Глава 17 Изготовление инструментов

Каждый мастер, чем бы он ни занимался, нуждается в необходимых инструментах, которые превращают увлечение в отдых. Качественная резьба по дереву может получиться только при условии наличия у резчика хорошо заточенных, легких и удобных в работе инструментов.

Имеющиеся в продаже инструменты зачастую не так идеально подходят, быстро тупятся, выходят из строя. Также в продаже не всегда можно найти некоторые экземпляры.

Инструменты можно заказывать в мастерских по металлоремонту, а также изготавливать самостоятельно. Для этого потребуются некоторые слесарные навыки.

В первую очередь резчики изготавливают клюкарзы и полукруглые стамески, круговые и двусторонние резаки, ложечные резцы, а также подгоняют ножи и другие инструменты под свою руку.

Основным требованием к материалу, из которого будут изготовлены инструменты, является прочность. Лезвие из такого металла не должно тупиться, крошиться и гнуться.

Больше всего для этих целей подходит инструментальная сталь, которая обладает определенной вязкостью и твердостью. Эти качества помогут инструменту выдержать ударные нагрузки без разрушения и быть стойким к истиранию. Также сталь должна быть закаленной.

Инструментальная сталь делится на несколько видов: углеродистую, легированную и быстрорежущую.

Легированной называется сталь с улучшающими добавками, имеющими буквенные обозначения, – вольфрамом (В), хромом (Х), марганцем (Г), никелем (Н), кремнием (С) и т. д. Практически все виды легированной стали, кроме алмазной (ХВ-5) и высокохромистой карбидного класса (Х12, Х12М), подходят для изготовления инструментов.

Наиболее острые и устойчивые к различным воздействиям инструменты получаются из быстрорежущей стали с большим содержанием вольфрама, который в соединении с углеродом дает твердый карбид вольфрама. Единственным недостатком такой стали является то, что инструменты, сделанные из нее, очень трудно затачивать.

Обычно марка стали указывается на сертификате. Это означает, что металл прошел спектральный или химический анализ, который невозможно осуществить в домашних условиях. Если марка стали неизвестна, можно узнать ее достаточно простым, но не совсем точным методом. Для этого нужно поставить в затемненное место точило с электропроводом и обточить образец металла на вращающемся круге. Если в его составе много углерода, то будет заметен белый пучок искр с отдельными разлетающимися звездочками.

Быстрорежущие стали содержат вольфрам, который дает короткие пучки искр красного цвета. О том, что в стали содержится хром, могут сказать желтые искры в пучке.

Изготовление заготовок

При изготовлении заготовок основными этапами являются ковка и термическая обработка. В домашних условиях осуществить эти этапы достаточно проблематично, так как для отжига и закалки высоколегированной стали недостаточно обычной газовой горелки, которая может нагреть металл только до темно-вишневого свечения (около 700 °C).

Для изготовления заготовок можно сложить на улице простейший горн. Сделать его можно из кирпичей, а воздух подавать пылесосом. Нагрев заготовки производится с помощью древесного или кузнечного угля.

Также можно сделать газовую эжекционную горелку или горелку с подачей воздуха от пылесоса. В первом случае струя горящего газа будет попадать в насадку горелки, имеющей в своей нижней части щели для всасывания атмосферного воздуха. Во втором горелка заключается в рубашку с щелью для выхода газа вокруг горелки.

При наличии простейшего горна и наковальни можно делать в домашних условиях заготовки для инструментов, в том числе хвостовики для клюкарз или стамесок, лезвия для ножей и резцов и многое другое.

Обработка заготовок

Перед тем как приступить к обработке стали, следует определить ее химический состав вышеописанным способом. Также рекомендуется с помощью напильника определить твердость металла.

Обработка заготовки заключается в обработке напильниками, причем сначала драчевым, а затем личным, в шлифовании, закалке и отпуске для придания требуемой вязкости и твердости. В том случае, если сталь твердая, рекомендуется заменить обработку напильниками обработкой на шлифовальном круге.

Для того чтобы провести обработку заготовок из стали, потребуются наборы напильников и надфилей, ножовка по металлу, дрель и набор различных сверл к ней, тиски, зубило, молоток, бородки и керн.

Термическая обработка состоит из отжига и нормализации. В ее процессе изменяется структура стали (металл становится мелкозернистым) и появляются необходимые свойства. Для быстрорежущей стали температура обработки должна составлять 1200–1250 °C, для легированной – около 1000 °C, а для углеродистой – 900–950 °C. После отжига сталь должна медленно остывать вместе с печью.

Для проведения закалки необходимо быстро охладить заготовку закалочными жидкостями (водой, раствором соли или маслом). Необходимо помнить, что сталь становится тем тверже, чем выше температура нагрева и быстрее охлаждение.

При длительном нагреве с высокой температурой может произойти выгорание углерода, образоваться окалина и появиться хрупкость. Чтобы избежать этого в домашних условиях, необходимо не допускать перегрева и снять при заточке инструмента обезуглероженный слой.

Также рекомендуется не делать режущую часть заготовки слишком тонкой.

Для закалки инструментальной стали необходимо быстрое охлаждение. Чтобы обеспечить это, рекомендуется закаливать заготовки в воде температурой 20–30 °C. Заготовки из легированной стали желательно закаливать в масле или воде, нагретых до 70 °C. Во время закаливания надо резким перемещением заготовки в жидкости смывать паровую рубашку, которая образуется из-за испарения жидкости при соприкосновении с нагретым изделием. Также рекомендуется опускать изделие в жидкость строго вертикально – это поможет избежать коробления.

Температуру нагрева можно определить по цвету каления (табл. 4).

После закалки металл должен получить требуемую вязкость и твердость. Для увеличения вязкости можно подвергнуть металл нагреву до определенной температуры, который называется отпуском.

Температуру нагрева можно контролировать по цвету побежалости (табл. 5).

Таблица 4

Температура нагрева, в °С

Таблица 5

Температура нагрева при отпуске, в °С

Заготовки для режущих инструментов надо нагревать при температуре верхней части таблицы, а для ударных – нижней. Закаленные инструменты следует очистить от окалины и масла с помощью шлифовальной шкурки, нагреть для отпуска с помощью горелки обычной газовой плиты или путем прикладывания инструмента к раскаленному куску металла.

В первом случае стебель инструмента необходимо нагреть немного выше режущей кромки. Цвета побежалости при этом идут в обе стороны. При подходе побежалости нужного цвета к режущей кромке надо быстро опустить заготовку в воду. Рекомендуется нагревать металл на слабом огне, чтобы цвета побежалости шли как можно медленнее.

Во втором случае цвета побежалости контролируют так же, как и в первом, а потом замачивают инструмент.

Изготовление ножей

Перед тем как приступить к изготовлению ножа, необходимо определить, для каких целей он будет использоваться.

Для строгания болванок применяются обычно прямые струги с изогнутым полотном. Для того, чтобы осуществить плоскорельефную резьбу, необходим нож-косяк. Для вырезания деталей применяется финка. Для резания мелких деталей нужен нож с небольшим прямым лезвием.

Можно приобрести в магазине нож подходящей формы и изготовить из него необходимый качественный инструмент. При самостоятельном изготовлении ножа-косяка можно использовать в качестве материала кусок старого ножовочного полотна из быстрорежущей стали. Его следует обработать на шлифовальном круге, сточив в первую очередь зубья. Желательно сделать заточку двусторонней, а лезвие под углом 40–45°. После этого можно не подвергать нож-косяк термической обработке.

Струг изготавливается в домашних условиях из ножовочного полотна быстрорежущей стали. Заготовку можно сделать с помощью шлифовального круга.

Простой нож можно изготовить, начав с обработки по контуру заготовки, опилив лезвие на зажатом в тисках деревянном бруске. Для того чтобы заготовка держалась на бруске, ее следует прикрепить шурупами или гвоздями. После этого ее нужно обработать сначала драчевым, а затем личным напильниками и отшлифовать. Для крепления накладной ручки необходимо просверлить в хвостовике ножа два отверстия для заклепок.

Если решено сделать ручку насадной, желательно изготовить зауженный от лезвия к концу хвостовик. От качества ручки напрямую зависит успешность дальнейшей работы резчика.

У ножа-струга должно быть 2 ручки, которые желательно приобрести в магазине. Ручка должна предохранять руку резчика от мозолей, так как иногда усилие, прилагаемое при резке, достигает 10 кг. Наиболее подходящей формой является та, при которой около лезвия имеется утолщение.

Необходимую форму ручки можно получить, если зажать в руке кусок пластилина. Контуры отпечатков надо перенести на материал и сделать по ним из заготовки ручку.

При работе с ножами небольшого размера усилий прилагается меньше. Оптимальной формой ручки такого инструмента является овальная и плоская. В качестве материала для изготовления ручки можно использовать дерево или пластмассу.

При изготовлении ручки для ножа-косяка, сделанного из ножовочного полотна, могут возникнуть трудности со сверлением отверстий для их крепления. Места соединения ножа и ручки можно обработать в этом случае клеем БФ-2, затем обернуть их резиной и обвязать шпагатом.