Материалы для свободной ручной ковки

 

Для кузнечных работ применяются металлы и сплавы, обладающие ковкостью и пластичностью. Из черных метал­лов этими качествами обладают некоторые марки стали (сталь — это сплав железа с углеродом и другими элемен­тами). По своему строению этот сплав представляет тело, состоящее из кристаллических зерен, связанных между собой силой межкристаллического сцепления. Сталь харак­теризуется по своему химическому составу, т. е. по содер­жанию тех элементов, которые в нее входят.

Обязательными компонентами стали являются: железо и углерод, а также кремний, марганец, сера, фосфор. Главным элементом стали является углерод, содержание которого (обычно от 0,1 до 1,7%) и обусловливает характер стали. При содержании углерода до 0,1% сталь очень мягкая, легко куется, хорошо сваривается кузнечным спо­собом, не принимая закалки. В.практике такую сталь называют железом.

При содержании углерода от 0,1 до 0,3% и других примесей до 1% сталь называется поделочной. Такая сталь отвечает всем требованиям, которые возникают при худо­жественной ковке.

При содержании углерода от 0,08 до 0,85% получают сталь средней твердости (конструкционная). Она хорошо куется при надлежащем нагреве, хорошо закаливается, плохо сваривается.

При содержании углерода от 0,6 до 1,35% сталь называ­ется высокоуглеродистой или инструментальной. Эта сталь куется значительно труднее, требует очень умелого про­ведения нагрева перед ковкой и самой ковки при опреде­ленных температурах.

При содержании углерода до 2% сплав называется чугуном. Чугун твердый, хрупкий сплав, не поддающийся ковке.

Для изготовления кованых художественных изделий применяются стали обыкновенные углеродистые (ГОСТ 380-71). Такие стали маркируются буквами Ст и цифрами от 0 до 6. Лучшими из них являются марки СтО, Ст1, Ст2. Из углеродистых качественных конструкци­онных сталей (ГОСТ 1050 — 74) можно применять марки 10 (углерода 0,07-0,14%) и 15 (углерода 0,12-0,19%). Но эти стали дорогостоящие. Для изготовления слесарных и куз­нечных инструментов применяются стали инструментальные углеродистые (ГОСТ 1435 — 74). Их выпускают и с содержа­нием углерода от 0,6 до 1,4%.

Буква У — означает углерод, цифра после буквы — про­центное содержание углерода с точностью до десятой доли.

В табл. 10 приведены марки стали и применение этих сталей при изготовлении инструмента.

 

Таблица 10

 

Марка стали	Содержание углерода, %	Применение
У 7	0,65-0,74	Чеканы, зубила, отвертки, кувалды, слесарные и чеканные молотки.
У8	0,75-0,84	Чеканы, штихили, граверные зубила, пуан­соны
У9	0,85-0,94	Зубила по камню, инструменты по дереву
У10	0,95-1,04	Сверла, метчики, развертки, напильники.
У 12	1,15-1,24	Пилы по металлу Сверла, метчики, шаберы
У 13	1,25-1.35	Резцы по твердому металлу, зубила, волочильный инструмент

 

Для изготовления инструментов можно применять и некоторые марки легированных сталей (ГОСТ 5950 — 73), в состав которых кроме железа и углерода входят раз­личные легирующие элементы: кремний, хром, вольфрам, ванадий, молибден, никель.

Примеси хрома делают сталь нержавеющей, кислото­упорной. Хром увеличивает твердость, понижает вязкость. Хромистая сталь требует медленного нагрева, куется трудно (если содержание хрома превышает 1%).

Сталь, содержащая 12 — 18% ванадия, называется быстро­режущей. Она хорошо куется и меньше трескается.

Молибден придает стали мелкозернистость и увеличива­ет самозакаливаемость.

Существуют и более сложные марки стали: хромо-никелевые, хромоникелемолибденванадиевые и т. п.

Способы определения марки стали. Кузнец должен уметь выбирать сталь, которая по своим качествам будет соответствовать задуманному изделию. Завод-поставщик обязан каждую прокатанную заготовку маркировать клеймом и окрашивать краской, согласно установленному цвету для каждой марки стали.

В табл. 11 приведены установленные цвета для ста­лей, часто употребляемых при художественной ковке.

 

Габлица 11

 

Марки стали	Цвета окраски	Марки стали	Цвета окраски
Ст1	Белый	У7	Синий + красный
Ст2	Желтый	У8	Синий + желтый
СтЗ	Красный	У9	Синий + розовый
Ст4	Черный	У10	Синий + черный
Ст5	Зеленый	У12	Синий + зеленый
Ст6	Синий

 

При расходовании стали отрубается в первую очередь неокрашенный конец, клейменый конец расходуется в последнюю очередь. Из пучков, используя металл, сохраня­ют бирку, которая привязана к пучку.

Поскольку художнику-кузнецу часто приходится исполь­зовать металл, который уже был в изделиях, или заго­товки с утраченными клеймами, необходимо научиться пользоваться приемами определения марки стали в усло­виях своей мастерской. Существует несколько способов определения марки стали.

Определение марки по искре. При сопри­касании образца с вращающимся наждачным кругом про­исходит искрение. Для разных марок стали свойственна искра различного характера. Желательно иметь в мастер­ской набор образцов различных марок стали с клеймами, который может служить эталоном при определении неиз­вестной марки. Это дает возможность рассортировать сталь с точностью до 0,2% содержание углерода и определить, содержит ли испытуемый образец вольфрам и хром. При испытании необходимо подкладывать черный фон под пучок искры. Во время испытания необходимо так расположить образец к вращающемуся диску, чтобы поток искр был длиной около 300 мм перпендикулярно линии зрения. Для сохранения потока искр одной и той же длины нужно равномерно давить на круг, так как неравномер­ное давление образца на круг может дать неправильный результат. Наблюдая за искрой, следует обращать внима­ние на длину искры, количество и характер звездочек, окраску.

При малом содержании углерода (около 0,12%) оторвав­шаяся от куска металла искра оставляет след прямой линии, имеющий два утолщения (рис. 60, а) (светлое и темно-красное). Пучок длинный и светлый. В стали сред­ней твердости с содержанием 0,5% углерода пучок короче (б), также светлый, но от первого утолщения начинают отделяться звездочки. Высокоуглеродистая инструментальная сталь (1,0% углерода) дает короткий и широкий ручеек (в) красноватых искр, от первого утолщения отделя­ется сноп искр. В марганцовых сталях (г) первые утолще­ния заканчиваются звездочками, вид пучка зависит от содержания углерода. Хромистая сталь (д) дает длинный пучок искр, иногда красноватый с разрывом и с харак­терно отделяющимися звездочками. Вольфрамовая сталь (е) имеет прерывистую темно-красную искру со светлым утолщением на конце. Хромовольфрамовая быстрорежущая сталь средней твердости (ж) имеет двойную искру: темно-красную тонкую и короткую и красную толстую и длинную. Быстрорежущая сталь (з) имеет такие же искры, как и в (ж), но с разрывом.

Определение стали по искре

 

При определении марок стали на наждачном круге необходимо защищать глаза очками.

Существуют и другие способы определения стали. Известно, что не- всякая сталь закаливается. Поэтому необходимо нагреть кусок стали докрасна и быстро охладить в воде. Малоуглеродистая сталь не закалится и легко пилится напильником.

Еще один способ: с помощью зубила выстругива­ют стружку. Чем длиннее стружка выходит в виде спирали, тем сталь мягче. У твердой стали стружка ломается.

Определение стали и железа можно производить с по­мощью крепкой соляной кислоты. Зачищенное место смазывают кислотой: на стали должно появиться черно-серое пятно, на железе — зеленоватое. Для более точного определения образцы отправляют в лабораторию на химический анализ.

 

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

 

Горны, их разновидность. Нагревают поковки в различ­ных нагревательных устройствах. Простейшим из них, при­меняемым с давних пор, является кузнечный горн, горн бывает различных конструкций (переносные и стационар­ные), открытого и закрытого типа.

Для художественной ковки наиболее приемлемы горны открытого типа. Они просты в обслуживании и поз­воляют нагревать поковки любой длины.

На рис. 61 — 63 показаны горны, которые могут быть использованы при художественных работах. Наиболее распространенным горном, которым издавна пользовались русские кузнецы, является горн, изображенный на рис. 61.

Горн с боковым дутьем

62. Горн с нижним дутьем: 1 — воздушная камера; 2 — чугунное сопло; 3 — ящик для воды; 4 — от­верстие для удаления шлака

 

Сам горн может быть земляным с деревянными стен­ками (срубом) или кирпичными, как показано на рисунке. Его под представляет углубление, к которому сбоку под­водится дутье: в стенку горна вставляется фурма или так называемое сопло, которое изготовляется из чугуна или меди.

В деревенских кузницах часто соплом служит старая чугунная втулка для колес. Для долговечности такого горна рекомендуется замазывать края фурмы глиной с песком. Это не дает шлаку свариваться с металлом и кирпичом, что позволяет быстро ремонтировать горн.

На рис. 62 показан современный кузнечный горн с нижним дутьем. Ниже пода горна находится воздушная камера У, в которую сбоку подводится воздух. Камера сообщается с горном с помощью легко заменяемого чугун­ного сопла 2, снабженного одним или несколькими отвер­стиями для воздуха. Дно камеры имеет клапан 4 для прочистки (удаления падающих в камеру кусочков угля, золы и т. д.). Рядом с горном помещается ящик с водой 3.

Недостаток первого горна заключается в том, что каменная стенка мешает нагреву более сложных заго­товок, второй горн, изображенный на рис. 62, позволяет нагревать заготовки любой сложности и относительно боль­шой величины, так как очаг горна располагается в центре пода. Этот горн сложнее в изготовлении, он имеет чугун­ные сопла, которые заменяются.

63. Усовершенствован­ный горн с нижним дутьем: 1 — подовая доска; 2 — обожженные кирпичи; 3 — передвигающаяся чугунная рама

 

Оригинальную конструкцию представляет горн, изобра­женный на рис. 63. Этот горн усовершенствован, дутье подводится снизу и через щели подовой (чугунной) доски 1 поступает в массу угля.

Воздух охватывает большую площадь этой доски, поэтому она хорошо охлаждается и предохраняется от прогара. Она лежит в плоскости пода горна, в котором нет углублений. Уголь придерживается с боков с помощью хорошо обожженных кирпичей 2, лежащих в рамке из четырех чугунных плит 3, которые можно сдвигать и раздвигать. Следовательно, в зависимости от размеров обрабатываемого предмета можно уменьшать или увели­чивать площадь огня, что очень важно при художествен­ной ковке. Недостаток этого горна заключается в том, что заготовка находится на близком расстоянии от подо­вой доски, воздух, насыщенный кислородом, поступает из щелей и, не успевая перегореть, касается заготовки. Это вызывает образование большой окалины. При пользовании этим горном нужно внимательно следить, чтобы между подовой доской и заготовкой было достаточно угля, который способствует выгоранию кислорода и предохраняет заго­товку от окисления.

Дутье в кузнечных горнах обычно обеспечивается центро­бежным вентилятором.

При правильном нагреве увеличивается его вязкость и пластичность металла. Например, малоуглеродистые стали при 15°С имеют сопротивление 60 кг/мм², при 850°С — 9 кт/мм², при 1200°С — 4,5 кг/мм². От нагрева происходят внутренние изменения в структуре металла. Продолжитель­ность пребывания металла в нагретом состоянии способ­ствует росту кристаллов, что влияет на механические свойства его. Поэтому правильно нагретый металл можно легко ковать, небольшими усилиями вызывая значительную пластическую деформацию.

Режим нагрева разных марок стали неодинаков.

В табл. 12 приведены температуры начала и конца ковки углеродистых сталей, применяемых для художествен­ной ковки и изготовления инструмента.

Необходимо научиться определять температуру нагре­того металла на глаз по цвету изделия. Этот метод не совершенен, но в практике художественной ковки необ­ходим, так как позволяет избежать наиболее грубых ошибок при нагреве (перегрев, пережог), и для приблизи­тельных оценок температур нагрева поковок вполне при­годен.

 

Таблица 12

Марки стали	Температура ковки, °С	Марки стали	Температура ковки, °С
начало	конец	начало	конец
Ст1			У7, У8, У9
Ст2			У10
СтЗ			У12, У13

 

Начинать и заканчивать ковку следует при строго определенных тем­пературах, свойственных каждой марке стали; весь период от начальной температуры ковки до конечной называется температурным интервалом или периодом ковки.

В табл. 13 приведены цвета каления для стали (при слабом дневном освещении) и соответствующие им тем­пературы.

 

Табли ца 13

Цвет каления	Температура,	Цвет каления	Температура, °С
Темно-красный		Оранжево-желтый
Вишнево-красный		Светло-желтый
Светло-красный		Соломенно-желтый
Густо-оранжевый		Белый, различной яркости	1200-1400

Перегрев стали. Как уже было сказано, для каждого сорта стали устанавливается своя температура нагрева. Если превысить эту температуру и долго продержать металл в горне, то кристаллы сильно разрастутся. В итоге сталь получится крупнозернистой и перегретой (рис. 64).

Исправить этот дефект может в какой-то мере повтор­ная ковка или отжиг, но в результате нагрева с поверх­ности металла часть углерода выгорает и сталь стано­вится химически неоднородной.

Пережог стали. При сильном нагреве под действием кислорода происходит интенсивное выгорание углерода металла, выплавляется межкристаллическое вещество, и связь между кристаллами разрушается. Обычно это сопро­вождается летящими искрами, что свидетельствует о горе­нии металла. В пережженном металле при первых же ударах по нему возникают трещины.

Работа горна. Перед началом работы подготавливают горновое гнездо. Очищают от шлака и золы, продувают фурму. Настилают небольшой слой сухого угля, оставляя фурму открытой, затем зажигают дровяные стружки или тряпки, пропитанные керосином или маслом, засыпают второй слой угля и включают слабое дутье. Когда уголь разгорится, добавляют уголь, насыпав его горкой и смочив водой. Можно горновой лопаткой бока горки уплотнить. Благодаря сжиганию угля вокруг образуется так называемый «котел» или корка спекшегося угля, которая удерживает теплоту. Это позволяет быстрее нагреть заготовку.

64. Схема рекристалли­зации стали: 1 — рост кристаллов после ковки; 2 — состоя­ние кристаллов в про­цессе ковки; 3 - кри­сталлы до ковки

 

Прежде чем положить заготовку в горн, нужно про­следить, чтобы между соплом (или горновым отверстием) и поковкой был слой угля, способствующий перегоранию кислорода. Свободный кислород при высоких температурах в горне очень интенсивно окисляет нагреваемый металл, сжигая его и образуя окалину. При избытке воздуха нагревание идет очень быстро. Пламя получается корот­кое, яркое, не коптящее. Такое пламя называется окисли­тельным.

При недостатке воздуха пламя будет тусклое, коптящее. Это значит, что продукты сгорания газа перенасыщены углеродом, который не сгорает из-за недостатка кислорода. Такое пламя называется восстановительным, в нем оксиды металлов будут восстанавливаться до чистого металла. Этот процесс плох тем, что расходуется много топлива и времени для нагрева.

Средним между окислительным пламенем и восстанови­тельным является такое пламя, в котором продукты горе­ния газа не содержат свободных частиц углерода и кислорода. Такое пламя называется нейтральным, при нем и следует вести нагрев.

ИНСТРУМЕНТЫ

 

Все кузнечные инструменты делятся на опорные, удар­ные, вспомогательные и измерительные. К опорным отно­сятся наковальня и шпераки.

Основной опорой, на которой производят ковку, явля­ется наковальня. Наковальни разделяются на безрогие, однорогие, двурогие. Масса наковальни колеблется от 150 до 350 кг. Наибольшее распространение получили двуро­гие наковальни массой до 200 кг. На рис. 65 показана двурогая наковальня: 7 — лицо, или наличник наковальни является местом, где производят ковку; 2 — конусообраз­ный рог служит для загибания поковок сложных радиусных кривых; 3 — квадратный хвост служит для за­гибания поковок под углом 90°; 4 — квадратное отвер­стие используют для установки нижников; 5 — круглое отвер­стие используют для изготовления клепок гвоздей с помощью гвоздильни; б — лапы служат для крепления наковальни к стулу.

65. Двурогая наковальня: 1 — лицо наковальни; 2 — рог; 3 — квадратный хвост; 4 — квадратное от­верстие; 5 — круглое от­верстие; 6 — лапы

 

Поскольку наковальня является инструментом, на рабо­чую часть которой действуют большие нагрузки, то при выборе наковальни нужно быть особенно внимательным.

При легком ударе молотком хорошая наковальня издает чистый звук. Лицо наковальни должно быть закалено, что проверяют напильником, который оставляет едва заметный след. Наковальня устанавливается строго горизон­тально и крепится к деревянному, желательно крепкой породы, стулу на высоте (от пола) согнутого большого пальца опущенной руки кузнеца.

Шпераки

 

Шпераки. Наковальня является опорным инструментом, на котором производят почти все виды кузнечных работ, а шпераки применяются в основном при сложных художест­венных работах. Формы их различны. Некоторые виды шпераков можно отнести к нижникам вспомогательных инструментов. Их можно вставлять в квадратное отвер­стие наковальни, некоторые закрепляют в кузнечные тиски. Шпераки, которые часто употребляют, крепят к деревян­ному стулу, врытому в землю. Перечислить все виды шпераков невозможно. Каждый мастер изготовляет инструмент и приспособления только тогда, когда это необходимо для изготовления того или иного изделия.

На рис. 66 показаны различные виды шпераков.

К ударным инструментам относятся кувалда, ручник (молоток) и фасонные молотки.

Кувалда (большой молот массой 4 — 8 кг) — основной инструмент молотобойца, применяется для нанесения силь­ных ударов. По своему характеру удары делятся на лок­тевой, плечевой и размашистый. Локтевой удар применя­ется при вытяжке и других операциях, где необходимы частые, но не сильные удары. Плечевой, средний по силе, применяется при рубке, пробивании отверстий и т. д. Сила плечевого удара должна быть соразмерна с величиной заготовки и характером работы. Во время рубки металла удары должны быть направлены вертикально и точно, на отрубающий инструмент. Последний удар должен быть слабым. Максимально возможный удар размашистый, когда кувалда описывает в воздухе полный круг; при­меняется при рубке толстых заготовок и других работах.

При работе с кувалдой особенно при размашистых ударах молотобоец должен стоять под углом 90° по отношению к кузнецу.

К одному из самых главных ударных инструментов относится ручник — кузнечный молоток массой 0,5 — 2 кг.

Его применение настолько обширно, что практически нет ни одной технологической операции, где бы ни применялся ручник. При изготовлении этого инструмента кузнец должен быть особенно внимателен к форме, массе и термической обработке.

Фасонные молотки применяются в основном в худо­жественных работах при загибке сложных заготовок, от­гибке листьев на шпераках при выколотке на металли­ческой форме (нижнике). При работе с проволокой необходимо иметь деревянные молотки. Фасонные молотки, так же как и шпераки, изготовляются мастером по необ­ходимости, они очень разнообразны.

Вспомогательные инструменты

Количество и разнообразие вспомогательных инструмен­тов очень велико. Их можно разделить на две группы:

1) инструменты, с помощью которых видоизменяется заготовка (рубка, скручивание и т. д.), крепящиеся к дере­вянной ручке и имеющие свои подобия, называемые нижниками; их вставляют в квадратные отверстия нако­вальни;

2) удерживающие инструменты — это разные формы горновых клещей.

К первой группе вспомогательных инструментов отно­сятся (рис. 67):

I — зубило кузнечное (секач) — применяется для рубки металла в холодном и горячем состоянии; по форме зубила разделяются на прямые, полукруглые, фасонные и односторонние. Зубила для рубки по холодному металлу затачиваются под углом 45°, для рубки по горячему — под углом 60°;

2 — бородок, так же как и зубило, крепится к дере­вянной ручке и имеет круглую или квадратную форму. Он служит для пробивания отверстий в горячем состоянии;

3 — нижник с упором, применяется с верхником;

4 — подбойки применяются для ускорения протяжки металла, выделки в поковке желобков, углублений и т. п. Применяется как с нижником, так и без него; рабочая часть имеет разный радиус кривизны. Для перехвата поковки, когда нужно от большего сечения перейти к меньшему, по всему периметру толщины заготовки при­меняются односторонние подбойки с вырезом разного размера, в этом случае применяют нижники;

5 — обжимки применяются для придания поковке цилинд­рической граненой или фасонной формы. Верхник обжимки крепится на деревянной ручке, нижник вставляется в квадратное отверстие наковальни. Формы обжимки могут быть самые разнообразные;

6 — гладилки служат для выглаживания поверхности изделия, по форме бывают квадратные и полукруглые;

рабочая часть гладилки должна быть хорошо отшли­фована;

7 — подсечка — нижник вставляется в квадратное отвер­стие наковальни; применяется при рубке мелких загото­вок без секача, при рубке толстых заготовок применя­ется с верхником;

8 — нижник служит для загибки спирали;

9 — нижник с упором;

10 — конус;

11 — скоба — согнутый отрезок металла круглого про­филя; применяется при гибке;

12 — вилка — применяется при гибке; вставляется в квад­ратное отверстие наковальни;

13 — гвоздильня — металлическая пластина размером 300 X 40 X 25 мм с отверстиями разной величины, которые имеют незначительный конус, т. е. в верхней части отвер­стие меньше на 2 — 4 мм; применяется для изготовления головок гвоздей, клепок болтов и т. д.

Ко второй группе (удерживающим инструментам) отно­сятся горновые клещи. На рис. 68 показано несколько разновидностей клещей.

Каждому профилю и размеру обрабатываемой заготов­ки должен соответствовать нужный профиль и размер губок клещей:

а) клещи с плоскими губками — для захвата полосового металла и квадрата;

б) клещи с вогнутыми губками — для металла круглого сечения;

в) клещи с А-образными губками — для квадратного

сечения металла.

Эти первые три разновидности клещей наиболее часто применяется при художественной ковке и поэтому их следует иметь разных размеров;

г) клещи с плоскими губками и поперечиной — служат для захвата материала различной ширины;

в) клещи для уголка;

68. Горновые клещи: а — для полосового ме­талла; б — для круглого металла; в — для квад­ратного сечения; г — с поперечиной для широ­кой полосы; б — для уголка; е — для закле­пок; ж — с подвижной губкой; е) клещи для заклепок;

 

ж) клещи с подвижной губкой, позволяющей захва­тывать заготовку различной толщины.

Если нет клещей требуемого размера, то нужно отковать конец заготовки так, чтоб он подошел к клещам ближай­шего размера. Можно подгонять губки клещей под заго­товку. Но при частом повторении такой подгонки клещи приходят в негодность.

В процессе работы над изделием появляется необходи­мость проверки только что выполненной операции (конт­роль, соотношение с другой, аналогичной деталью). В таких случаях применяются измерительные и контрольные инструменты, к которым относятся: двойной крон­циркуль, служащий для проверки размеров во время ковки; кузнечный наугольник, служащий для выверки правильности углов. Кроме того, используются шаблоны и калибры — гребенки, представляющие собой стальную удлиненную пластинку с вырезами по сторонам, причем каждый вырез делается несколько шире указанного на нем размера (на 1%) с учетом теплового расширения стали.

Перечислить все инструменты и приспособления, кото­рые необходимы во время работы, невозможно, потому что мастер сам изготовляет инструмент в процессе работы над каким-то изделием. Тут и проявляются умение, знания, сноровка мастера экономно и быстро выполнить эту операцию.

Изготовление инструмента. Для закрепления навыков слесарной и кузнечной обработки полезно изготовить ряд слесарных и кузнечных инструментов, которые будут необ­ходимы учащимся для их дальнейшей работы в мас­терской.

Слесарное зубило куется вручную из прутковой стали У7 или У8. Заготовку диаметром 23 мм протягивают на полосу 16 X 25 мм. Длина заготовки должна быть 500 X 800 мм для ковки без клещей. Оттягивают на переднем краю наковальни рубящую часть и выглаживают гладилкой.

Затем отрубают от заготовки изготовленную часть длиной 160 мм. Скругляют ударяемую часть. После отделки зубило закаливают.

69. Последовательные операции изготовле­ния клещей

Ручник (кузнечный молоток) изготовляется свободной ковкой с незначительным припуском на механическую обработку рабочей поверхности. Ручник куют из стали У7, У8 сечения 40X40 мм. Нагретую заготовку пробивают пробойником. В отверстие вставляют оправку и на оп­равке отверстие отделывают так, чтобы оно имело неболь­шой конус. Это позволяет надежно закрепить ручку в молотке с помощью деревянных и металлических клиньев. Обработанную часть отрубают от заготовки на длину хвоста молотка. На переднем краю наковальни вытягивают хвост. Поковку выглаживают и закаливают.

Клещи (горновые) изготовляют из прутка малоуглеро­дистой стали сечением 30 X 30 мм. При изготовлении больших клещей работа производится с помощью молото­бойца (рис. 69). Сначала куют губки клещей, расплющивая пруток на необходимую толщину. Повернув заготовку на 90°, расплющивают соседний участок прутка под будущий шарнир. Затем вытягивают конец для ручки. Все эти операции следует делать с одного нагрева. При необходи­мости ручки удлиняют, наварив пруток из малоуглеродис­той стали. Затем изготовляют заклепку, пробивают отвер­стие и соединяют детали клещей.

ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ

 

Технологическая обработка металла ковкой включает в себя разнообразие приемов, методов, которые продикто­ваны характером материала и теми задачами, стоящими перед художником-кузнецом. В процессе ковки мастер применяет разнообразные приемы, используя разные инстру­менты, чередуя их в различных комбинациях и после­довательности.

В основном все приемы можно свести к следующим основным операциям: осадка, вытяжка, рубка, разрубка, пробивка отверстий, гибка, закручивание, насекание рисунка, набивка рельефа.

Осадка. Это операция, которая применяется для увели­чения поперечного сечения какой-то части заготовки за счет ее длины (высоты).

Осадка может быть полной и местной. При полной осадке деформируется весь металл. При местной осадке деформируется только часть металла. Соответственно этому и делается нагрев — полный или местный.

 

70. Приемы осадки: а — осадка в тисках; 6 — осадка на наковальне; в — осадка конца для об­разования головок; г — образование запаса ме­талла для гибки под углом

 

Осадка применяется в следующих случаях.

1. Для получения отдельных утолщений на поковке (осад­кой концов или середины) при ковке декоративных эле­ментов, имеющих переменное сечение. Например, расти-

тельные орнаментальные мотивы (утолщенные узлы на стебле, плоды, ягоды и т. д.). После осадки поковка дополнительно обрабатывается обжимками, подбойками.

2. Как предварительная операция перед загибанием под углом для восполнения недостающего металла для обра­зования угла.При осадке поковку нагревают, ставят вертикально на наковальню и бьют ручником или кувалдой по верхнему концу. Длина поковки не должна превосходить диаметр больше чем в 2 — 2,5 раза, иначе произойдет изгибание. Если длина заготовки не позволяет наносить удары молотком, то осадка производится ударами самого предмета о наковальню. При осадке важно соблюдать следующие условия: концы заготовки должны быть срублены под углом 90°, заготовка должна быть прямой.

Если требуется осадить заготовку на малом участке с большой разницей в сечении, нагретую заготовку опускают в холодную воду, исключая участок, подлежащий осадке. Эта операция должна производиться быстро, заготовку нельзя передерживать в воде, необходимо следить за нагретым концом. Такой прием применяется при изготов­лении головок болтов или больших строительных гвоз­дей.

Некоторые кузнецы осадку концов заготовки производят так: нагретый конец загибают под углом 90° и, перевернув, ударяют по загнутому торцу металла. Трудность этого приема заключается в том, чтобы при осадке не сделать складку загнутого конца. Хорошо этот прием использовать при горновой сварке. Осадку концов заготовок можно про­изводить в тисках: нагретую заготовку закрепляют в тиски так, чтобы над губками возвышалась та часть металла, которую требуется осадить. Высота осаживаемой части должна быть в 2,5 раза больше сечения заготовки. Эту операцию необходимо производить быстро, потому что при зажатии в тиски нагретый металл быстро остывает от соприкосновения с губками. Быстро закрепив заготовку, ручником осаживают.

При осаживании концов заготовок большого сечения обычно бывает, что сила губок тисков недостаточна и при ударе заготовка скользит в тисках. В этом случае, если позволяет заготовка, в ней делаются плечики.

При работе с поковками большой длины бывают слу­чаи, когда надо производить осадку в середине заготовки. Все перечисленные приемы в этом случае неприемлемы (в частности, нельзя производить осадку ударами самого предмета о наковальню). В этом случае в зоне осадки заготовку выгибают в форме буквы Z и сверху по изгибу ударяют ручником; после осадки заготовку выправляют.

Кроме перечисленных приемов существуют и другие с использованием приспособлений. Некоторые приемы осадок изображены на рис. 70.

Вытяжка. Эта операция применяется для увеличения длины заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Нагретую заготовку кладут на наковальню и ударами молота вытягивают. Боек молотка имеет поверхность не гладкую, а выпуклую, и, когда происходит удар, металл как бы выдавливается во все стороны и по длине, и по ширине заготовки.

Повернув заготовку на 90°, ударяют по выпуклости, которая получилась в результате первого удара. Так,

периодически поворачивая и передвигая заготовку, ее вытягивают.

Таким образом, главное состоит в том, чтобы в про­цессе вытяжки в сечении всегда должен быть квадрат.

Для ускорения вытяжки ковку можно вести на роге наковальни; в этом случае металл будет тянуться (течь) между двух выпуклостей, что способствует более быстрому увеличению длины заготовки.

Другой вариант вытяжки — с раскаткой, или разгонкой. Форма раскатки чаще всего полукруглая. От расположения раскатки на поковке (вдоль или поперек) зависит направ­ление вытяжки.

Вытяжка на конце применяется при изготовлении гвоздей, светцов, пробоев, жиковин и других изделий.

Нагретую заготовку начинают вытягивать, немного от­ступая от конца, и в процессе вытяжки подают на себя. Во время работы нужно следить, чтобы квадрат, который получился в процессе ковки, сходил на конец поковки. Это достигается силой и характером ударов. Заканчивать вытяжку нужно легкими ударами. На рис. 71, а — г показаны приемы вытяжки.

Рубка — операция, посредством которой поковку раз­деляют на части. Для этого заготовку нагревают до темно-красного каления, кладут на наковальню и, наставив кузнечное зубило, прорубают на три четверти ее толщины; перевернув заготовку, вновь наставляют зубило и отрубают сильными ударами. При работе кузнечными зубилами по горячему необходимо при рубке толстых заготовок периоди­чески охлаждать зубило, так как при долгом соприкоснове­нии с нагретым металлом лезвие зубила отпускается. Перед тем как вновь наставить зубило на заготовку, необходимо легким постукиванием о стул наковальни сбить капли воды с зубила.

71. Вытяжка: а — последовательность вытяжки; б — вытяжка с кантовкой на 90°; в — вытяжка на роге нако­вальни; г — вытяжка с раскаткой

 

При работе на лице наковальни зубилами и другими режущими инструментами без подкладки нужно быть особенно внимательным и осторожным и следить, чтобы

заготовка не прорубалась. Это может испортить лицо наковальни.

Разрубка (прорубка) — операция, в результате которой заготовка только надрубается. Этот прием широко при­меняется в художественной ковке. Надрубленные участки отгибаются, вытягиваются, они претерпевают различные виды ковки, после чего превращаются в цветы, завитки или листья. Особенно широко этот прием применяется при изготовлении жиковин, светцов и т. п. (рис. 72).

72. Жиковина, изготов­ленная методом раз­рубки

 

При разрубке заготовку разрубают с одной стороны (лицевой). Первые удары делают легкими; ими только надрубают канавку. Нагрев должен быть слабым — это поз­воляет не торопиться и спокойно раскроить металл. После раскроя материал нагревают и сильными ударами разрубают. Зубило в процессе рубки только в момент удара ставят в направляющий желоб. Удары молотом должны быть редкие, но сильные. Молотобоец должен производить удар в тот момент, когда убедится в правильности установки зубила.

Обрубка (обеечка) — отделение части металла по наруж­ному контуру.

Применяется при ковке декоративных изделий сложной формы: накладок, жиковин и т.д., т.е. там, где необхо­димо обрубить деталь по контуру.

Вырубка — операция, аналогичная обрубке. Применяется для вырубки металла по внутреннему контуру.

Операции обрубки и вырубки аналогичны просечке, с той только разницей, что просечка выполняется по более тонкому листу ручными зубилами и в холодном состоянии.