее необходимо промыть рабочую поверхность притирочной плиты керосином и насухо протереть ее. Покрыть плиту смесью машинного масла и керосина, посыпать шлифовальным порошком соответствующего номера или нанести тонкий слой пасты. Вдавить зерна порошка в поверхность притира сильным нажатием стального валика, катая его по плите. Если притирка производится пастой, то вдавливать ее в поверхность плиты не нужно.
Е. Паяльные работы в слесарных технологиях.
Пайка (паяние) широко применяется в разных отраслях промышленности. В машиностроении пайка применяется при изготовлении лопаток и дисков турбин, трубопроводов, радиаторов, ребер двигателей воздушного охлаждения, рам велосипедов, сосудов промышленного назначения, газовой аппаратуры и т.д. В электропромышленности и приборостроении пайка является в ряде случаев единственно возможным методом соединения деталей. Пайка применяется при изготовлении электро- и радиоламп, телевизоров, деталей электромашин, плавких предохранителей и т.д.
К преимуществам паяния относятся: незначительный нагрев соединяемых частей, что сохраняет структуру и механические свойства металла; чистота соединения, не требующая в большинстве случаев последующей обработки; сохранение размеров и форм деталей; достаточно высокая прочность соединения.
Современные способы позволяют паять углеродистые, легированные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы.
Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения различных металлов при помощи расплавленного промежуточного металла, плавящегося при более низкой температуре, чем соединяемые металлы. Промежуточный металл или сплав, применяемый при пайке, называют припоем.
Качество, прочность и эксплуатационная надежность паяного соединения в первую очередь зависит от правильного выбора припоя. Не все металлы и сплавы могут выполнять роль припоев.
Припои должны обладать следующими свойствами:
- иметь температуру плавления ниже, чем у паяемых материалов;
- в расплавленном состоянии хорошо смачивать паяемый материал и легко растекаться по его поверхности;
- обеспечивать достаточно высокие прочность, пластичность и герметичность паяного соединения;- в паре с паяными материалами не образовывать коррозионно нестойкой пары;
- иметь коэффициент термического расширения, близкий к коэффициенту паяемого материала;
- состоять из материалов, не являющихся дефицитными и чрезмерно дорогими.
В результате длительного практического отбора и многочисленных научных исследований были подобраны группы припоев, обладающих оптимальным сочетанием свойств.
Припои, в зависимости от температуры плавления, делятся на легкоплавкие (мягкие), имеющие температуру плавления ниже 500 градусов, и тугоплавкие (твердые), имеющие температуру плавления выше 500 градусов. Легкоплавкие припои широко применяются во всех отраслях промышленности и в быту и представляют собой сплав олова со свинцом. Различные количественные соотношения олова и свинца определяют свойства припоев.
Оловянно-свинцовые припои по сравнению с другими обладают рядом преимуществ: высокой смачивающей способностью, хорошим сопротивлением коррозии. При пайке этими припоями свойства соединяемых металлов не изменяются или почти не изменяются.
Легкоплавкие припои служат для пайки стали, меди, цинка, свинца, олова и их сплавов, серого чугуна, алюминия, керамики и стекла.
Пайку легкоплавкими припоями применяют в тех случаях, когда нельзя нагревать металл до высокой температуры или при невысокой требовательности к прочности паяного соединения. Соединения, паянные легкоплавкими припоями, достаточно герметичны.
Легкоплавкие припои выпускаются в виде чушек, проволоки, литых прутков, зерен, лент фольги, трубок диаметром от 2 до 5 мм, а также в виде порошков и паст из порошка с флюсом.
Легкоплавкие припои можно приготовить и непосредственно в цехе или мастерской. Для этого в металлических ковшах расплавляют олово и старый припой, затем добавляют небольшие кусочки свинца, хорошо размешивают. Для того чтобы припой не выгорал, поверхность посыпают толченым древесным углем.
Для получения специальных свойств к оловянно-свинцовым припоям добавляют сурьму, висмут, кадмий, индий, ртуть и другие металлы.
Буквы в обозначении марки припоя указывают: П – припой, ОС – оловянно-свинцовый, цифры – среднее содержание в припои олова в процентах (например, ПОС 18).
Припои на основе свинца – олова- висмута варятся при температуре 96 градусов, припои Л70 на висмутовой основе плавится при температуре 70 градусов, а припой Л47 – при температуре 45 градусов.
Низкотемпературные припои применяются при паянии тонких оловянных предметов, при паянии стекла с металлической арматурой, деталей которые особенно чувствительны к нагреву, а также в тех случаях, когда припой должен выполнять роль температурного предохранителя (в электрических тепловых приборах и др.).
Тугоплавкие (твердые) припои представляют собой тугоплавкие металлы и сплавы. Из них широко применяются медно-цинковые и серебреные припои. Для получения определенных свойств и температуры плавления в эти сплавы добавляют олово, марганец, алюминий, железо и другие металлы. Добавка в небольших количествах бора повышает твердость и прочность припоя, но повышает хрупкость паяных швов.
Соединения, паянные медью и припоями на основе, имеют высокую коррозийную стойкость, и большинство из них выдерживает высокие механические нагрузки. Температура пайки припоями на медной основе составляет 850-1150 градусов.
Эти припои применяются для получения соединений, которые должны быть прочными при высоких температурах, вязкими, стойкими против усталости и коррозии. Этими припоями можно паять сталь, чугун, медь, никель и их сплавы, а также другие металлы и сплавы с высокой температурой плавления. Твердые припои делятся на две основные группы: медно-цинковые и серебряные.
Буквы в обозначении марки припоя указывают: П – припой, МЦ – медно-цинковые, Ср – серебро, цифры – среднее содержание в припое меди или серебра в процентах (например, ПМЦ 36).
Припои медно-цинковые поставляются в форме зерен размерами 0,2 – 3 мм (класс А) или 3 – 5 мм (класс Б).
Серебряные припои выпускаются в виде полос и проволоки. Они представляют собой сплав серебра, меди, цинка и некоторых других элементов. Серебряные припои применяют для паяния черных и цветных металлов и сплавов. Они обеспечивают довольно высокую прочность, а также коррозионную стойкость паяного шва.
Наиболее употребительные серебряные припои ПСр70, ПСр45, ПСр25 и ПСр12М.
С повышением температуры скорость окисления поверхности спаиваемых деталей значительно возрастет, в результате чего припои не пристает к детали. Для удаления окисла применяют химические вещества, называемые флюсами. Флюсы улучшают условия смачивания поверхности паяемого металла расплавленным припоем, предохраняют поверхность паяемого металла и расплавленного припоя от окисления при нагреве и в процессе пайки, растворяют имевшиеся на поверхности паяемого металла припоя окисные пленки.
Различают флюсы для мягких и твердых припоев, а также для пайки алюминиевых сплавов, нержавеющих сталей и чугуна.
Флюсы для мягких припоев – это хлористый цинк, нашатырь, канифоль, пасты и др.
Хлористый цинк, называемый также травленной кислотой, является очень хорошим флюсующим средством при паянии черных и цветных металлов. Получают хлористый цинк растворением одной части раздробленного цинка в пяти частях соляной кислоты.
Для того чтобы хлористый цинк меньше способствовал коррозии паяного шва, к раствору добавляют нашатырный спирт, вливая в хлористый цинк тонкой струей до исчезновения молочного цвета.
Нашатырь (хлористый аммоний) – белая горько-соленая на вкус соль. Применяется в виде порошка и кристаллов. При нагревании нашатырь разлагается с выделением вредного для здоровья белого газа, поэтому при паянии рекомендуется пользоваться не чистым нашатырем, а его раствором из 0,5 л воды, 100г нашатыря и небольшого количества хлористого цинка.
Довольно энергичным является следующий флюс (%): хлористого цинка – 25-20, нашатыря – 5-20, воды – 70-30.
Канифоль – вещество, получаемое сухой перегонкой смолы. Флюсующее свойства канифоли значительно слабее этих свойств других веществ, но она обладает тем преимуществом, что не вызывает коррозии паяного шва. Благодаря этому канифоль преимущественно применяется для пайки электро- и радиоаппаратуры.
Канифоль применяется в виде порошка или раствора в спирте, а также палочками.
Пасты паяльные – жидкость, приготовленная из хлористого цинка и аммония или хлористого цинка и крахмала.
При паянии нержавеющих и жаропрочных сталей применяют смесь составленную из 50% плавленой буры и 50% борной кислоты., разведенных в растворе хлористого цинка до густоты пасты. При паянии серого чугуна к буре добавляют хлористый калий, перекись марганца или окись железа.
При паянии паяльную пасту наносят на спаиваемые поверхности ровным слоем. После паяния остатки пасты смывают водой с помощью волосяной щетки или тряпок.
Флюсы для твердых припоев – это бура, борная кислота и некоторые другие вещества.
Буру применяют в виде порошка, для чего ее толкут в ступе и просеивают. Чтобы при нагревании бура не пенилась, перед применением ее прокалывают. Бура легко впитывает влагу из воздуха, поэтому ее хранят в банке с притертой пробкой. Рекомендуется применять безводную буру, так как иначе флюс при нагреве теряет воду, набухает, трескается и вследствие этого затрудняется процесс пайки. Недостатком буры является то, что после остывания она оставляет на шве весьма прочную пленку. Для понижения температуры плавления в буру иногда добавляют хлористый цинк.
Борная кислота представляет собой белые, на ощупь жирные чешуйки. По своим флюсующим свойствам борная кислота лучше буры, но применяется реже, так как стоимость ее выше.
Флюсы для пайки алюминиевых сплавов. В качестве флюсов при пайке алюминиевых сплавов применяют сложные по химическому составу смеси, состоящие их фтористого натрия, хлористого лития, хлористого калия, хлористого цинка и др. Хлористые соли обладают способностью растворять окислы алюминия, поэтому их роль во флюсах является основной. Хлористый литий и хлористый калий вводят в состав флюсов с целью понижения температуры плавления.
При пайке алюминия мягкими припоями можно применять один из трех следующих флюсов (%): хлористого цинка – 85, хлористого аммония – 10, фтористого натрия – 5.
Технология пайки широко применяется на практических занятиях по технологии в школьных учебных мастерских. Учащиеся при реализации своих проектных заданий часто соединяют детали в конструкцию с помощью паяльных операций. Для выполнения пайки применяют в основном припои на оловянной основе, а в качестве флюсов используют канифоль. В качество инструментов пайки в основном применяются бытовые электрические паяльники мощностью 30-50Вт. На рисунке 15 показаны такие паяльники, а также приемы пайки. В учебной работе школы пайкой учащиеся выполняют конструкции и изделия из жести, проволоки сечением не более 1,0-1,3 мм. Если требуется паять металлы или сплавы массивной формы, то это делается с использованием паяльных ламп и медных массивных паяльников различной конструкции.
Основы знаний металловедения и их значение в обучении школьников труду
В современном мире, мире машин каждый цивилизованный человек должен хотя бы на понятийном уровне знать устройство, принцип работы и назначение производственных машин, транспортных средств и всего того машинного парка, который окружает нас быту. Все виды машин, приборов изготавливаются на предприятиях машиностроительной отрасли.
Важнейшими материалами машиностроения являются стали, чугун, цветные сплавы. Чтобы изготавливать из них прочные и долговечные изделия необходимо понимать природу строения современных металлов, уметь их свойствами путем воздействия на них различными способами холодной и горячей обработки. Особенно хорошо, на достаточном профессиональном уровне важнейшие сведения о современных металлах должен знать учитель Технологии, поскольку в круг его педагогических задач входит научить детей, юношество основным понятийным знаниям в области обработки металлов. А это означает, что собственные знания учителя технологии в этой сфере должно быть достаточно обширными. Но также и основами знаний по металловедению металлов и сплавов должны владеть и учащиеся, в особенности те, которые обучаются по программе основной предпрофильной общетехнологической подготовки и тем более учащиеся профильной возрастной группы.
Приведем достаточно краткие сведения об основных положениях из области современного металловедения, которыми обязан владеть учитель Технологии и как следствие его ученики.
Из всех известных в настоящее время элементов более половины являются металлами. Металлы – это непрозрачные вещества, обладающие специфическим металлическим блеском, пластичность, высокой теплопроводностью и электропроводностью. Поэтому признаку металлы легко отличить от других веществ (дерево, стекло и т.д.).
Все металлы и образованные из них сплавы делят на черные и цветные. К черным металлам относят железо и сплавы на его основе. На их долю приходится около 90% производимой в мире металлопродукции. Цветные металлы и их сплавы выплавляются на основе таких цветных металлов как медь, алюминий, магний, титан и другие. В технике принята условная классификация, по которой металлы делятся на группы: легкие (например, Al, Mg), тяжелые (Cu, Pb и др.), тугоплавкие (W, Mo и др.), благородные (Au, Pt), рассеянные (Gd, In, Tl), редкоземельные (Sc,Y), радиоактивные (Ra, U и др.), черные (чугуны и стали) [10].
Понятие «чистый металл» весьма условно. Любой чистый металл содержит примеси, а поэтому его следует рассматривать как сплав. Под термином «чистый металл» понимается металл, содержащий 0,01 – 0,001% примесей. Современная металлургия позволяет получать металлы очень высокой чистоты (99,9999%). Однако примеси даже в малых количествах могут оказывать существенное влияние на свойства металла.
Чистые металлы обладают низкой прочностью и не обеспечивают требуемых механических, физико-химических и технологических свойств. Поэтому их применение в технике в качестве конструкционных материалов ограничено. Наиболее широко применяют сплавы, которые обладают по сравнению с чистыми металлами наиболее высокой прочностью и твердостью.
Правильное закономерное расположение атомов металлов в пространстве характеризует их кристаллическое состояние. Характер взаимодействия атомов в твердом теле определяется строением их внешних электронных оболочек.
Кристаллизация металлов и сплавов осуществляется по принципу зарождения зародышей в жидкой форме и их роста, по мере охлаждения расплава. Вначале во многих участках жидкого сплава образуются кристаллические зародыши. Пока их окружает жидкость, кристаллы растут свободно и могут иметь правильную геометрическую форму. Однако при столкновении растущих кристаллов правильная их форма нарушается, так как на контактируемых участках рост граней прекращается. Кристалл растет лишь в том направлении, где он соприкасается с жидкостью. В результате растущие кристаллы, имеющие сначала геометрически правильную форму, но после затвердевания получают неправильную внешнюю огранку. Такие кристаллы называются зернами или кристаллитами.
Замечательными свойствами металлов являются прочность, пластичность, блеск и ряд физических свойств. Особенно ярко проявляются у металлов и их сплавов свойства, которые принято называть механическими.
Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение металла (или другого материала) под действием приложенных внешних механических сил. К механическим свойствам обычно относят сопротивление металла (сплава) деформации (прочность) и сопротивление разрушению (пластичность, вязкость, а также способность металла не разрушаться при наличии трещин). В результате механических испытаний получают числовые значения механических свойств, т.е. значения напряжений или деформации, при которых происходят изменения физического и механического состояния материала. Именно по критериям механических свойств металла и определяют его назначение при проектировании деталей для проектного изделия.
В практике слесарных технологий находят широкое применение самые различные по составу сплавы, но особенно широко применяются железоуглеродистые стали. Эти материалы обладают высокой технологичностью и прочностью. Детали и различные изделия из них являются неотемлимой частью тех видов слесарных работ, которые реализуются в ученическом техническом творчестве в учебных мастерских и прежде всего в средней школе.
Углеродистые конструкционные стали делят на стали обыкновенного качества и качественные стали. По составу углерода они подразделяются на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтекоидные.
В зависимости от условий и степени раскисления различают спокойные (сп), кипящие (кп) и полуспокойные (пс) стали.
Спокойные стали получают полным раскислением металла в печи, а затем в ковше. Содержание закиси железа в этих сталях, минимальное, что обеспечивает «спокойное» застывания металла в изложнице. Застывание происходит с уменьшением объема. В верхней части слитка образуются усадочная раковина и околоусадочная рыхлость, удаляемые отрезкой или отрубкой при прокатке. Кипящие стали полностью нераскилены (без ферросилиция). Поэтому они до затвердевания содержат повышенное количество FeO. При застывании в изложнице закись железа FeO реагирует с углеродом металла, при этом образуется СО. Выделение пузырьков СО создает впечатление кипения металла. В слитке кипящей стали сохраняется большое количество газовых пузырей, вследствие чего практически отсутствует усадочная раковина. Если пузырьки имеют чистые неокисленные стенки, то при горячей прокатке они завариваются. Кипящие стали более дешевые, так как отходы при их производстве минимальные. По сравнению со спокойной и полуспокойной сталями они больше склонны к старению и хладноломкости и хуже свариваются. Но вместе с тем кипящие стали обладают высокой пластичностью и хорошо принимают вытяжку в холодном состоянии.
Полуспокойные стали представляют собой стали промежуточного типа. Они получают все более широкое применение.
Углеродистые стали обыкновенного качества более дешевые, чем качественные. В процессе выплавки они меньше очищаются от вредных примесей и содержат больше серы и фосфора. Кроме того, их отливают в крупные слитки, вследствие чего в них значительно развита ликвидация и они нередко содержат большое количество неметаллических включений.
Из них изготавливают детали менее ответственного назначения, главным образом горячекатаный рядовой прокат: балки, прутки, швеллеры, уголки, а также листы, трубы и поковки, работающие при относительно невысоких напряжениях. Их широко применяют для строительных, сварных, клепальных и болтовых конструкций (балки, фермы конструкций подъемных кранов, корпусы сосудов и аппаратов, каркасы пороговых котлов, драги и т.д.), а также для малоответсвенных деталей машин (оси, валы, шестерни, пальцы траков, втулки, валики, болты, гайки и т.д.), не подвергающихся термической обработки или находящихся в термически обработанном состоянии. Из сталей обыкновенного качества можно указать такие марки: Ст0, Ст1, Ст3….Ст6. Прочность этих сталей не превышает 200-250МПа. Стали углеродистые качественные более прочные и находят применение для ответственных деталей и конструкций. В качестве примера покажем их марки и применение.
Стали 08, 10, 15, 20, имеющие относительно небольшую прочность в нормализованном состоянии (σв=330÷420МПа и σ0,2=200-250МПа), высокую пластичность (δ=33÷25% и ψ=60÷55%) и хорошую свариваемость, применяют для сравнительно малонагружаемых деталей, изготовление которых связано со сваркой, штамповкой и другими аналогичными и технологическими операциями.
Чем больше в стали углерода, тем хуже ее штампуемость. Кремний, сильно повышая предел текучести стали, снижает ее штампуемость, особенно способность принимать вытяжку. Поэтому для холодной штамповки, особенно для вытяжки, более широко используют холоднокатаную листовую сталь 08кп, 08пс, 08Ю, 08Ф. Стали 10, 15 и реже 20 применяют и для цементуемых мелких изделий, работающих на износ при малых удельных нагрузках.
Стали 25, 30, 40, 45, 50 имеют более высокие характеристики прочности (σв=460-600МПа и σ0,2=280÷380МПа) при пониженной пластичности (δ=23÷14%, ψ=50÷40%). Однако они лучше обрабатываются резанием, и при этом поверхность получается более чистой.
Сталь 25 применяют для мелких деталей, не испытывающих в работе больших напряжений, а стали 30 и 35 для деталей, испытывающих умеренные напряжения. Стали 40 и 45, 55и 60 используют для деталей повышенной прочности (σв=660÷730МПа и σ0,2=390÷430МПа, δ=13÷9%, ψ=35÷30%) для таких деталей, как шестерни, бандажи, ленточные пружины, пружинные кольца, прокатные валки т.д.
Стали 40, 45 и 50 широко применяют в машиностроении для изготовления мелких деталей, упрочняемых закалкой с последующим высоким отпуском при 5500С. После улучшения сталь 45 в заготовках диаметром 10 мм имеет: σв=800МПа и σ0,2=650МПа, δ=16%, ψ=50% и ан=10кгс.м/см2. Прокаливаемость этих сталей не превышает 10 – 12 мм.
Стали 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 применяют также в виде калиброванных холоднотянутых прутков или проволоки точных размеров. В результате наклепа повышается прочность (при снижении пластичности). Наибольшее упрочнение достигается в тонких сечениях (проволока, тонкие листы и т.д.). Использование калиброванной холоднотянутой стали во многих случаях позволяет устранить трудоемкие операции механической обработки (обточку на токарных станках, осей, болтов и т.д.).
Все промышленные детали прежде всего чугуны и стали получают плавлением из рудного сырья. Для черных металлов это двухстадийные процесс. Первоначально восстановительной плавкой в доменных агрегатах получают чугун, а затем из него окислительной плавкой сталь в различных сталеплавительных установках. Сталь и чугун обладают свойством изменять механические свойства в широких пределах, особенно сталь. Сталь можно сделать термической обработкой или вязко-пластичной и мягкой или путем закалки и отпуска твердой и прочной. В начале слесарных работ заготовки должны быть пластичными, чтобы их легче можно было обрабатывать. Для этой цели стальные заготовки подвергают отжиму или нормализации. Когда изделие (деталь) уже обработаны ей необходимо предать требуемые показатели прочности и твердости. Для этой цели детали подвергают различным режимам закалки.
Чаще всего применяют закалку с высоким отпуском для обеспечения изделию прежде высокой прочности и ударной вязкости. Если детали нужно придать высокую твердость, например для инструментов (чертилка, зубило, кернер), то в этом случае осуществляют закалку с низким отпуском. Для деталей, работающих в режиме упругого нагружения, например пружина, то упругие свойства стали обеспечивает изотермическая закалка. Фазовые превращения в стали при термической обработке связаны с природной способностью ее решеток в процессе нагрева и охлаждения видоизменять тип и структуру решетки.