Ручная машина ударного действия, применяемая для выполнения клёпки.

К. м. имеют небольшие размеры, весят 1,5-4 кг и позволяют производить клепку в труднодоступных местах конструкций, внутри собираемых изделий, применять при клепке изделий в сборочных приспособлениях. Для привода поршня, заключенного в корпусе К. м., используют энергию сжатого воздуха. Поршень наносит удары по обжимке, устанавливаемой на заклёпке. При работе К. м. клепальщику, который держит молоток и управляет им, помогает подручный, удерживающий установленную на головке заклепки поддержку. Качество соединения во многом зависит от квалификации исполнителей. В целях улучшения условий труда и повышения качества продукции К. м. заменяют более тяжёлыми клепальными машинами.

Процесс соединения элементов конструкций заклёпками, в результате которого образуется неразъёмное заклёпочное соединение. В заклёпочном соединении не возникает коррозии, гальванических пар и тому подобных процессов, поэтому прочность и надёжность соединения не изменяется длительное время. Наибольшее распространение имеет К., выполняемая заклёпками с потайными головками, которые позволяют получить гладкую поверхность изделия. К. заклёпками с выступающими головками применяется для соединения элементов изделий, к которым не предъявляется высоких требований по внешнему виду и гладкости поверхности. К. состоит из следующих операций (см. рис. 1): образование отверстия под заклёпку (сверлением или пробивкой); образование гнезда под потайную головку заклёпки (зенкованием или штампованием); вставка заклёпки, состоящей из закладной головки 1 и стержня 2, в отверстие; образование замыкающей головки 3 обжимкой 4 и поддержкой 5. Замыкающая головка может быть образована прессованием (прессовая К.) или ударом (ударная К.). Прессовая К. производится на клепальных машинах (прессах и автоматах), а ударная - клепальными молотками. К. применяется при производстве различных металлических конструкций в судостроении, вагоностроении, самолётостроении и др. отраслях .

Рис. 1 Основные операция клёпки: а - образование отверстия; б - образование гнезда под потайную головку; в - вставка заклёпки; г - образование замыкающей головки; 1 - закладная головка; 2 - стержень; 3 - замыкающая головка; 4 - обжимка; 5 - поддержка

К. называют также лесоматериал в виде узких дощечек.

Лит.: Григорьев В. П., Голдовский П. Б., Клёпка конструкций из лёгких сплавов, М., 1954.

В. П.. Григорьев

Инструмент в виде рычажных щипцов для зажима, захвата материала или изделий при их обработке. В зависимости от назначения различают К. для столярных, кузнечных, электромонтажных и др. работ. Кузнечные К. рычажного типа появились в начале железного века. Им предшествовали, вероятно, пинцетообразные К., применявшиеся металлургами в бронзовом веке (например, в Египте). Дифференциация кузнечного ремесла способствовала появлению К. специального назначения, с фигурными губками и др.

От нем. Klinker

Металлургический, твёрдый спечённый остаток после вельцевания отходов металлургического производства (кеков, раймовки, шлаков), а также др. продуктов, содержащих цинк.

Состав К. зависит от состава исходного сырья. Например, К. от вельцевания цинковых кеков содержит 2,5-3% Zn, 1-3%Рb, 1-3% Cu, 10 г/т Au, ~ 50 г/т Ag, 35-40% Fe, 20-30% С, остальное - SiO₂, СаО и некоторые др. окислы. К. - промежуточный продукт цинкового производства. Путём дальнейшей пирометаллургической переработки в медном или свинцовом производстве из К. извлекаются медь, свинец и др. ценные компоненты. Иногда с целью выделения меди, концентрирующейся в магнитной фракции К., перспективно подвергать его измельчению с последующей магнитной сепарацией.

Собирательный рост карбидной фазы в сталях при средне- и высотемпературном отпуске за счет поглощения мелких карбидов крупными.

Лат. Cobaltum.

Со - химический элемент первой триады VIII группы периодической системы Менделеева; атомный номер 27, атомная масса 58,9332; тяжёлый металл серебристого цвета с розоватым отливом. В природе элемент представлен одним устойчивым изотопом ⁵⁹Со; из полученных искусственно радиоактивных изотопов важнейший ⁶⁰Со.

Историческая справка. Окись К. применялась в Древнем Египте, Вавилоне, Китае для окрашивания стекол и эмалей в синий цвет. Для той же цели в 16 в. в Западной Европе стали пользоваться цафрой, или сафлором, - серой землистой массой, которая получалась при обжиге некоторых руд, носивших название «кобольд». Эти руды выделяли при обжиге обильный ядовитый дым, а из продукта их обжига выплавить металл не удавалось. Средневековые рудокопы и металлурги считали это проделками мифических существ - кобольдов (от нем. Kobold - домовой, гном). В 1735 шведский химик Г. Брандт, нагревая в горне с дутьём смесь цафры с углем и флюсом, получил металл, который назвал «корольком кобольда». Вскоре это название было изменено на «кобольт», а затем на «кобальт».

Распространение в природе. Содержание К. в литосфере 1,8·10^-3% по массе. В земной коре он мигрирует в магмах, горячих и холодных водах. При магматической дифференциации К. накапливается главным образом в верхней мантии: его среднее содержание в ультраосновных породах 2·10^-2%. С магматическими процессами связано образование так называемых ликвационных месторождений кобальтовых руд. Концентрируясь из горячих подземных вод, К. образует гидротермальные месторождения; в них Со связан с Ni, As, S, Cu. Известно около 30 минералов К.

В биосфере К. преимущественно рассеивается, однако на участках, где есть растения - концентраторы К., образуются кобальтовые месторождения. В верхней части земной коры наблюдается резкая дифференциация К. - в глинах и сланцах в среднем содержится 2·10^-3% К., в песчаниках 3·10^-5, в известняках 1·10^-5. Наиболее бедны К. песчаные почвы лесных районов. В поверхностных водах К. мало, в Мировом океане его лишь 5·10^-8%. Будучи слабым водным мигрантом, К. легко переходит в осадки, адсорбируясь гидроокисями марганца, глинами и др. высокодисперсными минералами.

Физические и химические свойства. При обычной температуре и до 417°С кристаллическая решётка К. гексагональная плотноупакованная (с периодами а = 2,5017 , с = 4,614 ), выше этой температуры решётка К. кубическая гранецентрированная (а = 3,5370 ). Атомный радиус 1,25 , ионные радиусы Co²⁺0,78 и Co³⁺0,64 . Плотность 8,9 г/см³ (при 20°С): t_nл 1493° С^о, t_кип 3100°С. Теплоёмкость 0,44 кдж/(кг·К), или 0,1056 кал/(г·°С); теплопроводность 69,08 вт/(м·К), или 165 кал/(см·сек·°С) при 0-100 °С. Удельное электросопротивление 5,68·10^-8 ом·м, или 5,68·10^-6 ом·см (при 0°С). К. ферромагнитен, причём сохраняет ферромагнетизм от низких температур до точки Кюри, Q= 1121 °С (см. Ферромагнетизм). Механические свойства К. зависят от способа механической и термической обработки. Предел прочности при растяжении 500 Мн/м² (или 50 кгс/мм²) для кованого и отожжённого К.; 242- 260 Мн/м² для литого; 700 Мн/м² для проволоки. Твёрдость по Бринеллю 2,8 Гн/м² (или 280 кгс/мм²) для наклёпанного металла, 3,0 Гн/м² для осажденного электролизом; 1,2-1,3 Гн/м² для отожжённого.

Конфигурация внешних электронных оболочек атома К. 3d⁷4s². В соединениях К. проявляет переменную валентность. В простых соединениях наиболее устойчив Со (II), в комплексных - Со (III). Для Со (I) и Co (IV) получены только немногочисленные комплексные соединения. При обыкновенной температуре компактный К. стоек против действия воды и воздуха. Мелко раздробленный К., полученный восстановлением его окиси водородом при 250 °С (пирофорный К.), на воздухе самовоспламеняется, превращаясь в СоО. Компактный К. начинает окисляться на воздухе выше 300 °С; при красном калении он разлагает водяной пар: Со + H₂O = CoO + H₂. С галогенами К. легко соединяется при нагревании, образуя галогениды СоХ₂. При нагревании К. взаимодействует с S, Se, Р, As, Sb, С, Si, В, причём состав получающихся соединений иногда не удовлетворяет указанным выше валентным состояниям (например, Со₂Р, Co₂As, CoSb₂, Со₃С, CoSi₃). В разбавленных соляной и серной кислотах К. медленно растворяется с выделением водорода и образованием соответственно хлорида CoCl₂ и сульфата CoSO₄. Разбавленная азотная кислота растворяет К. с выделением окислов азота и образованием нитрата Co (NO₃)₂. Концентрированная HNO₃ пассивирует К. (см. Пассивирование металлов). Названные соли Со (II) хорошо растворимы в воде [при 25 °С 100 г воды растворяют 52,4 г CoCl₂, 39,3 г CoSO₄, 136,4 г. Со (NO₃)₂]. Едкие щёлочи осаждают из растворов солей Со²⁺ синюю гидроокись Со (ОН)₂, которая постепенно буреет вследствие окисления кислородом воздуха до Со (ОН)₃. Нагревание в кислороде при 400-500 °С переводит CoO в чёрную закись-окись Co₃O₄, или CoO·Co₂O₃ - соединение типа шпинели. Соединение того же типа CoAl₂O₄ или CoAl₂O₃ синего цвета (тенарова синь, открытая в 1804 Л. Ж. Тенаром) получается при прокаливании смеси CoO и Al₂O₃ при температуре около 1000 °С.

Из простых соединений Со (III) известны лишь немногие. При действии фтора на порошок Со или CoCl₂ при 300-400 °С образуется коричневый фторид CoF₃. Комплексные соединения Со (III) весьма устойчивы и получаются легко. Например, KNO₂ осаждает из растворов солей Со (II), содержащих CH₃COOH, жёлтый труднорастворимый гексанитрокобальтат (III) калия K₃[Co (NO₂)₆]. Весьма многочисленны кобальтаммины (прежнее название кобальтиаки) - комплексные соединения Со (III), содержащие аммиак или некоторые органические амины.

Получение и применение. Минералы К. редки и не образуют значительных рудных скоплений. Главным источником промышленного получения К. служат руды никеля, содержащие К. как примесь. Переработка этих руд весьма сложна, и её способ зависит от состава руды. В конечном итоге получают раствор хлоридов К. и никеля, содержащий примеси Cu²⁺, Pb²⁺, Bi³⁺. Действием H₂S осаждают сульфиды Cu, Pb, Bi, после чего пропусканием хлора переводят Fe (II) в Fe (lll) и добавлением СаСО₃ осаждают Fe (OH)₃ и CaHAsO₄. От никеля К. отделяют по реакции: 2CoCl₂+NaCIO+4NaOH+H₂O = 2Co (OH)₃Ї+5NaCI. Почти весь никель остаётся в растворе. Чёрный осадок Со (ОН)₃ прокаливают для удаления воды; полученный окисел Co₃O₄ восстанавливают водородом или углеродом. Металлический К., содержащий до 2-3% примесей (Ni, Fе, Cu и др.), может быть очищен электролизом.

К. применяется главным образом в виде сплавов; таковы кобальтовые сплавы, а также сплавы на основе др. металлов, где К. служит легирующим элементом. Сплавы К. используют в качестве жаропрочных и жаростойких материалов, при изготовлении постоянных магнитов, режущего инструмента и др. Порошкообразный К., а также Co₃O₄ служат катализаторами. Фторид CoF₃ применяется как сильный фторирующий агент, тенарова синь и особенно силикат К. и калия - как краски в керамической и стекольной промышленности. Соли К. применяют в сельском хозяйстве как микроудобрения, а также для подкормки животных.

С. А. Погодин

Из искусственно радиоактивных изотопов К. наибольшее значение имеет ⁶⁰Со с периодом полураспада T¹/₂ = 5,27 года, широко используемый как гамма-излучатель. В технике его применяют для гамма-дефектоскопии. В медицине - главным образом при лучевой терапии опухолей и для стерилизации медикаментов. Он служит также для уничтожения насекомых в зерне и овощах и для консервирования пищевых продуктов. Др. радиоактивные изотопы - ⁵⁶Co (T¹/₂ = 77 сут), ⁵⁷Со (270 сут) и ⁵⁸Со (72 сут) как менее опасные (небольшой период полураспада) используют в качестве изотопных индикаторов при исследовании обмена веществ, в частности для изучения распределения К. в организме животных (с помощью радиоактивного К. исследовали проницаемость плаценты и т.п.).

К. в организме. Постоянно присутствуя в тканях животных и растений, К. участвует в обменных процессах. В животном организме содержание К. зависит от его уровня в кормовых растениях и почвах. Концентрация К. в растениях пастбищ и лугов в среднем составляет 2,2·10^-5-4,5·10^-5% на сухое вещество. Способность к накоплению К. у бобовых выше, чем у злаковых и овощных растений. В связи с высокой способностью к концентрации К. морские водоросли по его содержанию мало отличаются от наземных растений, хотя в морской воде К. значительно меньше, чем в почвах. Суточная потребность человека в К. равна примерно 7-15 мкг и удовлетворяется за счёт его поступления с пищей. Потребность животных в К. зависит от их вида, возраста и продуктивности. Наиболее нуждаются в К. жвачные, которым он необходим для развития симбиотической микрофлоры в желудке (главным образом в рубце). Суточная потребность в К. у дойных коров составляет 7-20 мг, у овец - около 1 мг. При недостатке К. в рационе снижается продуктивность животных, нарушаются обмен веществ и кроветворение, у жвачных возникают эндемичные заболевания - акобальтозы. Биологическая активность К. определяется его участием в построении молекулы витамина B₁₂ и его коферментных форм, фермента транскарбоксилазы. К. необходим для проявления активности ряда ферментов. Он влияет на обмен белка и синтез нуклеиновых кислот, на обмен углеводов и жиров, окислительно-восстановительные реакции в животном организме. К. - мощный активатор кроветворения и синтеза эритропоэтинов. К. участвует в ферментных системах клубеньковых бактерий, осуществляющих фиксацию атмосферного азота; стимулирует рост, развитие и продуктивность бобовых и растений ряда др. семейств.

Ю. И. Раецкая

Лит.: Перельман Ф. М., Кобальт, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 2, М., 1963; Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 3, М., 1970; Гудима Н. В., Металлургия кобальта, в кн.: Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2, М., 1947; Ястребов А. П., Действие кобальта на образование эритроцитов, в кн.: Патофизиология эритропоэза (Тр. 7 конференции Уральского Межобластного общества патофизиологов), Свердловск, 1965; Ягодин Б. А., Кобальт в жизни растений, М., 1970; Trace element metabolism in animals. Proceedings of International symposium Aberdeen, Scotland, July 1969, Edin. - L., 1970; Northrop D. B., Transcarboxylase, «Journal of Biological Chemistry», 1969, v. 244, № 21, p. 5808-27.

Cплавы на основе кобальта; применяются главным образом для изготовления деталей, работающих при высоких температурах, например лопаток турбореактивных двигателей. Так называемые литейные К. с. - сплавы системы Со - Cr - С - Х, где X - W, Mo, Nb, Ni, имеют хорошие литейные свойства; в связи с тем, что упрочнение таких К. с. создаётся в основном карбидными фазами, они содержат 0,2-1,0% С. Добавка В улучшает литейные характеристики сплавов, но может ухудшить их свариваемость. К. с. имеют достаточно хорошее сопротивление термической усталости. Средний коэффициент термического расширения невысок (15,9-16,5)·10^-6 1/°C в интервале температур 20-870 °С. Наиболее жаропрочные К. с. сохраняют работоспособность при температуре до 1100 °С, предел длительной прочности s¹¹⁰⁰₁₀₀»70Мн/м² (7 кгс/мм²). К. с. системы Со - Cr - Ni - Mn, содержащие до 50% Со (деформируемые К. с.), имеют высокое сопротивление термической усталости и удовлетворительно обрабатываются давлением. К. с. стеллиты (30% Cr, а также W, Si и С) применяют для наплавки на инструменты и детали машин (без последующей термической обработки) в целях повышения их сопротивления износу. В качестве основного или легирующего элемента кобальт входит в состав магнитных материалов.

Сплав на основе железа, содержит 18% Со и 29% Ni. Характеризуется низким коэффициентом теплового расширения [(4,5-5,2)Ч10^-6 1/°C - в интервале 20-400 °C], близким к коэффициенту теплового расширения стекла. Температура плавления К. 1450 °C, удельное электрическое сопротивление 0,5мком×м, температура Кюри 420 °С. Во влажной среде сплав подвержен коррозии, требует защитных покрытий. При впайке в стекло К. образует прочное вакуумно-плотное сцепление, что используется в электровакуумной технике при изготовлении корпусов и токовыводов различных ламп, приборов.

Один из способов обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры (см. Кузнечно-штамповочное производство).

С древности К. (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла (холодная, а затем и горячая К. в Иране, Месопотамии, Египте в 4-3 тысячелетии до н. э.; холодная К. у индейцев Северной и Южной Америки до 16 в. н. э.). Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы пользовались особым почётом у народов древности, а их искусство окружалось легендами. В средние века, в том числе в России кузнечное дело достигло высокого уровня; вручную отковывались ручное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном искусстве до 19 в. (светцы, крюки, подсвечники и т.д.). В 15-19 вв. выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решётки, ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула - оружием, Ноттингем, Золинген, Павлово на Оке - ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры - замками и т.д. В 19 в. ручная художественная К. была вытеснена штамповкой и литьём, интерес к ней возродился в 20 в. (работы Ф. Кюна в ГДР, И. С. Ефимова, В. П. Смирнова в СССР; оформление общественных интерьеров в Таллине, Каунасе и др.).

Основы теории К. были разработаны в России: П. П.Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д. К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы К.; большой вклад в теорию К. сделали сов. учёные Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др.

К., как правило, производят при нагреве металла до так называемой ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал К. зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для стали температурный интервал 800-1100 °С., для алюминиевых сплавов - 420-480 °С.

Различают К. в штампах и без применения штампов - так называемую свободную К. При К. в штампах металл ограничен со всех сторон стенками рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой полости (см.Штамповка, Ротационная ковка). При свободной К. (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной К. кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную К. выполняют на специальном оборудовании - молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2-200 Мн (200-20000 тс), а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при К. используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы. Сводную К. применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняется, завариваются так называемые несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.

При К. используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки: осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.

К. является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет К. в штампах, а в мелкосерийном и единичном - свободная К.

Лит.: Обработка металлов давлением, М., 1961; Ковка и объемная штамповка стали. Справочник, под ред. М. В. Сторожева, 2 изд., т. 1, М., 1967.

Л. А. Никольский

Cпособность металлов и сплавов подвергаться ковке и др. видам обработки давлением (прокатка, волочение, прессование, штамповка). К. характеризуется двумя показателями — пластичностью, т. е. способностью металла подвергаться без разрушения деформации под давлением, и его сопротивлением деформации.

Ковкими являются большинство чистых металлов, сталь, латунь, дуралюмин и некоторые др. медные, алюминиевые, магниевые, никелевые и пр. сплавы. У ковких металлов относительно высокая пластичность сочетается с низким сопротивлением деформации.
Критерий ковкости имеет вид . При К _Ψ < 0,01 сплав не куется, 0,01<К_Ψ< 0,3 – ковкость низкая, при 0,3<К_Ψ< 0,8 – ковкость удовлетворительная, при 0,8<К_Ψ< 2 – ковкость хорошая, при К_Ψ > 2 – ковкость отличная.

Сафонов Б.П.