Как закалить подшипниковую сталь

Обновлено: 18.05.2024

Плюсы и минусы ножа из подшипника

Существуют самые разные способы изготовления ножей. В качестве металлической заготовки используются рессоры, поршневые клапаны судовых двигателей, ж/д костыли, стальные тросы, полотна пил, напильники, сверла. Не разочарует любителей качественного режущего инструмента и самодельный нож из подшипника.

Не стоит забывать, что по российским законам согласно ст. 223.4 УК РФ запрещено незаконное изготовление холодного оружия. На его изготовление и продажу требуется специальная лицензия.

Не проще ли вырезать стальное полотно из полосы подходящей толщины, чем разгибать и плющить толстостенное кольцо подшипника? Однако весь смысл такого выбора заключается в том, чтобы задействовать особопрочную марку низколегированной стали. Большие трудозатраты в процессе обработки оправданы неординарными свойствами получаемых ножей. Секрет заключается в особом химическом составе «подшипниковой» стали ШХ15, о котором можно судить по таблице.

Наименование	С	Si	Mn	Cr
% содержания	0,95 — 1,0	0,17 — 0,37	0,2 — 0,4.	1,35 — 1,65

Следует обратить внимание на достаточно низкое процентное содержание хрома, что позволяет оставаться Cr в составе цементита. Если говорить о самой структуре металла, то она отличается однородностью, что повышает пластичность и вязкость металла подшипника. Это позволяет стали показывать высокую стойкость к смятию в составе изделий, отлично держать кромку ножа. Отличительным свойством стали считается способность в результате температурной обработки:

заметно улучшать показатели прочности до 61-64 HRC;
приобретать высокую износоустойчивость.

Благодаря высокой контактной выносливости заточка ножа производится не чаще 1 раза в полугодие. Закаливать нож из «подшипниковой» стали лучше в диапазоне температур от 810 ºС до 850 ºС, а отпускать при 160–200 ºС. К недостаткам ножей из подшипника следует отнести обезуглероживание металла при неправильной термообработке и появление пятнышек ржавчины при хранении во влажном помещении.

Варианты профиля Схема конструкции

Необходимые материал и инструменты

Помимо самого подшипника в процессе изготовления ножа понадобятся:

деревянные накладки для рукояти;
латунные штифты для заклепок;
эпоксидная смола с отвердителем;
масло, антисептическая пропитка для дерева;
расходные материалы: бумага, полиэтиленовая лента, маркер.

Масло для закалки берется минеральное или растительное, подойдет старое трансформаторное или автомобильная отработка. Понадобится бумага для ксерокса формата А4 или А3, оберточная для зажима лезвия в тисках, шлифовальная разной зернистости для ошкуривания металла и древесины.

Необходимо иметь в наличии соответствующее оборудование и инструменты, а также запастись следующей оснасткой:

болгаркой с абразивным диском и шлифовальным кругом;
наковальней или аналогом из обрезка двутавра;
молотом 4 кг, молотком 1 кг, кузнечными клещами и струбцинами;
слесарными тисками, зубилом;
печью или кузнечным горном;
бытовой духовкой;
настольным сверлильным станком;
полировальной машиной;
ленточной шлифовальной машиной (гриндером);
дремелем;
электролобзиком и стамеской.

Особые требования предъявляются к печи, она должна разогреваться до 1100 ºС, что в зоне горения обычного очага недостижимо. Необходима толстостенная печь из металла, растапливаемая древесным углем. Обычную вытяжку необходимо переоборудовать, оснастив приточным вентилятором.

Диск болгарки лучше всего брать абразивный, чтобы проще было распилить обойму подшипника. Подойдет насадка с алмазным покрытием. Не стоит пытаться использовать в болгарке фрезу – она только будет скользить по поверхности подшипника из закаленного металла.

Дополнительно, если отсутствует достаточный опыт работы с кузнечными клещами, потребуется электросварка. С ее помощью к заготовке приваривается арматурина, которая станет удобным держаком заготовки ножа при ковке металла тяжелым молотком.

Если следовать рекомендациям владельцев ножей из подшипника, не помешает изготовить или приобрести специальное приспособление для заточки инструмента. Оно позволит поддерживать на высоком уровне режущие свойства ножа в процессе последующей эксплуатации.

Обработка подшипника и подготовка детали к ковке

В качестве заготовки ножа подойдет подвесной подшипник карданного вала автомашины или любой другой диаметром 100–150 мм. Например, допускается использовать экземпляры требуемых размеров от осевого механизма и приводного оборудования станков, подвижных агрегатов. Непосредственно исходником служит самая массивная часть изделия, называемая наружной обоймой подшипника. Она изготовлена из конструкционной стали марки ШХ15.

Способы разборки подшипника бывают разными. Поскольку кроме наружной обоймы ничего не понадобится, а расколоть обечайку ни в коем случае нельзя, применим самый «гуманный» способ – пиление металла болгаркой. Подшипник лучше зажать в тиски и распилить по возможности и внутреннее кольцо. Пилить внешнее кольцо лучше наискосок, тем самым формируя носик ножа. После распила зубилом разрушается сепаратор и удаляются все внутренности вместе с шариками. Если требуется, место среза разжимается слесарным инструментом. Окружность должна быть на 1–2 см длиннее ножа, поэтому лишние сантиметры заготовки отпиливаются.

Отжиг и ковка заготовки

Самый ответственный этап ковки подшипниковой стали следует проводить в интервале температур от 800 ºС, которой соответствует вишнево-красный цвет каления, и до 1100 ºС, сопровождаемой темно-желтым свечением. При наличии бесконтактного пирометра температуру поверхности металла можно определить с точностью ± 1,5 ºС.

Следует предварительно потренироваться в нагреве и ковке металла на обычном прутке. Чтобы не сломать заготовку под ударами молота, лучше лишний раз накалить металл, чем продолжать обрабатывать охлажденным. Контролировать температуру проще по цвету каления, при появлении тусклого вишневого свечения надо сразу помещать деталь в печь.

Деталь ножа после нагрева укладывается на наковальню и плющится молотками до требуемой толщины. При отсутствии опыта работы в кузне, можно ограничиться выпрямлением заготовки, заменив операцию ковки обдиркой заготовки. Правильной считается такая техника ковки ножа, при которой:

проковка производится смещением металла с середины полотна к кромке лезвия, постепенно истончаясь;
округливание острия производится c одновременной оттяжкой заготовки ножа по длине;
после окончательной раскатки пластины остается припуск не более 2 мм.

Остывшую заготовку пропиливаем по канавкам болгаркой Разогнутую заготовку нагревают и молотком доводят до плоской формы Получившийся хвостик вытягиваем в длину, чтобы в конце он сходил в размер 5 мм на 5 мм

Обдирка и шлифовка поковки, перенос контуров с шаблона

После этого деталь обдирается на точиле или ленточной шлифовальной машине. В процессе обработки снимаются лишние слои металла и неровности, а поверхность становится идеально ровной и блестящей.

На следующем этапе на бумаге подготавливается шаблон режущего инструмента в масштабе 1:1. Ножницами вырезается бумажная копия и обводится маркером на отшлифованной пластине. Случается, перенесенный на заготовку абрис трудноразличим или стирается в процессе последующего выпиливания. В этом случае следует продублировать контуры ножа, процарапав линии на металле чертилкой. Вместо нее подойдет любой слесарный инструмент с острием из инструментальной стали.

Пластина зажимается в тисках и обрезается болгаркой по шаблону. В наиболее криволинейных участках делается много надрезов, «ступенькой» вырезают маленькие фрагменты металла. С целью убрать оставшиеся кусочки и зазубрины полуфабрикат ножа обтачивается шлифовальной насадкой.

Маркером рисуем на заготовке форму ножа и выпиливаем

Облагораживаем уголочки и делаем более плавную линию

Заточка и шлифовка лезвия

Переходим к такому важному моменту, как заточка ножа. При ее осуществлении важна симметричность заточки с обеих сторон лезвия. Также необходимо создать необходимый угол скоса лезвия ножа, который для обычных ножей делается 15 – 25º. На бритвах угол наименьший 8–15 градусов, на туристических ножах 25–30º. Вручную на оселке острить полотно ножа непроизводительно. Просто и качественно это делается на ленточном шлифовальном станке, называемом гриндером.

Если требуется заточить нож до остроты бритвы, используются специальные точильные приспособления со сменными абразивными брусками. С помощью такой оснастки не проблема создать любой угол наклона спуска от обушка ножа или спуска режущей кромки ножа.

Когда грубая формовка и заточка ножа завершены, наступает очередь тонкой обработки металла на шлифовальной машине и дремеле с насадкой. Сверлятся сквозные отверстия под штифты крепления рукояти ножа. С целью лучшего склеивания деревянных накладок с металлом делается около десятка несквозных отверстий по обеим сторонам хвостовика ножа.

Закалка и отпуск клинка

Термическая обработка производится с целью достижения сталью требуемых параметров и проводится в два этапа. На этапе закалки металл приобретает высокую твердость, прочность и износостойкость. Следует нагреть клинок в печи до 830 ºС и сразу поместить на один час в кюветку с маслом, разогретым до 50–60 ºС.

Как закалить нож из подшипника при отсутствии пирометра? Определить достижение требуемой температуры изделия в печи можно двумя способами:

посыпаем инструмент поваренной солью и отмечаем момент плавления NaCl, он наступает по достижении t = 800 ºС;
магнит перестает «прилипать» к металлу при температуре перестройки кристаллической решетки материала, наступающей перед плавлением.

Нагревать масло требуется для разжижения, чтобы оно лучше обволакивало самодельный инструмент. Во время обработки не следует переворачивать изделие, нельзя доливать или взбалтывать закалочную субстанцию. Следует быть особенно аккуратным с маслом. При погружении раскаленного металла оно имеет свойство воспламеняться.

На этапе отпуска достигают оптимального сочетания прочности, пластичности и ударной вязкости стали. Одновременно снимается внутреннее напряжение материала. Инструмент помещается в духовку, разогретую до температуры 170–200 ºС, где выдерживается в течении двух часов.

Охлаждение полуфабриката ручной работы до температуры окружающей среды происходит естественным путем в выключенной духовке.

Проверить качество закалки можно с помощью надфиля. Если при проведении по ребрам клинка он скользит, закалка ножа из подшипника достигла результата. Также способ тестирования заключается в попытке разрезать стеклянную бутылку, от лезвия на стекле должны остаться царапины. Таким клинком бреют волосы на руке, строгают подвешенный лист бумаги.

После закалки на лезвии появляется интересный рисунок

Очистка и травление

Неприглядная окалина и следы сгоревшего масла на откованном клинке убираются гриндером с шлифовальной лентой зернистостью 240–320. Оставшиеся после машинной обработки царапины удаляются вручную с помощью абразивной бумаги зернистостью 320–400. Обработка проводится прямолинейными движениями наждачной бумаги, направленными под углом 90 относительно направления царапин гриндера.

От шлифовки «нулевкой» Р400 переходят к полировке материалом с зернистостью 600–800. Смачивание абразивной шкурки водой позволяет эффективнее полировать изделие. Зеркальный блеск появляется после обработки пастой ГОИ или другим полировальным составом, нанесенным на кусочек кожи.

Дополнительной операцией травления на металлическую поверхность ножа наносят надписи, орнаменты, рисунки. Обычно используется техника, при которой на область изображения приклеивается трафарет, а поверхность вокруг заклеивается малярным скотчем. Затем наносится протрава на определенное время, после чего нож моется в воде.

Подготовка накладок

От правильного выбора материала для изготовления рукояти зависит эргономичность и общее восприятие ножа. В качестве исходного материала для изготовления рукояти ножа используют сплавы металлов, пластмассы, натуральная кожа, эластомеры. Незаменимы в этом качестве твердые и ценные породы древесины.

Накладные ручки, наиболее подходящие под хвостовик подшипникового ножа, состоят из 2 идентичных половин. Потребуется запастись обрезками металлического прутка для штифтов ручки ножа. В случае использования древесины, следуeт придерживаться следующей последовательности:

обработанный антисептиком брусок зажимают в тисках и распиливают на 2 одинаковые части;
чтобы устранить зазоры, тщательно ошкуривают стороны, соприкасающиеся с металлом;
наносится контур рукояти ножа, вырезаются лобзиком две плашки;
половинки накладываются на хвостовик, размечаются и сверлятся отверстия под штифты.

Сборка

Требуется развести эпоксидный клей. На соединяемые плашки следует нанести риски или продавить неглубокие вмятины для лучшей адгезии слоя эпоксидки. Обязательно следует обезжирить металлическую часть ножа, которая будет находиться внутри рукояти. Сборка производится в следующей последовательности:

наносится эпоксидный клей на поверхности накладок со стороны рисок;
половинки накладываются с обеих сторон хвостовика, в отверстия продеваются штифты, собранная рукоять оборачивается бумагой и плотно сжимается струбциной;
после застывания эпоксидки резаком по дереву снимают фаски с ребер накладок ножа;
наждаком на матерчатой основе с зернистостью 80 производят грубую обработку деревянных плашек ручки ножа;
полосками наждачной бумаги полируют рукоятку вчистую.

Отполированная поверхность покрывается разогретым до 50–60 градусов льняным маслом. После впитывания процедура повторяется 2–3 раза. В последующем покрывать лаком рукоять ножа нет необходимости. Под воздействием ультрафиолетовых лучей масло полимеризуется, превращаясь в твердую эластичную субстанцию. Она заполняет мельчайшие поры древесины, защищая лучше любого лака рукоятку ножа от влаги и внешних воздействий.

Видео

Как правильно закаливать ножи в домашних условиях, полезные советы

Обслуживание

Даже если лезвие ножа изготовлено из высококачественной стали, оно все равно будет непрочным без предварительной закалки. Такой клинок может сломаться уже при небольшом нажиме, да и заточить его будет проблематично. Многих пользователей не зря интересует вопрос, как закалить нож в домашних условиях, ведь именно после термообработки физико-механические свойства металла существенно улучшаются. В процедуре нет ничего сложного, однако, если выполнить ее неверно, режущая часть инструмента будет быстро тупиться, что сделает эксплуатацию малоэффективной.

Особенности работы со сталью

Основной целью закалки металла является изменение его структуры и перестроение атомной решетки. При повышении температуры выше пиковой отметки, называемой точкой Кюри, сталь обретает особую прочность и износостойкость. Последующее быстрое охлаждение позволяет снизить хрупкость металла, возникающую вследствие внутреннего напряжения, и повысить его пластичность. Сломать хорошо закаленную сталь будет уже непросто – трещины на ней появятся лишь при сгибании под углом свыше 45°. Однако нарушение технологии закалки может привести к переходу атомной решетки в промежуточное состояние. При этом прочность материала, напротив, снизится.

Правильная закалка ножа в домашних условиях не так уж сложна. Главное – точно соблюдать время, температуру нагрева и охлаждения. При отсутствии специального оборудования не каждый вид стали получится закалить. Для этой цели подходят лишь металлы с высоким содержанием углерода. Узнать, какой вид стали использовался для изготовления лезвия, можно по маркировке – клейму на клинке.

Проще всего работать с изделиями из конструкционной разновидности марок 45, 50, жаропрочной 40´13 или инструментальной. Причем, чем выше содержание углерода, тем прочнее будет лезвие, однако обрабатывать (затачивать) его будет сложнее. Клинки из стали высокоуглеродистых марок и легирующих сплавов закаливают при довольно высоких температурах в специальных камерах. Малоуглеродистые стали, содержащие в маркировке цифры 10, 20 и 25, и чугун данной процедуре не подвергают.

В качестве охладителя используются жидкая среда, машинное масло (отработка) или вода. Слишком быстрое снижение температуры нежелательно – оно может привести к появлению трещин. Поэтому важно соблюдать точное время не только закалки, но и дальнейшего охлаждения.

Чтобы определить, насколько качественно закалена сталь, следует провести напильником по режущему краю клинка. Инструмент должен идти ровно, без усилий, легко отходить от поверхности, не прилипая к металлу.

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.

Так как длительное наблюдение за открытым огнем может повлиять на зрение, глаза следует защитить специальными очками. Не помешает также надеть спецодежду из хлопка – синтетика при попадании искры способна быстро воспламениться.

Как провести процедуру самостоятельно

Для этого не обязательно иметь какой-либо опыт – достаточно точно следовать инструкции, которая подскажет, как закалить ножи в домашних условиях своими силами. Процедура может применяться для любого типа лезвий – топора, ножниц, прочего режущего инструмента.

Источник нагрева

На открытом воздухе часть тепла, исходящая от костра, улетучивается – полученной температуры, особенно при термообработке высокоуглеродистой стали, может оказаться недостаточно. В этих случаях лучше использовать муфельную печь, резак, паяльную лампу, кузнечный горн, даже обычную электро или газовую плиту. При изготовлении партии ножей время закалки лучше определить экспериментально с помощью теста. Для этого несколько пластин из металла нагревают: одну по максимуму, другую – чуть меньше.

Топливом выступают угли, которые разогревают максимально до белого цвета. Оттенок пламени при этом – желто-оранжевый или малиновый. Огонь должен распределяться равномерно по всей площади костра. После термообработки раскаленный предмет трижды опускается на несколько секунд в масло. Последний этап – погружение в емкость с водой. Жидкость следует предварительно хорошо перемешать (взболтать).

Паяльная лампа Печь Горн Газовая плита

Температурный режим

Существует несколько способов закалки стали с разной температурой нагрева, временем выдержки и скоростью охлаждения. Для каждой марки металла нужен определенный температурный режим:

для ножей из низкоуглеродистой стали диапазон температур должен составлять 757-950 °С;
клинки из высокоуглеродистых марок закаливают при 680-850 °С;
легирующим сплавам потребуется разогрев до 850-1150 °С.

В производственных условиях для определения степени нагрева используют прибор для бесконтактного измерения – пирометр, в быту применяют обычный магнит. При значительном повышении температуры магнитные свойства металла снижаются: если стальная заготовка к нему не притягивается – температура оптимальна.

Опытные мастера способны определить качество закалки по цвету стали: чем он светлее, тем сильнее нагрев. Перекаливать металл не следует, иначе он почернеет и отчистить его будет невозможно. Затачиваемая часть клинка нагревается 3 раза до почти фиолетового цвета, то есть до температуры 285 °С. Режущую же часть обрабатывают на огне только раз, но нагревают сильнее, до появления желто-оранжевого оттенка, то есть до 950-1000 °С.

Красный цвет свидетельствует о нагреве до 720-950 °С. Малиновый или светло-вишневый оттенки стали означают, что температура разогрева соответствует 800-850 °С. Появление в пламени бордового цвета свидетельствует о том, что лезвие накалилось недостаточно, лишь до 650-720 °С, коричневого – температура не выше 530-580 °С.

Светлая радужка может образоваться и вследствие появления слоя окислителя. В этом случае ситуация обратная: чем светлее этот тончайший верхний слой, тем ниже температура.

Охлаждение и отпуск

В зависимости от метода термообработки и типа клинков используют разные способы охлаждения, к примеру, в минеральном масле (отработке) или обычной воде с добавлением соли. Варианты:

если закаляемые лезвия нагревают докрасна, их остужают в масле, окуная в него трижды, чтобы каждое последующее охлаждение было продолжительнее предыдущего; последний этап – погружение в предварительно размешанную воду;
для ножей с двухсторонними лезвиями, для придания им большей остроты и упругости, клинки, напротив, вначале опускают в воду на пару секунд, а затем в отработку;
чтобы середина лезвия была максимально упругой, можно вначале прогреть ее металлическим прутком, затем на пару часов погрузить нож в кипяток, далее – в ледяную воду.

Следует учесть, что в масле (отработке) металл остывает в 2 раза быстрее. Для определения скорости охлаждения материала в разных растворах можно обратиться к сводной таблице.

Используемая среда	Скорость охлаждения, °С
Вода, нагретая до 27 °С	450
Масло комнатной температуры	150
Ледяная вода	600
Машинное масло, прогретое до 20 °С	150

Прошедшая закалку и охлаждение сталь все еще слишком хрупкая. Для дальнейшего увеличения характеристик пластичности и вязкости ее следует вновь прогреть в течение часа, но лишь до 150-200 °С (данную процедуру и называют отпуском). Для легированного металла температура должна быть в пределах 270-320 °С, для быстрорежущего – еще выше. Чтобы клинок при быстром охлаждении не прогнулся, его необходимо опускать в жидкость строго вертикально, режущая кромка должна быть внизу, а лезвие при этом – оставаться неподвижным.

Охлаждение в масле Отпуск

Определение качества работы

Качество работы правильно закаленного ножа определяется следующими параметрами:

лезвие должно сохранять прочность при соприкосновении с другими материалами;
твердость металла обеспечивает и качество заточки – ее должно хватать надолго;
срок службы ножа определяет также его износостойкость, то есть длительность использования без потери режущих свойств. Хороший инструмент при регулярной заточке способен прослужить до 10 лет.

Не менее важным показателем является пластичность. Материал должен достаточно легко гнуться, а при разгибании без проблем принимать прежнюю форму. Только при соблюдении вышеперечисленных требований клинок прослужит долго.

Срок использования ножа определяется качеством заточки Клинок должен оставаться твердым во время использования

Ковка ножа из подшипника своими руками

Русские умельцы ножевого дела, никогда не ищут лёгких путей. Потому что это – для многих хобби и увлечение. Бывает, что из простого занятия, получается настоящий небольшой бизнес. Но в большинстве своём, для людей это всё же, это отдых и отвлечение от повседневной жизни. Каждый человек, определяет свой досуг сам. Любители ковать, довольно часто изготавливают свои изделия из необычных вещей, например: нож из подшипника. Очень интересный и непростой процесс.

Многие обыватели скажут, что зачем этим заниматься, когда можно пойти в магазин и прикупить себе парочку замечательных клинков. Но мы же, им не указываем, как проводить своё время. Так что если неинтересно, идём на другой ресурс, а здесь будет статья, содержащая в себе немало полезной информации особенно для новичков. Потому что изложение планируется в пошаговом ракурсе.

Мы уже писали о том, что «идеального ножа» на всё случаи жизни, не существует. И это правда, но стремиться к идеалу нужно всегда. Поэтому попробуем выделить положительные и отрицательные стороны клинка из подшипника. Чтобы знать, что получится в результате правильной обработки металла.

Сталь подшипника изначально предназначена для высоких нагрузок, по этой причине она отличается пластичностью и однородностью при нагреве. А в итоге получается изделие с жёсткостью от 61 до 64 единиц по шкале Роквелла. И главное – высочайшая износостойкость клинка.

Единственным минусом можно назвать, хрупкость во время обработки. Очень важно, правильно выполнить закалку, а ковку «на холодную», вообще, исключить.

Как сделать нож из подшипника своими руками

Понятно, что в данном деле без ковки никак не обойтись. Нужно обязательно распрямить обойму изделия. Знатоки таких вещей, разделяются на два лагеря, какую часть лучше выбрать для работы: внутреннюю или внешнюю. Однозначного ответа нет, но многие утверждают, что внутреннее кольцо состоит из лучшей стали. Подкрепляя свои слова, тем, что эта часть несёт на себе большую нагрузку.

Но, как бы там ни было, новичку однозначно без разницы. Для начала нужно, чтобы хоть что-то получилось и не треснуло во время закалки. Для нормальной работы потребуется свой, определённый набор инструментов. Ну и главное – кузница.

Требующиеся материалы и инструменты

У совсем «зелёного» новичка вряд ли есть необходимый инструмент, поэтому им нужно обзавестись. Что-то можно изготовить самостоятельно, а другое только купить. Но опять же, покупной инструмент позволительно заменить аналогичным более простым, но увеличится время изготовления. Если нет в планах, заниматься кузнечным и ножевым делом, покупать что-либо, конечно, бессмысленно, если только мелочи. Материалы потребуются следующие:

подшипник, желательно в разобранном состоянии;
деревянный брусок, для изготовления рукояти;
стержни для заклёпок, лучше из латуни;
эпоксидный клей или похожий по свойствам заменитель;
масло или воск для пропитки рукояти;
малярный скотч, листок бумаги, карандаш, маркер.

С материалами не очень сложно и всё доступно. А вот что касаемо инструмента, обратите внимание, как уже говорилось выше, если не найдётся профессионального, пробуйте заменить на более доступные варианты. Их мы также укажем для ясности:

металлические тиски, зажимы, струбцины;
УШМ (болгарка) с набором различных дисков;
горн или муфельную печь, которую можно изготовить самостоятельно;
сверлильный станок или дрель с набором свёрл;
бумага наждачная разной зернистости;
полировальная машина, можно УШМ с полировочным кругом;
духовой шкаф газовой плиты, для отпуска металла;
наковальня и два молота разного веса, один – 6 кг, второй – 1,5-2 кг;
ленточная шлифмашина или опять УШМ с абразивным кругом;
электролобзик или просто ножовка с мелкими зубцами;
сварочный аппарат;
комплект для травления или гравёр (это по желанию).

Большинство этих предметов можно заменить аналогами. Что касается муфельной печи и горна, эти хитрые конструкции можно изготовить своими руками (читайте в статье «Закалка ножа в домашних условиях»).

Подготовка детали к ковке и обработка подшипника

Допустимы к изготовлению ножа из подшипника, любые экземпляры с рабочих машин и двигателей. Если он достался вам в собранном состоянии, самым лучшим способом получить из него заготовку, будет распил «болгаркой». Для этого зажимаем изделие в тиски и при помощи УШМ делаем разрез под углом.

Это делается для одной простой цели, в будущем будет проще ковать остриё и носик клинка. Затем при помощи слесарных инструментов, требуется разогнуть, насколько получится верхнюю обойму. Внимание! Ни в коем случае не стучать молотком, иначе загубите деталь, не начав с ней работать. Вынуть все ненужные части и можно приступать к следующему этапу.

Для полноценной работы, тем более для новичков, обязательно надо сделать эскиз на бумаге будущего клинка. Учесть толщину заготовки и её длину, вернее, то что в результате должно получиться. Чертёж должен содержать в себе всю информацию по размерам, в том числе и рукояти.

Для клинков из такого материала лучше использовать накладной метод монтажа рукояти из двух половинок дерева, закреплённых с помощью заклёпок. Чертёж упростит задачу во много раз.

Отжиг и ковка обоймы подшипника

В верхней обойме подшипника чаще всего используется сталь ШХ15, но для точных характеристик, можно воспользоваться справочниками. Маркировка металла иногда присутствует на самих изделиях. Соответственно каждая марка стали ведёт себя по-разному во время ковки и закалки. В наш эксперимент попал экземпляр именно тот, что указан выше.

Такую сталь, нужно подвергать обязательному отжигу, процесс происходит таким образом. В соответствии со справочником, буквы «ШХ», обозначают – подшипниковую сталь с легированием хромом. Отжиг её производится при температуре 800 °С, со снижением её со скоростью 10-20 град/час. Вся эта информация свободно доступна в интернете, пользуйтесь обязательно.

Многим людям, плохо знакомым с ковкой, будет сложно работать с кузнечными клещами. Для упрощения этой задачи к заготовке приваривается пруток. Деталь укладывается в печь и разогревается до 900-1100 °С, выглядеть она будет темно-жёлтой. Но лучше пользоваться лазерным термометром. Если его нет, пробуем сталь магнитом, заготовка не магнитится – значит, разогрев достиг определённой точки Кюри.

При достижении этого значения можно постепенно начинать ковку. Для начала маленьким молотом аккуратно выпрямляем деталь. Всегда контролируйте температуру, лучше подстраховаться и нагреть её, чем на холодную просто разрушить. Следующим приступает к работе большой молот. Проковку нужно выполнять по всем правилам:

несильными ударами молота, с середины детали «сгоняем» метал в сторону, формируя, таким образом, спуски;
работа над остриём, немного отличается от общего принципа, носик клинка аккуратно подгоняем к острию;
обязательна оттяжка заготовки по длине для хвостовика;
выполнив всё верно, обух будет не более 2 мм.

Вдруг вам вообще не захочется ковать, достаточно просто выпрямить деталь, и остальное можно сточить на шлифовальной машине. Но учтите, потеря в ширине и длине клинка, и сам процесс ковки придаёт металлу дополнительную жёсткость.

По окончании ковочного процесса обязательно требуется провести «нормализацию» стали. Нагреваем заготовку до 900 °С, вынимаем из печи и оставляем на воздухе остывать.

Обдирочные и шлифовальные работы с заготовкой

Всё, что было выполнено в процессе ковки, можно назвать «черновой» работой. Теперь предстоит привести деталь в соответствующий вид. Срежьте при помощи УШМ пруток. На шлифовальном станке, или ленточной машине не сильно прижимая, аккуратно нужно снять весь нагар с металла.

Таким образом, уйдут все неровности и поверхность станет блестящей. Не увлекайтесь этим процессом, дабы не снять лишнего с заготовки. Хотя после этой процедуры, в руках у вас уже будет практически клинок.

Перенос контуров с шаблона на клинок

Дошло дело и до эскиза, который мы выполняли в самом начале. Может случиться так, что чертёж не совпадёт с реальностью. Грустить, тут нет смысла, ведь это черновой вариант. Его надо вырезать и приложить на клинок, а есть смысл, даже приклеить на время любым бумажным клеем.

Теперь деталь можно закрепить в тиски, и при помощи «болгарки», абразивным кругом доводим клинок до нужного вам вида, попутно, срезая все задиры и неровности. Единственным минусом может быть, металл нагреется, и бумага сгорит. Поэтому прежде чем её приклеивать, надо процарапать все контуры с эскиза. Задача не из лёгких, но это просто необходимо.

Во время вырезания образа клинка нельзя допускать перегревания детали, даже небольших участков. Поливайте водой заготовку. По окончании работ можно переходить к следующему этапу.

Заточка и шлифовка

В самом начале изготовления ножа вы должны были задуматься: для каких целей он создаётся. Так как заточка для каждого типа изделия абсолютно разная. Но первым делом нужно вывести спуски.

Заострять внимание на них не будем, но запомните: главное в спусках – это симметричность. Только после их выведения, можно приниматься за заточку клинка, но сначала шлифовка. Её можно производить на шлифмашине или при помощи УШМ со специальным кругом. Затем в хвостовике просверливаются два-три несквозных отверстия для крепления рукояти. Во время закалки может случиться неприятность, если просверлить отверстия полностью.

Закалка и отпуск клинка

Очень важный момент, особенно для новичков. Согласно справочнику, температура закалки стали — 830 °С. Разогреть печь, до заданной отметки поможет термометр. Если его нет в наличии, следует воспользоваться одним из способов:

самый простой и распространённый, проверять магнитом, как только не «прилипает» клинок к нему – цель достигнута;
следующий очень интересный, посыпать деталь солью, её отметка плавления в 800 °С, значит осталось ещё немного;
и способ для «прожжённых» профессионалов – цвет заготовки становится светло-красный.

Все способы действенны, но точнее термометра нет ничего. А в данном случае очень важна точность. Нагрев до нужной точки, клинок вынимается и опускается в масло с выдержкой 1 минута на 1 мм толщины изделия. Масло можно использовать практически любое: растительное, минеральное, машинное отработанное или трансформаторное.

Предварительно его нужно подогреть до 50 °С, это необходимо для хорошего обволакивания погружаемого изделия. Производя такие работы, будьте аккуратны, наденьте защитные очки и перчатки, есть вероятность разбрызгивания масла. Не нужно шевелить клинком, когда он находится в погружении.

После охлаждения заготовки пришёл момент для отпуска стали. Процедура ослабит напряжение в структуре кристаллической решётки металла, возникшее при ковке и закалке. В справочнике указанна температура в 150 °С и время 1,5 часа. Разогрев духовой шкаф кухонной газовой плиты, помещаем туда клин на нужное время.

Очистка клинка

После всех проведённых манипуляций, грубой очистки на гриндере, на клинке останутся тонкие, мелкие царапины. Убирать их надо вручную используя наждачную бумагу. Обрабатывать нужно начиная с зерна 400 перпендикулярно царапинам. Затем переходим к 600-ому зерну и заканчиваем 800-ым.

Подготовка накладок и сборка ножа

Материалов для изготовления рукояти, довольно широкий выбор: различные металлы, пластмассы, кожа, обмотка бечёвкой и прочие варианты. Но многие мастера любят работать именно с древесиной, она часто подчёркивает уникальность клинка и его красоту.

Принцип накладной рукояти довольно прост, и надёжнее, чем другие способы крепления. После отпуска металла можно насверлить отверстия в хвостовике окончательно. А также приготовить брусок:

Примерить к хвостовику, разметить и придать форму близкую к его размерам.
Зажав деталь в тиски, разрезать вдоль, строго пополам;
Для устранения зазоров внутренние части половинок ошкуривают наждачкой.
Делается разметка в соответствии с отверстиями на хвостовике, и насверливаются в дереве.
Следующим этапом, можно поступить по-разному, проще всего заклепать ручку клёпками.
На точильном станке или гриндере обработать рукоять окончательно, под нужную форму вместе с хвостовиком.
В заключении дерево обрабатывают наждачкой с мелким зерном и пропитывают специальными масляными растворами или покрывают лаком. Зависит от сорта древесины.

Для доведения дела до окончательного варианта можно смастерить ещё и ножны. Но это уже другая и довольно обширная тема. Весь описанный процесс, для новичка может показаться очень сложным. Но люди, занимающиеся этим постоянно, изготавливают такие ножи, словно на конвейере. Так что не расстраиваться при случайных ошибках, продолжать работать, пробовать. И результат не заставит себя долго ждать. Удачи в начинаниях!

Закалка ножа в домашних условиях

Много столетий назад, мастера-кузнецы задавались вопросом, твердости клинка. И многие из них понимали, что сталь после нагрева нужно быстро остудить. Дамасские мастера, закаливали сталь в ущельях, где дули сильные ветра. Они считали, что сила ветра передавалась клинку, и он становился упругим, твердым и не ломался.

Еще немного истории

Некоторые кузнецы использовали для этих целей мочу барана, собранную в течение трех дней. А другие применяли для такого процесса мочу мальчика, и он должен был быть непременно рыжим. Вот на какие хитрости шли мастера прошлого.

Кстати, применение мочи, можно частично оправдать, так как присутствие в ней солей, сопутствовало быстрому забору тепла у раскаленного металла.

Были даже довольно варварские методы закалки, раскаленный клинок вонзали между ребер раба, и считалось, что его сила переходила в металлическую заготовку. Хорошо, что те времена миновали. Но люди постепенно замечали, что если после нагревания металла, его поместить в соленую среду, качество и характеристики его улучшались.

Шло время, и было проделано тысячи способов до достижения положительного результата. Молодой ученый металлург Д. К. Чернов, работавший над этой проблемой в 1866 году, достиг немалых успехов в определении для каждого металла определенных значений.

Выбор стали для закалки ножа

Как известно, сталь это есть не что иное, как сплав углерода с железом. В них добавляются в небольших дозах добавки. Большую роль на качество будущего клинка они не играют. Важнейшим элементом является углерод. Добавки могут быть такие, как цинк, хром, молибден, кальций и т.д.

А вот чем меньше углерода в стали, она приобретает высокую прочность, но изнашивается быстрее и коррозия развивается быстрее. Для правильной закалки нужно обязательно знать состав будущего клинка. Лучше всего провести углеродный анализ стали.

Если будущее изделие будет, к примеру, из напильника или рессоры автомобиля. Закалка в данном случае просто необходима, тем более ковка такого металла подразумевает его обязательный нагрев. Проверить качество закалки, можно в домашних условиях, но он довольно «жестокий».

Нужно готовый клинок затянуть в тисках и начать постепенно гнуть его, и если излом клинка произойдет на отметке приблизительно в 45 градусов. Можно смело сказать – закалка была проведена верно. Но так следует сделать, после первой вашей самостоятельной закалки клинка, нужно хорошо запомнить весь процесс и повторить его заново.

Способов закаливания существует, по сути, 2 типа. На открытом огне и в печи. Но, к сожалению, в обычном костре поднять температуру выше 900 градусов, не получится. Тогда приходит на помощь печь.

Ее можно изготовить самостоятельно. Это довольно непростой процесс, но изготовив ее единожды, она прослужит вам достаточно долго. Тем более если вы начинающий мастер, она вам просто необходима.

Далее мы поговорим, как сделать самостоятельно муфельную печь для правильной термообработки заготовок, а сейчас просто и коротко опишем процесс закалки в ней, сталь клинка будет использована 50Х14МФ:

Прогреваем печь до нужной температуры, в данном случае 1070 градусов, и погружаем клинки в печь.
Загрузив клинок в печь, разогреваем печь опять до 1070 градусов, и при данной температуре начинается отсчет времени. Принцип прост: 1 минута 40 секунд, на каждый миллиметр толщины клинка.
По прошествии нужного времени, клинок вытаскивают и охлаждают на воздухе, в течение 15 минут под небольшим прессом.
Затем производится отпуск металла в духовке при 200 градусах.

При данном процессе сталь получает твердость в 56 HRC.

Но учтите, что в данном случае закалка происходила без погружения в жидкости. Для каждой стали свои условия закалки. И результат, которого вы хотите добиться, будет целиком и полностью зависеть от самого процесса.

Способ, можно сказать, опробованный нашими предками и ему уже много лет. Чтобы правильно закалить сталь, без каких-либо точных измерительных приборов, так сказать «на глазок», нужна внимательность, и наберитесь терпения. Единственным способом проверки может являться магнит. Когда металл достигает определенного для него точки накала, так называемой точки Кюри, он перестает взаимодействовать с магнитом.

И еще один признак, это цвет самой заготовки, она должна стать темно-красной. Но также в процессе нужно следить, чтобы не появлялось синих или черных пятен, это говорит о перегреве. Заготовку стоит класть в угли, когда цвет пламени от них будет малиновый.

После того как деталь приобрела нужный оттенок и не магнитится, нужно аккуратно взять ее клещами и опустить в масло на 3-и секунды, и так нужно поступить несколько раз. С каждым разом удерживая заготовку в масле немного дольше. И в конечном этапе погружаем ее в воду.

Как изготовить камеру для закаливания металла

Понятно, что изготавливая такую камеру, к процессу лучше подойти серьезно, так как делать вы ее будете не на один день или раз. Попробуем кратко описать процесс изготовления такой камеры, также называют ее – муфельная печь.

Главное, правильно изготовить «тело» такой камеры, здесь прибегают к простому процессу. Будущая горловина изготавливается из любого бумажного твердого материала (типа картон), обмазывается огнеупорной глиной толстым слоем. Не забываем сделать тонкую прослойку парафина, между формообразующим бумажным материалом и глиной.
Вторым этапом, минимум сутки высушивается будущая камера, а затем помещается в духовой шкаф и прокаливается на невысокой температуре около 90-110 градусов по Цельсию. После этого этапа бумажную составляющую уже можно извлекать.
Окончательный обжиг конструкции происходит на открытом огне при температуре около 900 градусов, затем производится остужение при естественных условиях. Нужно дождаться полного охлаждения камеры.
После того как заготовка будет остужена, она приобретает свойства камня, становится очень жесткой как кирпич. К ней приделывают дверцы, открывающиеся по горизонтали.
Заключительным этапом можно назвать обматывание будущей печи проволокой из нихрома, диаметром сечения около 0,75 мм. На всю конструкцию потребуется около 18 метров. Для исключения короткого замыкания при обмотке обмазывать сразу лучше сырой глиной. В корпусе проделываем два отверстия, одно для термопары (измерять температуру), а второе для визуального контроля.

На этом, можно сказать, что печь для каления металла готова. Как видите, нет ничего сложного в изготовлении муфельной печи для дома.

Очень хорошо, если имеется печь для закаливания стали. Ее можно даже приобрести в специализированном магазине, но стоит удовольствие не дешево. Так как закалить нож в домашних условиях, не имея специальной муфельной печи? Выход есть и честно говоря не один.

Но для начала, нужно провести небольшие эксперименты, и подробно запомнить все ваши действия. Если результат окажется положительным, то эти же манипуляции можно производить с уже настоящей деталью.

Такой хитрый прием, поможет «набить руку» на небольших заготовках и приобрести навыки нагрева и охлаждения клинка. Нельзя забывать, что для разных сплавов, требуется разная температура и способы охлаждения, а иначе не избежать трещин и хрупкости заготовки.

В основном можно выделить несколько источников нагревания заготовки. Муфельную печь, лучше исключить, так как по всем экспертным оценкам – она самая лучшая в этом деле. Но мы попробуем оценить другие довольно распространенные приспособления для нагрева.

Кузнечный горн, довольно неплохо, справляется с накаливанием заготовок. Для такой цели может подойти паяльная лампа или пропановая горелка, способом проб и ошибок, можно достигнуть желаемого результата. Кстати, для этих двух вариантов, можно соорудить небольшую печь из огнеупорного кирпича, и процесс будет проще, а результат положительный.

Ну и последний, можно сказать, совсем неприемлемый источник нагрева, это газовая плита. Если хотите, что-то испортить воспользуйтесь этим вариантом.

Как уже много раз говорилось, что каждая сталь требует определенной температуры. На производстве используют специальные термометры для контроля, но в быту можно использовать магнит (также выше говорилось).

Нельзя допускать темных пятен, это перегрев, что впоследствии испортит всю заготовку. Если у мастера достаточно опыта, то он может на глаз по цвету раскаленного металла определить, достаточно или нет, разогрета заготовка. Существует и такой метод закалки: нагревается трижды затачиваемая часть клинка до температуры в 285 градусов, а режущую часть только один раз, и до предельных 950-1000 градусов.

Режимы нагрева для каждой марки стали разные:

низкоуглеродистая сталь требует нагрева в пределах 757-950 °С;
стали с большим содержанием углерода достаточно и 680-850 °С;
а вот легирующие марки требуют от 850 до 1150 °С.

Существует целая таблица цветов, цветов каления. К примеру: коричнево-красный 580-650 °С, темновато-красный 780-830 °С или оранжевый 950-1000 °С. Так что будьте бдительны и не перекалите заготовку.

Для правильной закалки нужно выдержать правильный температурный режим при охлаждении. Нержавеющие сплавы предпочтительнее охлаждать в минеральном масле с присадками. А низколегированные стали, в водных растворах с солью, и другими добавлениями.

Существует много вариантов охлаждения:

клинки с двусторонними лезвиями, опускают сперва в масло, а затем в водный раствор;
трижды в масло опускают заготовки раскаленные докрасна, каждое погружение, по времени чуть дольше предыдущего. И только потом опускают в воду;
для придания упругости середине клинка прогревают эту часть, затем опускают в кипяток на 2 часа, а затем в ледяную воду.

При этих всех манипуляциях стоит учитывать, что в масле металл остывает в два раза быстрее. Заготовка, прошедшая закалку, для восстановления кристаллической решетки структуры метала, подвергают специальному процессу, который называется– отпуск. В процедуре этой нет ничего сложного: клинок нужно прогреть в течение пары часов. Для легированной стали 270-320 градусов, для простой 150-200 градусов.

Пройдя все вышеописанные этапы, хотелось бы узнать, что из этого выйдет. Как проверить качество проделанной работы, довольно просто:

заточки должно хватать надолго;
лезвие не должно сминаться или крошиться при соприкосновении с плотными материалами;
клинок должен иметь пластичность, изгибаясь – восстанавливать прежнюю форму;
нормальный инструмент, при регулярной заточке и постоянном использовании, должен прослужить не менее 10 лет.

Не забывайте, что настоящее мастерство приходит с опытом. А опыт, как известно – сын ошибок трудных.

Если не получилось с первого раза, или со второго, то проявите настойчивость – с десятого выйдет не хуже, чем у других. Изучайте материал, упражняйтесь и ваяйте истинную красоту.

Читайте также: