Виды металлов

Металлы и их обработка

Виды металлов

Там, где требуется повышенная прочность, упругость или где габариты не позволяют получить детали нужной прочности из неметаллических материалов, применяются различные металлы, чаще всего сталь и дюралюминий.

Наиболее широкое применение в моделировании нашли следующие металлы и сплавы:
конструкционные и инструментальные стали;
сплавы меди (латуни и бронзы);
сплавы алюминия и магния;
тяжелые металлы;
металлы и сплавы, служащие припоями для соединения металлических изделий.

Характеристики самых употребительных в моделировании металлов приведены в таблице.

Таблица "Проволока ВС и ОВС (ГОСТ 9389—60)"

Торг овое наим енов ание

Марка метал ла

Пло тно сть

Предел механиче ского давл ения проч ности, кгс/мм² или МПа

Охл ажд ающ ая сре да при зак ал ке

Свар иваем ость газо вой свар ки

Прим еняе мый прип ой

Наиболее употребительный сортамент

Примечанне

в сос тоя нии пос тав ки

в зак аленн ом ви де

к
р
у
г
л
о
е

с
е
ч
е
н
и
е

ш
е
с
т
и
г
р
а
н
н
о
е

с
е
ч
е
н
и
е

п
р
я
м
о
у
г
о
л
ь
н
о
е

с
е
ч
е
н
и
е

т
р
у
б
ы

л
и
с
т
ы

Ч
у
г
у
н

СЧ-45

7,6

Не калит ся

—

Пло хая

Оловя нный, сере брян ный, мед ный

Поршни, втулки, кольца

К
о
н
с
т
р
у
к
ц
и
о
н
н
ы
е

с
т
а
л
и

у
г
л
е
р
о
д
и
с
т
ы
е

к
а
ч
е
с
т
в
е
н
н
ы
е

7,8

34 — 42

Не калит ся (це мен тир ует ся)

—

Отли чная

“”

Сварочная проволока, детали глубокой штамповки, сложной гибки и выколотки, заклепки

7,8

36 — 51

Не калит ся

—

Хоро шая

“”

Сварные штампованные детали

7,8

42 — 55

Не калит ся

—

Удов летво ритель ная

“”

Малоответ ственные детали

7,8

55 — 85

До 70 — 105

В
о
д
а

Неуд овле твори тель ная

“”

Детали конструкции и крепежные детали

7,8

63 — 72

Обр або тка не пре дус мат рив ается

Пло хая

Оловя нный

П
р
у
т
о
к

и

п
р
о
в
о
л
о
к
а

от
0,5
до
14
мм

Ленточные пружины

с
п
е
ц
и
а
л
ь
н
ы
е

Пров олока класса IIА по ГОСТ

7,8

135 — 270 в зав иси мос ти от диа мет ра

Нор мал изу ется

—

Пло хая

Оловя нный

П
р
о
в
о
л
о
к
а

Пружины, валы винтов резино моторных моделей, детали шасси

9389 — 79 З0 ХГСА

7,8

50 — 110

До 140

М
а
с
л
о

Удов летв орит ельн ая

Оловя нный, сере брян ый, мед ный

Ответственные узлы

12Х18 Н9Г (Я1-Т) жаро стой кая нерж авею щая

7,85

Пру тки 55, лен та наг арт ова нн ая до 115, лис ты 56

Не калит ся

—

Хоро шая

Оловя нный

Выхлопные патрубки и трубы реактивных двигателей

И
н
с
т
р
у
м
е
н
т
а
л
ь
н
ы
е

с
т
а
л
и

У
г
л
е
р
о
д
и
с
т
ы
е

УТА

7,8

До 180 кгс/ мм² или до тве рдо сти HRC 44 - 48

В
о
д
а

Пло хая

Оловя нный, сере брян ый, мед ный

Обжимки, ножницы, буравы, зубила, центры, гладилки, молотки, гаечные ключи

У8А

7,8

65 — 120

“”

Пробойники, ножницы, резцы по медн, кернеры, столярный инструмент

У9А

7,8

75 — 120

“”

Дерево обрабаты вающий и дыро пробивной инструмент

У10А

7,8

“”

Пилы ленточные по дереву и металлу, полотна ножовок, токарные резцы, фрезы, метчики

У12А

7,8

“”

Резцы, сверла, метчики, плашки, шаберы, напильники

У13А

7,8

“”

Резцы, шаберы, граверный инструмент

С
а
м
о
к
а
л
ь
н
а
я

б
ы
с
т
р
о
р
е
ж
у
щ
а
я
с
я

РФ-1 (заме нитель ЭИ-262)

7,8

70 — 100

Не калит ся

М
а
с
л
о

“”

Резцы токарные

М
е
д
ь

и

м
е
д
н
ы
е

с
п
л
а
в
ы

м
е
д
ь

к
р
а
с
н
а
я

М1, М2, М3

8,93

35 — 50

Не калит ся (на гар тов ыва ется)

—

Хоро шая

“”

Паяльники, детали электро арматуры, трубо проводы

л
а
т
у
н
ь

ЛС59-1

8,65

35 — 50

“”

—

Хоро шая

“”

Механические детали

Л68

8,6

35 — 53

“”

—

Хоро шая

“”

Детали глубокой штамповки, выколотки и детали, изготовляемые давлением

б
р
о
н
з
а

о
л
о
в
я
н
н
о-
ф
о
с
ф
о
р
и
с
т
а
я

БрОФ7 - 0,2

8,65

35 — 45

“”

—

Хоро шая

“”

Подшибники, работающие при больших нагрузках и скоростях

Л
е
к
г
и
е

с
п
л
а
в
ы

а
л
ю
м
и
н
и
й

АМЦ (АМТ)

2,73

11 — 12

“”

—

Хоро шая со спец иаль ным флюс ом

Паяе тся толь ко спец иаль ными прип оями

Гнутые и выколоченные детали, заклепки

д
ю
р
а
л
ю
м
и
н
и
й

Д16 (Д1,Д6)

2,8

45 — 48

43 — 54 Д16Т

Реж им сис те мы зак али ван ия '

Удов летв орит ельн ая со спец иальн ым флюс ом

Не паяе тся

Прочные и легкие узлы и механические детали (без специального защитного покрытия сильно подвержены коррозии)

э
л
е
к
т
р
о
н

МА1, МА8, МА5 (лите йный сплав)

1,8

15 — 18 МА1 - 17 — 22 МА8 - 18 — 23 МА5 - 27— 30

25 — 27

—

Хоро шая со спец иаль ным флю сом

Не паяе тся

Прочные и особо легкие детали

с
и
л
у
м
и
н

АЛ2 (лите йный сплав)

2,66

13 — 15

В
о
д
а

Удов летво ритель ная

Не паяе тся

Ч
у
ш
к
и

Для отливок деталей моторов, узлов креплений, подставок и украшений

* Термообработка: Т — закалка и естественное старение, Т1 - закалка и искусственное старение, Т2 - закалка и старение по смягчающему режиму.
Для материала Д16Т термообработка T2 не применяется
Примечание: В международной системе СИ 1 кгс/мм2 ~ 10 МПа

В таблицах даны марки стали для различного инструмента.

Таблица "Стали для различных видов инструмента"

Инструмент	Марка стали
Режущий инструмент по дереву
Буравы	УТА
Топоры, стамески, долота, фрезы, зенковки, железки рубаночные	У7А, У8А, 65Х
Сверла	У10А, ШХ6, ХГ
Пилы продольные и дисковые	У8А, ШХ6, 65Х
Ножи	У8А
Ударный инструмент
Кернеры	У8А
Зубила, отвертки	У7А
Зубила для насечки напильников	У13А
Бородки и пробойники	У8А
Обжимки	У7А
Молотки	У7А
Режущий инструмент по металлу
Ножницы	У10А
Резцы по меди	У8А
Резцы по латуни	У12А
Резцы для обработки черных металлов: токарные, столярные, долбежные	У10А, У12А, У13А, ХВ5 (РФ1, Р18, РФ2, РР6—для повышенной производительности)
Сверла	У10А, У12А, У13А, ДХС, В1, ХГ, ХВГ РФ2, РФ1, Р18, Р, РО
Метчики	У10А, У12А, ДХС, В1, ХГ, ХВГ
Плашки	У10А, У12А, ХГ, ХВГ, ДХС, В1, УХВС
Развертки	У10А, У12А, ДХС, РФ2, РФ1, Р18, Р, РО,ХГ, ХВГ
Фрезы	У10А, ХГ, ДХС, ХВ5, ХВГ, В2, РФ2, РФ1, Р18, Р, РО
Пилы по металлу	У12А
Шаберы	У12А, У13А, ХВ5, ХГ
Граверный инструмент	У13А, ХВ5
Полотна ножовочные	У10А, В2 (для повышенной устойчивости)

Таблица "Стали для металлорежущего инструмента"

Инструмент	Марка стали	Температура закалки °С	Охлаждающая среда	Температура отпуска °С	Примечание
Зенковки	У12А	760—790	Вода	210	Хвостовик отпустить до 260 °С
Развертки	212А	760—790	“”	220	-
Пассатижи, плоскогубцы, круглогубцы	У7А	780—830	“”	300	Калить только рабочую часть
Кусачки	У7А	780—830	“”	240	-
Молотки	У7А	780—830	Вода	250	-
Железки рубаночные	У8А	780—830	“”	280	-
Стамески	У8А	780—830	“”	240	-
Долота столярные	У8А	780—830	“”	280	-
Отвертки машинные	У7А	780—830	“”	220	-
Фрезы разные	РФ-1, Р8	1280	Масло	560 (дважды)	Медленный нагрев до 800 °С
Обжимки ручные	У7А, У8А	780—830	Вода	280—300	-
Натяжки	У8А	780—830	“”	280—300	-
Цанги	У8А	780—830	“”	240	Пружинящую часть отпустить до 200°С
Ножницы по металлу	У7А	780—830	“”	240	-
Зубила и крейцмессели	У8А, У7А	810—820	“”	240	-
Чертилки	У10А	760--810	“”	200	-
Бородки	У7А, У8А	780-830	“”	260	-
Шаберы	У12, ХГ	830	Масло	200	-

В таблицах также показано состояние поставки металлов, сортамент которых очень обширен и сведен в специальных справочниках, которыми и следует пользоваться.

Сплавы, в которых основными составляющими являются железо и углерод, называют черными металлами. Стали, в которых добавлены другие элементы, называются легированными и подразделяются на инструментальные или специальные.

У моделистов нередко появляется необходимость определить сорт той стали, которой он располагает.

Простейший способ определения - "на искру", то есть по цвету и форме искр, образующихся при соприкосновении образца с наждачным вращающимся камнем.


Малоуглеродистая сталь - однородные непрерывные соломенно-желтые нити искр, звездочек мало	Сталь хромистая - пучок нитей искр с большим количеством желтых звездочек, разветвленныхтна концах

Сталь углеродистая (0,5% углерода) - светло-желтые нити искр со звездочками на концах	Сталь быстрорежущая с хромом и вольфрамом - широкий темно-красный пучок искр, на концах каплевидные точки, более светлые звездочки

Сталь инструментальная У7-У10 - расходящийся пучок светло-желтых нитей искр с большим количеством звездочек	Сталь пружинная с кремнием - темно-желтые нити искр на концах небольшие более светлые звездочки

Сталь инструментальная У12-У15 - плотный короткий пучок светлых нитей искр с очень большим количеством развлетвленных звездочек на концах нитей	Сталь быстрорежущая с кобальтом - широкий пучок темно желтых нитей искр без звездочек

Кроме листового и пруткового материала, в моделировании широко применяются проволока и трубки различных диаметров и сечений.

Из проволоки делают корды, крепления крыльев, тяги, шасси, пружины, валы винтов и многие другие детали. Лучшей является рояльная или авиационная проволока I класса (ОВС - особо высокого сопротивления) и II класса (ВС - высокого сопротивления). Механические свойства этой проволоки зависят от ее диаметра. Проволока этих классов выпускается диаметром до 5 мм и в большинстве случаев (кроме пружин) не требует дополнительной термической обработки.

Таблица "Проволока ВС и ОВС (ГОСТ 9389—60)"

Диаметр проволоки, мм	Масса 1 пм, г	ВС (II кл.)		ОВС (I кл.)
Диаметр проволоки, мм	Масса 1 пм, г	разрывающее усилие, кгс	предел прочности, кгс/мм²	разрывающее усилие, кгс	предел прочности, кгс/мм²
5	153	2160	110	2750	140
4,5	124	1520	115	1905	145
4	98	1505	120	1880	150
3,5	76	1200	125	1535	160
3	55,1	915	130	1165	165
2,5	38,2	715	145	835	170
2,3	32,4	623	150	710	170
2	24,5	490	155	550	175
1,8	19,8	395	155	445	175
1,6	15,6	332	165	362	180
1,5	13,8	275	165	320	180
1,4	12,1	254	165	277	180
1,2	8,8	187	165	204	180
1	6,1	138	175	150	190
0,9	5	115	180	128	200
0,8	3,9	95	180	105	200
0,7	3	73	190	81	210
0,6	2,2	54	190	59	210
0,5	1,5	37,3	200	41	210
0,4	1	—	—	27,5	220
0,3	0,6	—	—	15,5	220

При изготовлении деталей из проволоки ОВС надо помнить, что минимально допустимый радиус загиба равен двум диаметрам проволоки, а число перегибов зависит от диаметра проволоки и составляет от 3 до 40. Излишне большое число перегибов приводит к образованию продольных трещин и потере прочности проволоки. Прочность снижается также в конструкциях, где соединение проволоки выполнено при помощи пайки.

Детали моделей, выполненные из проволоки

Для большей прочности место стыка обматывают тонкой медной проволокой и пропаивают оловом. Для того чтобы не ослабить прочности, сразу же после пайки еще не остывшее место стыка охлаждают водой.

Пайка стальной проволоки твердыми медными и серебряными припоями возможна, но не рекомендуется, так как требует последующей сложной термической обработки.

Проволоки ВС и ОВС можно соответственно заменить проволоками П (повышенной прочности) и В (высокопрочной). Предел прочности и разрывающее усилие их меньше на 10-15%.

Особое место среди изделий из проволоки ВС и ОВС занимают цилиндрические витые пружины. Навивку пружин удобно и просто вести на стержне, изображенном на рисунке.

Навивка пружин в тисках

Сделав нужное количество витков, тиски разжимают. При этом надо быть осторожным, так как освободившаяся пружина повернет несколько раз рукоятку стержня в обратном направлении. При освобождении пружины число витков ее уменьшится, а диаметр увеличится. Поэтому диаметр стержня следует подбирать так, чтобы он был меньше необходимого внутреннего диаметра пружины.

Второй способ навивки пружин на токарных станках более сложен и применяется для навивки силовых пружин из проволоки диаметром более 3 мм.

После навивки пружину можно отпустить. Температура отпуска 260-300 °С (нагрев в масле), продолжительность выдержки при отпуске 5 мин на каждый миллиметр диаметра проволоки.

Проволока из цветных металлов применяется для различных мелких деталей и заклепок, обмотки при пайке узлов креплений и других поделок.

В практике моделирования находят применение тяжелые сплавы свинца, олова, сурьмы, значительно реже кадмия и висмута, а также золото, серебро, платина. В тех случаях, когда требуется произвести изменение центра тяжести или балансировки, применяют особо тяжелые металлы или сплавы. Так, чтобы сбалансировать однолопастный винт скоростной модели, надо уравновесить лопасть на возможно малом радиусе. Аналогичным образом осуществляют балансировку лопастей вертолетов или рулей динамически подобных и летающих моделей.

Некоторые детали стендовых моделей и даже фигурки людей можно отливать из легкоплавких металлов и сплавов олова и свинца в гипсовые или резиновые формы. В качестве литьевого металла с температурой плавления в пределах 200-300 °С можно использовать третник (припой ПОС-30), ПОС-40.