Слесарь
по ремонту
автомобилей

DjVu

      ПРЕДИСЛОВИЕ
      В результате успешного выполнения сталинских пятилеток наша страна получает все больше и больше грузовых и легковых автомобилей, которые намного превосходят по своим технико-экономическим показателям автомобили старых моделей.
      Автомобили новых конструкций экономичны, обладают повышенной износостойкостью и комфортабельностью.
      С особенным удовлетворением автомобилисты нашей страны восприняли предусмотренную в директивах XIX съезда КПСС по пятому пятилетнему плану программу повышения удельного веса автомобильного транспорта общего пользования в перевозках грузов и пассажиров, завершения укрупнения автомобильных хозяйств, улучшения использования автомобилей и снижения себестоимости перевозок, расширения сети авторемонтных предприятий и станций технического обслуживания автомобилей
      Решающим фактором, обеспечивающим постоянную техническую исправность автомобиля и большие межремонтные пробеги, является качественное техническое обслуживание, позволяющее своевременно предупреждать и устранять возникающие неисправности.
      Немалое влияние на срок службы автомобиля оказывает и качественное выполнение ремонтов. Новые конструкции автомобилей требуют более совершенных способов ремонта с использованием более сложного оборудования, приспособлений и инструментов.
      Современная технология ремонта автомобилей основана на трудах и изобретениях советских ученых. Так, например, техническую возможность электролитического осаждения металлов впервые установил акад. Б. С. Якоби. При ремонте автомобиля широко применяются хромирование и другие виды покрытия и наращивания металлов.
      Электрометаллизационные установки изобретены инженерами Е. М. Линником и Н. В. Катцем. Основоположниками дуговой электросварки, широко используемой при ремонте деталей автомобиля, являются инженеры Н. Г. Славянов и Н. Н. Бенардос.
      Правильная организация труда и достижение высоких стахановских показателей возможны лишь тогда, когда весь персонал ремонтных мастерских в совершенстве владеет передовыми методами работ и сложным современным оборудованием.
      Определяя значение стахановского движения, товарищ Сталин сказал: «Разве не ясно, что стахановцы являются новаторами в нашей промышленности, что стахановское движение представляет будущнос-ть нашей индустрии, что оно содержит в себе зерно будущего культурно-технического подъема рабочего класса, что оно открывает нам тот путь, на котором только и можно добиться тех высших показателей производительности труда, которые необходимы для перехода от социализма к коммунизму ... »
      Настоящее учебное пособие ставит своей целью помочь повысить технический уровень слесарей, работающих в автохозяйствах и авторемонтных мастерских, и освоить правильные приемы выполняемых ими работ, диктуёмые довольно сложной технологией. технического обслуживания и ремонта автомобилей.
      1 И. Сталин, Речь На Первом всесоюзном совещании стахановцев, Вопросы ленинизма, изд. 11-е, 1945, стр. 496.
     
      ГЛАВА I
      АВТОМОБИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
      Современные автомобили работают на высоких скоростях и перевозят большие грузы; детали автомобиля подвергаются при этом значительным нагрузкам, которые вызывают в них большие напряжения. В то же время вес и размер деталей должны быть по возможности малыми. Это заставляет предъявлять к материалам, из которых изготовляются автомобильные детали, повышенные требования.
      Для изготовления и ремонта автомобилей применяются: черные металлы (чугуны и &Уали), цветные металлы (медь, олово, свинец, цинк, сурьма, алюминий, никель, хром и др.), сплавы цветных металлов (латунь, бронза, баббит, припои, алюминиевые сплавы) и вспомогательные материалы (бакелит, текстолит, карболит, гети-накс, целлулоид, эбонит, фибра и др.).
     
      § 1. ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ
      Черные металлы получаются из железной руды, которая представляет собой окислы железа, смешанные с пустой породой (земля, песок, глина, известняк и др.). Содержание железа в руде, подвергающейся переработке, колеблется в пределах 43—72%.
      1. Чугун
      Чугун — сплав железа с углеродом. Содержание углерода в чугуне от 1,7 до 6,7%. Однако практическое применение имеют чугуны с содержанием углерода 3,5—4,5%.
      Кроме углерода, в чугуне всегда содержатся примеси кремния, марганца, серы и фосфора.
      Кремний способствует образованию в чугуне свободного углерода в виде графита, вследствие чего при плавке получается серый чугун.
      Марганец препятствует выделению графита и удерживает углерод в химически связанном состоянии с железом; поэтому при определенном содержании марганца получается белый чугун.
      Сера — вредная примесь, так как придает чугуну густоплавкость, а в отливках образует раковины; кроме того, сера придает металлу хрупкость в нагретом состоянии.
      Фосфор в. небольших количествах (0,2—0,3 %) необходим, особенно в литейном чугуне, так как сообщает чугуну жидкоплавкость. Наряду с этим фосфор делает чугун хрупким и ломким в холодном состоянии. Фосфористые чугуны с большим содержанием фосфора хорошо заполняют формы и поэтому применяются для художественного литья.
      Основные сорта чугунов — серый, белый, ковкий и легированный.
      Серый чугун — жидкоплавкий, хорошо заполняет формы, при затвердевании дает малую усадку, легко .обрабатывается резанием. При нагревании сохраняет свою твердость до температуры плавления, а затем быстро переходит в жидкое состояние. Применяется для отливки блоков цилиндров, поршневых колец, маховиков, ведущих дисков сцепления, картеров коробок передач и др.
      Белый чугун (передельный) — густоплавкий, хрупкий и настолько твердый, что трудно поддается обработке резанием. Перерабатывается в сталь и применяется для изготовления ковкого чугуна.
      Ковкий чугун по своим свойствам занимает среднее место между чугуном и сталью. Допускает при правке небольшие изгибы, но никогда не куется. Изделия из ковкого чугуна получаются путем отливки их из белого чугуна с последующим длительным отжигом в течение нескольких десятков часов при 950—1000°. Отливки из белого чугуна можно отжигать в нейтральной среде (песок, шлак) или в окисленной среде (окалина, красный железняк).
      В первом случае углерод отделяется от железа в виде очень мелких включений, остающихся в сплаве, а во втором — значительное количество отделившегося углерода выгорает. После этого чугун становится менее хрупким и хорошо поддается механической обработке. Из ковкого чугуна изготовляют шкивы вентиляторов, педали сцепления и тормоза, ступицы колес, детали заднего моста и др.
      Легированный чугун представляет собой обычный серый чугун, в котором содержатся специальные примеси других металлов: хром, никель, молибден, ванадий, медь и др. Эти примеси повышают механические свойства чугуна,, стойкость против коррозии, обгорания и истирания. Из легированного чугуна изготовляют блоки цилиндров, гильзы блоков, головки блоков двигателей, седла выпускных клапанов и другие ответственные детали.
     
      2. Сталь
      Сталь получается из белого чугуна путем снижения в нем содержания углерода до 0,05—1,7%.
      Кроме углерода, в состав стали входят: сера, фосфор, кремний, марганец, хром, вольфрам, ванадий, никель, кобальт и др.
      Сера — вредная примесь, придает стали красноломкость, т. е. хрупкость при красном калении; содержание серы в стали не должно превышать 0,03—0,05%.
     
      1. ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ
      Фосфор — вредная примесь, придает стали хладноломкость, т. е. хрупкость в холодном состоянии; допустимое содержание фосфора в стали 0,02—0,06%.
      Кремний увеличивает упругость и вязкость стали; нормальное содержание кремния 0,15—0,4%.
      Ма.рганец увеличивает твердость и сопротивляемость стали истиранию, но препятствует науглероживанию ее при цементации; нормальное содержание марганца до 0,8%.
      Хром увеличивает твердость, но уменьшает вязкость; содержание хрома выше 15% делает сталь нержавеющей.
      Вольфрам придает стали твердость, упругость и вязкость, а также способность закаливаться на ,воздухе, если содержание вольфрама в ней более 4%.
      Ванадий увеличивает крепость, вязкость и упругость стали.
      Никель придает стали вязкость.
      Кобальт повышает твердость стали.
      Основные свойства стали — прочность, твердость, упругость, ковкость, свариваемость и способность закаливаться. Чем больше сталь содержит углерода, тем выше ее прочность, твердость, упругость и способность закаливаться и тем ниже ковкость и свариваемость.
      По химическому составу стали делятся на две группы: углеродистые, в которых главной примесью к железу является углерод, и специальные, или легированные, в которых, кроме углерода, содержатся специальные примеси — хром, вольфрам, никель, ванадий и др.
      По назначению стали делятся на инструментальные и конструкционные.
      Для того, чтобы правильно применять тот или иной сорт стали и подвергать ее правильной термической обработке, сталь маркируют.
      Инструментальная обыкновенная углеродистая сталь обозначается буквой У и цифрой, показывающей содержание углерода в десятых долях процента. Например: У7, У8, У9, У10, У12 и У13, гдецифры соответственно обозначают 0,7; 0,8, 0,9; 1,0; 1,2 и 1,3% углерода.
      Инструментальная высококачественная углеродистая сталь, содержащая не более 0,02% серы и 0,03% фосфора, имеет маркировку с добавлением буквы А, например, У7А, У8А и т. д.
      Инструментальные стали применяются для изготовления различных слесарных и других инструментов.
      Конструкционная качественная углеродистая сталь с нормальным содержанием марганца (до 0;8%) применяется для изготовления автомобильных деталей и обозначается цифрами: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40/45 и 50, которые указывают содержание углерода в сотых долях процента.
      Стали с повышенным содержанием марганца (от 0,8 до 1,8%) имеют обозначения: 15Г, 45Г2, 50Г, 50Г2, 60Г и 65Г, где двузначное число показывает содержание углерода в сотых долях процента, а цифра после буквы Г — примерное содержание марганца
      в процентах, если оно более 1 %.
      Конструкционная легированная сталь, применяемая для изготовления автомобильных ответственных деталей, содержит специальные примеси (хром, вольфрам, никель, ванадий и др.). повышающие механические .и физические свойства стали.
      Конструкционная легированная сталь обозначается буквой, определяющей название специальной примеси, например: X — хром,
      ХН — хром и никель, Ф — ванадий, М — молибден, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, С — кремний, Т — титан. Цифры впереди буквы обозначают содержание углерода в сотых долях процента, а цифра после буквы — содержание специальной примеси в целых процентах, если это содержание превышает 1%.
      Например, хромоникелевая сталь марки 12Х2Н4 содержит 0,12% углерода, 2% хрома и 4% никеля; хромистая сталь 40Х содержит 0,40% углерода и до 1% хрома.
      Для изготовления режущих инструментов применяют специальные быстрорежущие стали.
      Быстрорежущая сталь обладает красностойкостью, т. е. не теряет твердости при красном калении. Состав этой стали следующий: 0,6% углерода, 3—6%: хрома, 15—18% вольфрама и остальное железо.
      При отсутствии маркировки стали сорт ее может быть с достаточной точностью определен по искре на наждачном точиле;
      На фиг. 1 показано, как можно определить сорт стали по искре:
      а — мягкая углеродистая сталь, содержащая до 0,2 % углерода; искры, длинные, светлые, по концам две небольшие капли;
      б — углеродистая сталь с содержанием 0,5% углерода; цвет искры желтый, от первой капли отделяются новые искры; .
      в — сталь, содержащая до 0,8% углерода, от первой капли отделяются целые пучки искр светложелтого цвета;
      г — марганцовистая сталь (10—14% марганца); от первой капли отделяются пучки со звездочками блестящего бело-желтого цвета; д — хромистая сталь; искры со звездочками красноватого цвета; е — вольфрамовая сталь; искры темнокрасные, прерывистые, имеющие на концах светлые капли;
      ж — хромоникелевая сталь; искры желтого цвета.
      Для более точного определения стали по искре ее следует испытывать одновременно с другой, уже известной сталью.
     
      3. Определение твердости металлов
      Твердость металлов определяют на специальных приборах методом вдавливания в испытываемый металл стального шарика или алмазного конуса или методом отскакивания от металла падающего на него алмазного бойка.
      Определение твердости металлов по Бринелю заключается в том, что в гладко зачищенную поверхность металла под действием нагрузки 3000 кг вдавливают при помощи гидравлического пресса закаленный стальной шарик определенного размера (2,5; 5 или 10 мм). Нагрузку удерживают 20--30 сек., а затем снимают. В результате действия нагрузки на поверхности испытываемого металла от шарика остается отпечаток. Дицметр отпечатка измеряют с точностью до сотых долей миллиметра, пользуясь специальной лупой с делениями. Твердость металла устанавливают по диаметру отпечатка шарика. Чем тверже металл, тем диаметр отпечатка меньше. Затем по таблице, приложенной к прибору, находят число твердости, соответствующее измеренному диаметру отпечатка. Величина эта, называемая числом твердости по Бринелю, представляет собой отношение нагрузки (в килограммах), под действием которой вдавливался стальной шарик, к поверхности лунки (в квадратных миллиметрах), образовавшейся на металле.
      Метод определения твердости металлов по Роквеллу отличается от метода Бринеля большей простотой и быстротой процесса испытания.
      В качестве рабочего тела берется стальной шарик малого размера (1,6 мм). При испытании очень твердых металлов стальной шарик заменяют алмазным конусом. Глубину вдавливания шарика или конуса измеряют индикатором, имеющимся на прессе Роквелла. Стрелка индикатора под действием нагрузки, сначала меньшей, а затем большей, при испытании показывает величину твердости. Весь процесс измерения длится около 10 сек.
      Вследствие малых размеров отпечатка при вдавливании шарика испытание металлов указанным способом почти не портит поверхности детали.
      Твердость металлов по Шору устанавливают по высоте, на которую подскакивает боек (с алмазным наконечником), падающий на испытываемую поверхность с определенной высоты. Чаще всего этим способом определяют поверхностную твердость шлифованных изделий. Преимущество этого способа испытания перед другими заключается в том, что на испытываемой поверхности остается лишь небольшой не портящий ее след.
     
      § 2. ТЕРМИЧЕСКАЯ И ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
      Термической обработкой называется обработка стали посредством ее нагрева и охлаждения без изменения химического состава. Термической обработкой стали придают требуемые механические свойства (твердость, вязкость и др.).
      В зависимости от температуры нагрева и способа последующего охлаждения различают следующие виды термической обработки: закалку, отпуск, отжиг и нормализацию.
      Термохимической обработкой называется такая тепловая обработка стали, при которой происходит частичное изменение химического состава стали.
      К термохимической обработке относятся цементация, цианирование и азотирование.
     
      1. Закалка
      Закалка повышает прочность, твердость и упругость стали. С увеличением содержания в стали углерода твердость ее при закалке повышается. Температура нагрева стали при этом должна быть в пределах 760—850°. Чем меньше в стали углерода, тем больше должен быть ее нагрев. Основными операциями при закалке являются нагрев и последующее быстрое охлаждение. От правильности проведения этих операций зависит качество закалки. Для нагревания изделия помещают в термическую печь, горно или в расплавленные соли. После нагревания сталь быстро охлаждается в воде, масле или в других жидкостях. Охлаждающей жидкости должно быть достаточное количество для того, чтобы температура ее заметно не изменялась. Для получения равномерной закалки нагретое изделие быстро опускают в охлаждающую жидкость и перемещают его в ней до полного охлаждения. При охлаждении в воде можно получить различную твердость закаливаемой детали. Более теплая вода дает меньшую твердость, а при закалке в холодной воде сталь приобретает большую твердость, но при этом в ней могут появиться трещины. Поэтому температура воды для закалки должна быть 20—60°. Твердость стали после закалки зависит также и от закалочной среды.
      В табл. 1 показано изменение твердости стали в зависимости от закалочной среды.
      Поверхностная закалка ацетилено-кислородным пламенем производится при помощи газовой горелки с охлаждающим приспособлением (трубка или система трубок для подачи воды на закаливаемую деталь). Охлаждающее приспособление устроено так, что закаливающая жидкость (вода) направляется на изделие непосредственно вслед за пламенем. При продвижении горелки с охлаждающим приспособлением происходит местная закалка изделия на сравнительно небольшую глубину (от 1 до 3 мм).
      Нагрев деталей под закалку высокочастотным током заключается в том, что деталь помещают в специальный индуктор, через который пропускают электрический ток высокой частоты (десятки тысяч периодов в секунду). При этом в детали возникают индукционные токи, вызывающие быстрый нагрев ее поверхности до закалочной температуры. Нагретая поверхность тут же охлаждается струей воды, подаваемой под давлением. Поверхностной закалке токами высокой частоты подвергаются шейки коленчатых валов, поршневые пальцы, кулачки и опоры распределительных валов и другие детали.
      В табл. 2 приведены температуры нагрева стали и соответствующие им цвета каления. По цветам каления иногда определяют температуру нагрева стали при ее закалке.
      Для более точного определения температуры нагрева пользуются специальными приборами — пирометрами.
      2. Отпуск
      При резком охлаждении во время закалки сталь, помимо твердости, приобретает большую хрупкость . вследствие появления внутренних напряжений от неравномерного остывания отдельных слоев металла. Для уменьшения в изделии внутренних напряжений производится отпуск, который, однако, несколько понижает и твердость изделия. Отпуск состоит в нагревании углеродистой стали от 100 до 600°, а легированной от 300 до 650° с-последующим охлаждением в воде, или на воздухе. Температуру нагрева стали при ее отпуске можно определить по цветам побежалости, которые вызываются окислением зачищенной поверхности стали при нагревании.
      Каждому цвету побежалости соответствует сзоя температура:
      Цвет побежалости Температура в °С
      Светложелтый .. 210
      Соломенно-желтый .. 230
      Коричневато-желтый 255
      Коричнево-красный . 265
      Фиолетовый 285
      Синий .. 295
      Светлоголубой . 315
      Серый .. 330
      Обычно применяют два способа отпуска.
      1. Изделие при закалке охлаждают не целиком, а частично, так, чтобы в незакаливаемой части осталось тепло, достаточное для нагрева закаленной части изделия до температуры отпуска. При этом закаленную часть изделия (не доводя до полного охлаждения) вынимают из охлаждающей жидкости, быстро зачищают и при появлении нужного цвета побежалости окончательно охлаждают.
      2. Закаливаемое изделие охлаждают полностью, после чего на нем зачищают небольшую поверхность (для определения цветов побежалости), затем изделие вновь нагревают до температуры отпуска и опять охлаждают.
      3. Отжиг
      Для того чтобы уничтожить внутренние напряжения, возникающие в результате литья, ковки и прокатки, и придать стали предельную вязкость, необходимую для последующей обработки режущим инструментом, сталь подвергают отжигу. При отжиге
      сталь или готовое изделие нагревают до температуры 800—850° и медленно охлаждают вместе с, печью или в песочной ванне. При правильно проведенном отжиге твердость стали понижается, сталь становится более вязкой и ее можно легко обрабатывать режущим инструментом.
      Температура нагрева стали зависит от содержания в ней углерода. Чем больше углерода в стали, тем ниже должна быть температура отжига (табл. 3).
      Быстрое охлаждение стали после отжига может вызывать повышение твердости и появление внутренних напряжений. Обычно при отжиге среднеуглеродистых сталей скорость охлаждения достигает 200—300° в час. Специальные стали охлаждаются еще медленнее. Если при отжиге сталь нагреть на 100—150° выше допускаемой температуры, то получится отжиг с перегревом. При этом сталь становится крупнозернистой, вязкость и прочность ее падают.
      4. Нормализация
      Нормализацией называется такая термическая обработка, при которой стцль нагревают до красного каления, а затем охлаждают на воздухе. Температура, нагрева при нормализации на 25—50° выше, чем при отжиге. Сталь нормализуют для уничтожения внутренних напряжений и для получения мелкозернистой структуры. Нормализованная сталь обладает повышенной вязкостью, лучше воспринимает закалку; твердость ее несколько выше, чем у отож женной стали.
     
      5. Цементация
      Цементация состоит в науглероживании поверхностного слоя детали на глубину до 1,5—2,0 мм в специальной среде, называемой карбюризатором. Науглероженная поверхность после закалки становится твердой, а сердцевина остается . вязкой. Твердая поверхность хорошо сопротивляется износу при трении, а мягкая сердцевина обеспечивает сопротивление ударным нагрузкам. Цементации
      подвергают сталь, содержащую не более 0,2% углерода, так как при большем содержании его сталь закалится насквозь и, следовательно, сердцевина ее не будет вязкой.
      Перед цементацией детали обрабатываются на станках с учетом припуска на шлифование, которое производится после цементации. Места на поверхности детали, не подлежащие цементации, должны быть предохранены путем омеднения, обмазки глиной или асбестом. После очистки цементуемых поверхностей от жира и грязи детали укладывают рядами на слой карбюризатора в специальные ящики для цементации, изготовленные из листовой стали, и засыпают сверху равномерным слоем карбюризатора. Толщина слоя карбюризатора между рядами деталей должна быть от 20 до 30 мм (в зависимости от размера деталей). Ящик, заполненный цементуемыми деталями и карбюризатором, закрывают крышкой, и щель обмазывают огнеупорной глиной, затем ящик помещают в термическую печь. После этого постепенно повышают температуру печи до 900—950° и выдерживают детали при этой температуре 4—8 час. в зависимости от состава карбюризатора, марки стали и глубины науглероживания.
      Карбюризатором служит древесный (лучше березовый) и органический уголь. К углю добавляют поташ, соду, мел или углекислый барий, ускоряющие процесс цементации. Простейшим карбюризатором является древесный уголь (60 весовых частей) и сода (40 весовых частей). В табл. 4 приведены составы различных карбюризаторов.
      Таблица 4
      Составы карбюризаторов
      Качество цементации определяют по установленным в специальное отверстие ящика контрольным пруткам, которые, изготовляют из той же стали, что и цементуемые детали. Чер?з определенное время прутки извлекают из ящика , и пробуют на излом, по которому проверяют глубину цементации. Если в изломе прутка получился
      цементованный слой требуемой глубины, то процесс цементаций считается законченным. В табл. 5 приведена зависимость глубины науглероживания от продолжительности цементации при температуре 900—950°.
      Таблица 5
      Глубина науглероживания в зависимости от продолжительности цементации
      Время прогрева ящика в счет времени цементации не включается и составляет обычно от 2 до 5 час.
      После цементации детали подвергают нормализации и закалке с последующим отпуском. Цементовать можно поршневые и рессорные пальцы, валы и шестерни коробок передач и главных передач, кулачки распределительных валов, крестовины карданов и сателлитов, шкворни и др. Для быстрой цементации неответственных мелких деталей (граней гаек, губок ключей и т. п.) на глубину 0,2—0,3 мм применяются цианистые соли, содержащие углерод и азот. Для этого деталь нагревают в горне или в термической печи до температуры 760—800°, затем ее вынимают и равномерна. посыпают порошком желтого синькали (желтая кровяная соль) и снова нагревают до температуры 760—800°; после этого деталь закаливакуг в воде. Чем продолжительнее нагрев и чем чаще повторяются присыпка порошком синь-калл, тем глубже получается цементованный слой.
      При цианировании поверхностный слой стали одновременно насыщается азотом и углеродом, для чего детали выдерживают в расплавленных смесях цианистых солей при температуре 800—850°.
      Цианирование продолжается 20—30 мин. После цианирования детали закаливаются в воде или масле. Цианирование применяется при изготовлении шестерен, ряда мелких деталей и инструментов.
      Преимущество цианирования — малая выдержка в ванне при высокой температуре, что исключает появление внутренних напряжений и образование крупнозернистой структуры. Пары цианистых солей очень вредны для организма, поэтому работающие должны остерегаться вдыхать эти пары, а помещение следует хорошо вентилировать.
      7. Азотирование
      Азотирование заключается в насыщении поверхности детали азотом. При этом поверхность приобретает чрезвычайно высокую твёрдость и устойчивость против коррозии. Азотирование обычно производят в специальных печах в аммиачной среде при температуре 500—600°. Продолжительность пребывания деталей в печи от 1 до 3 суток. Для ускорения процесса азотирования применяют катализаторы (ускорители) в виде стружек и порошков из черных и цветных металлов, которыми обкладывают изделия в печи на время их азотирования, или в виде смеси аммиака с органическими газами, содержащими химически связанный азот. Указанные катализаторы ускоряют процесс азотирования в 6— 10 раз. После азотирования закалка не производится.
      KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ