С металлом начал работать в 1985 году. Понадобились стамески для резьбы по дереву и я пошел в кузницу железной дороги (ПЧ) Изготовить стамески кузнец не мог, во-первых, по незнанию, во-вторых из-за контроля, но показал как нагревать, ковать, закаливать, а главное - подарил учебник "Кузнечное дело", 1959 г. (к сожалению ныне утерянный). Первые стамески грел в банной печи и ковал на куске рельса. Потом наткнулся на заброшенную колхозную кузницу и вывез оттуда наковальню и одну пару клещей, а горн сделал газовый под навесом. Потом построил кузницу, чтобы можно было и зимой работать. Кузница небольшая: 2,5 м х 5м, горн тоже небольшой. Работаю только на древесном угле, который нажигаю сам. Художественной ковкой никогда не занимался - просто неинтересно. В изделии ценю запредельную прочность, хорошие режущие свойства, изящные "полетные формы", а к узорам равнодушен. Все остальные вкусы и пристрастия в моих статьях о булате дамаске и инструментах.
Как начиналось
Во времена перестройки два художника с высшим образованием организовали кооператив, оформительский. Я у них был резчиком. Но у нас не было инструментов, и тогда я начал делать инструменты у себя в бане. В бане печка есть? Есть. Ну, я в печке грел заготовку, брал чурбак, а на этот чурбак клал кусок рельса. И на этом рельсе я ковал стамески из подшипников, потом обтачивал. С этого и началось: тогда я сделал три комплекта инструментов. Потом эволюция: сделал газовый горн под навесом, потом теплую кузницу.
Прошло время, кооператив распался. Я продолжил делать стамески и нашел им сбыт на вернисаже в Измайлово. 17 лет я уже здесь на одном месте торгую.
Про учебу
Вначале было очень много брака - 90%. У меня есть фотографии: брак за два года. Груды-груды ножей лежат - я их сфотографировал прежде, чем выбросить. Сейчас брака нет, но для этого и требуются годы.
Я 12-15 лет учился, чтобы делать ножи хорошие . Но это не просто время проходит, а каждую следующую модель ты пытаешься сделать лучше. Только в этом случае ты научишься. Если ты не прыгаешь каждый раз выше - ты прыгаешь ниже. Это же не я выдумываю, это все правила жизни.
Про смысл жизни
Двенадцать лет назад я поставил себе цель - сделать самую лучшую сталь, и я близок к ее достижению. Я победитель Первенства и Чемпионата России по резу. У меня есть ученики. Все религии и философии говорят, что жизнь бессмысленна и бесцельна. Чтобы жить, нужно задаться целью. Нельзя ставить себе низкую планку, нужно ставить запредельную цель - и тогда жить будет интересно. Ведь это же очень просто, но не все это знают.
Про простоту
Я через декоративные ножи прошел давно. К простоте потом приходишь. Простое сделать гораздо труднее. В простых вещах, если у тебя линия на микрон отклонилась, она некрасивая уже, а если у вас что-то вычурное, то вы можете ничего не заметить.
Про выходные и будни
Выходных у меня не бывает. В будни я в кузнице, в выходные - на Вернисаже.
Дома - а я живу под Мценском в глухой деревне - я за неделю, бывает, одного, бывает, двух человек вижу. А здесь в метро зашел - и уже...потом в себя месяц приходишь.
Про покупателей
Мои покупатели - это, в основном, охотники. Иногда они с собаками приходят сюда, потому что собакам тоже скучно. Очень много иностранцев. Больше всего моих ножей в Баварии, там охотников много. Много покупают стамесок канадцы, американцы, бразильцы. В Бразилии они много дерева режут. Я, конечно, всегда спрашиваю: "What country are you from?". "I’m from Brazil", - отвечает он. А я ему: "Yes, I know. It is near Alaska". Он смеется, понимает, что это шутка.
Про Лао-Цзы
30 лет я живу в деревне, а до этого все покрыто мраком. Я уже жил в большом городе, уехал. Когда мне был 21 год, я поступил в университет, на восточный факультет, китайский язык. Я изучал китайский пять лет. Но мы же изучали не только язык (у меня было шесть преподавателей-китайцев), но и культуру, историю. Меня очаровало такое философское мышление - даосизм, учение Лао-Цзы. Это не религия, это философия жизни. И там в самом начале сказано: "Уезжай из города, селись ближе к земле, и пусть твое сердце будет открыто людям". Я взял и уехал. Я убежденный даос уже более сорока лет.
Про досуг
У меня нет телевизора. А доступ в интернет у меня ограничен. Бывает, на выходных к дочери заезжаю в Москве. Почту проверяю. Я читаю очень много - от 70 до 100 книг в год по истории, философии
Про кубинское дерево
Расскажу страшную историю. Шесть месяцев назад ко мне обратился человек с Кубы. Они режут скульптуры из местного дерева и перепробовали резцы всех лучших фирм. Тем не менее от местного дерева все эти стамески крошатся. Такое оно жесткое. Через интернет они нашли меня, обратились, привезли мне образцы дерева. Я сделал первую стамеску - она крошится. Сделал вторую, все равно раскрошилась долго думал. Сделал третью и еще продолжаю. За это время я мог бы 15-20 тысяч заработать, а стамески все равно крошатся. Сейчас буду делать четвертый вариант. Они мне, конечно, еще ничего не платили, да и не из-за денег я это делаю. Меня просто это задело. А дерево, кстати, очень интересное: у него мягкие прослойки, а между ними - твердое, как стекло. Вот, если я с этим деревом справлюсь - буду первым в мире, кто его одолел.
Как в Библии, самый простительный из всех пороков - тщеславие. Все остальные пороки меркнут. Если вас интересует слава, то вряд ли вас будут интересовать деньги и все остальное. Это я - чтобы пафос снизить, чтобы не было чего-то розового.
Примечание: стамески на Кубу сделал в октябре 2012 года, претензий нет.
Интерес к кузнечному делу постоянно возрастает, а вот учебной литературы, в которой бы описывались технологические основы ковки, явно недостаточно. Надеемся, что этот материал в какой-то мере заполнит образовавшийся пробел и поможет начинающим кузнецам изучить основы ковки, а также приобщит их к беспокойному и творческому братству кузнецов-художников.ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛЕ
При ковке изделий мастерам приходится иметь дело с материалами (сталями различных марок, цветными металлами, сплавами), которые имеют самые разнообразные физические, механические и технологические свойства.
Наиболее широко в кузнечных работах используется сталь - сплав железа с углеродом. В зависимости от количества углерода стали подразделяются на низко-углеродистые (до 0,25 %С),средне-углеродистые (0,25-0,6% С) и высокоуглеродистые (0,6-2 % С). Повышение содержания углерода увеличивает твердость и закаливаемость стали, но снижает теплопроводность и ковкость.
Из цветных металлов в кузнечном деле используют в основном медь и алюминий, а также их сплавы, например латуни (Л90, Л80, Л68, Л62 и др.), бронзы (БрОЦ4-3 и др.).
Все металлы и сплавы имеют поликристаллическое строение, то есть состоят из отдельных прочно сросшихся друг с другом зерен металла, между которыми располагаются в виде тонких прослоек неметаллические включения оксидов, карбидов и других соединений. Зерна, в свою очередь, также имеют кристаллическое строение, их размеры составляют 0,01-0,1 мм.
При ковке деформация протекает главным образом вследствие скольжения зерен относительно друг друга, так как связь между ними слабее, чем прочность самих зерен.
В результате ковки зерна металла вытягиваются в направлении течения металла, что ведет к образованию мелкозернистой строчечной структуры (чем мельче зерна металла, тем он прочнее). Одновременно вытягиваются неметаллические включения, что можно наблюдать даже невооруженным глазом.
Размеры зерна, а следовательно, и прочностные свойства металла- в значительной степени определяются температурным режимом ковки. Поэтому ковать металл следует в определенном интервале температур, чтобы измельченные в процессе деформирования зерна затем снова не выросли под действием высокой остаточной температуры. Каждый кузнец, чтобы получить из стали качественное изделие и придать ему соответствующие свойства с помощью термообработки, должен разобраться в диаграмме состояния железо - углерод. Рассмотрим фрагменты диаграммы, на которой по оси ординат отложена температура сплава, по оси абсцисс - содержание углерода в процентах (рис. 1).
Рис.1. Диаграмма состояния железо - углерод
Выше линии GS все стали имеют структуру аугтенита - однородного твердого металла, состоящего из одинаковых по составу и строению зерен.
При нагревании углеродистых сталей до температуры ниже критической линии РS=723 градуса С в них не происходит изменений структуры.
Нагрев заготовок. Это важная и ответственная операция, от которой зависят качество изделия и стойкость инструмента. Ковку, как правило, проводят, нагрев металл до так называемой ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла.
Следует также учитывать, что при нагреве углеродистых сталей происходит выгорание углерода с поверхностного слоя изделия на глубину до 2-4 мм, ведущее к снижению прочности и твердости стали, к ухудшению ее закаливаемости.
Ковать заготовку следует только тогда, когда она равномерно прогреется. Для каждой марки стали имеется свой температурный интервал ковки, то есть определены температуры начала ковки Тн и ее конца Тк. В результате нагрева металла несколько выше температуры Тн металл приобретает крупнозернистую структуру, его пластичность снижается. Нагрев металла до еще более высокой температуры приводит к неисправимому браку - пережогу, в результате чего металл при ковке разрушается.
При ковке заготовок, нагретых ниже температуры Тн, возможно образование трещин. Поэтому при ковке следует помнить пословицу: «Куй железо, пока горячо». То есть ковать металл необходимо в температурном режиме Тн- Тк (заштрихованная зона на диаграмме состояния железо - углерод). Температуру нагретого металла можно определить по цветам каления и побежалости, а марки стали - по искре (табл. 1-3).
Топливо. Для нагрева заготовок кузнецы применяют различные виды топлива: твердое, жидкое и газообразное.
Чаще всего для нагрева заготовок в кузницах используется каменный уголь. Причем желательно, чтобы уголь был черного цвета, блестящий, размеры его кусков приблизительно должны соответствовать размерам грецкого ореха. Кузнецы так и называют такой уголь - орешек. Часто применяется и кокс, который имеет высокую температуру сгорания. Можно использовать и дрова лиственных пород деревьев (дуб, ясень, береза и др.). Однако самым хорошим топливом является древесный уголь, бывший основным кузнечным топливом вплоть до середины XVIII в.
В настоящее время в кузнечных цехах широко применяются электропечи и печи, работающие на жидком или газообразном топливе.
Горны и печи. Основа стационарного горна -стол, где устраивается очаг для нагрева заготовок. В кузнице горн обычно устанавливают по центру стены, противоположной входу (основной стены). Высота стола горна определяется ростом кузнеца, удобством переноса заготовки из горна на наковальню и принимается равной 700- 800 мм; обычные размеры поверхности стола 1×1,5 или 1,5×2 м. Если предполагается изготавливать крупные предметы, такие, как ворота, решетки, то горн устанавливают на некотором расстоянии от стены и стол делают увеличенных размеров. Поверхность стола горна выкладывается из кирпича, пиленого камня, железобетона. Постамент делается в виде ящика, стенки которого сложены из бревен, досок, кирпича или камня, а внутренность заполнена битым мелким камнем, песком, глиной, горелой землей.
Таблица 1. Зависимость цвета каления заготовки от температуры нагрева
Таблица 2. Определение температуры нагрева по цветам побежалости
Таблица 3. Определение марок стали по искре
Центральное место стола занимает очаг, или горновое гнездо (иногда предусматриваются два очага). Горн, предназначенный для художественной ковки, обычно делается с центральным расположением очага. Размеры гнезда определяются назначением горна и размерами нагреваемых, заготовок. Центральное гнездо имеет в плане круглую или квадратную форму размером 200×200 или 400×400 мм и глубиной 100-150 мм.
Рис.2. Устройство фурмы
Рассмотрим устройство и принцип действия обычной фурмы нижнего дутья (рис. 2). Воздух (от вентилятора или мехов) подводится через патрубок в корпус фурмы и через чугунную колосниковую решетку попадает в зону горения. Регулирование количества подаваемого воздуха осуществляется заслонкой. Для очистки корпуса фурмы от золы и других отходов горения предназначена донная крышка.
Для создания пламени различного вида применяют колосниковые решетки с определенными формами отверстий для прохода воздуха. Так, равномерно расположенные круглые отверстия способствуют образованию цилиндрического факельного пламени, щелевые отверстия - узкого и удлиненного.
Над стационарным горном для сбора и отвода из кузницы дыма и газов устанавливается вытяжной зонт. Размеры нижнего входного отверстия зонта обычно соответствуют размерам стола горна. Зонты, как правило, изготовляют из листового железа толщиной 0,5 - 1,5 мм.
Рис.3. Оборудование для нагрева заготовок: стационарный металлический горн (слева): 1-вытяжная труба; 2-зонт; 3-бачок с водой для охлаждения инструмента; 4-рычаг для регулирования подачи воздуха; 5-воздухопровод; 6-заслонка; 7-конический наконечник; 8-фурма; 9-литой стол; 10-очаг; типы зонтов (справа): а,б-дымоход в стене; в-наружный боковой дымоход; г-наружный центральный дымоход
Как правило, зонты укрепляют над горном на высоте 500-600 мм от стола (рис. 3). Однако не всегда такая высота расположения зонта способствует максимальному удалению отходящих газов. Поэтому для лучшего улавливания дыма высоту зонта приходится определять опытным путем, учитывая особенности горна, например силу дутья.
В некоторых случаях зонты оснащаются опускающимися крыльями. Недостаток металлических зонтов - быстрое их прогорание.
Рис.4. Стационарный горн с кирпичным зонтом (слева): 1-бачок с водой; 2-водоохлаждаемая фурма; шахтный газовый горн (справа)
Более надежны и долговечны зонты, сложенные из огнеупорного кирпича (рис. 4). Однако такие зонты значительно тяжелее металлических, и для их устройства необходима металлическая рама из уголков или швеллеров, а иногда и дополнительные подпорки по углам.
Переносные горны применяются для нагрева заготовок небольшого размера. Переносной горн состоит из металлической рамы, на которой сверху крепится стол с очагом и вентилятором для подачи воздуха. Вентилятор приводится во вращение от ножной педали. Можно для нагрева заготовок использовать паяльную лампу, которую ставят в небольшую ямку, а рядом складывают печурку из огнеупорного кирпича (рис. 5).
Рис.5. Переносные горны с паяльной лампой
Заготовки закладывают в щель между кирпичами. Или же кирпичи ставят на торец, на них кладут колосниковую решетку, а на нее устанавливают печурку из четырех кирпичей, в которую засыпают уголь. Снизу размещается паяльная лампа с патрубком.
Рис.6. Переносной горн с пылесосом
Конструкция легкого переносного горна с бытовым пылесосом показана на рис. 6. Постамент горна сварен из уголков, а верхняя часть стола выложена из огнеупорного кирпича. На верхние горизонтальные уголки кладется фурма с зольником. На расстоянии 150 мм от фурмы к зольнику приваривают патрубок внутренним диаметром 30 мм, который соединяют с шлангом пылесоса. При этом необходимо иметь в виду, что шланг вставляется в этом случае не в нижнее, а в верхнее (нагнетающее) гнездо пылесоса. Нижнюю чашку пылесоса с фильтром снимают, а пылесос устанавливают на подставку. В тех случаях когда отсутствует электричество для привода вентилятора, можно использовать мехи.
Клинчатые мехи двойного действия дают спокойное дутье, в результате чего создается ровное пламя и заготовки нагреваются равномерно (рис.7).
Рис.7. Клинчатые мехи
В современных кузницах для дутья применяют различные вентиляторы с электроприводом.
РАБОЧЕЕ МЕСТО КУЗНЕЦА, ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Для кузнечных работ необходимо большое число разнообразных инструментов и приспособлений. Основной опорный кузнечный инструмент-наковальня (рис. 8).
Рис. 8. Наковальни и шпераки: а - безрогая, однорогая и двурогая наковальни (1 - лицо; 2 - квадратное отверстие; 3 - хвост; 4 - скобы; 5 - стул; 6 - лапы; 7 - конический рог; 8 - незакаленная площадка; 9 - круглое отверстие); 6 - шпераки (1 - вставляемый в наковальню; 2 - вбиваемый в землю; 3 - для мелких работ); в - переносная наковальня; г - наковальня, укрепленная на стуле
Современные наковальни изготовляют из стали 45Л методом литья массой от 10 до 270 кг. Наковальни бывают разных типов: безрогие, однорогие, двурогие. Наиболее удобна и универсальна в работе так называемая двурогая наковальня, приведенная на рис. 8, а (справа). Верхняя горизонтальная шлифованная плоскость у наковальни называется лицом, или наличником, на ней выполняются все основные кузнечные работы. Боковые грани наковальни образуют с лицевой поверхностью угол 90°, ребра наковальни должны быть довольно острыми, без сколов и заминов. На ребрах проводят гибку и раздачу материала, а также некоторые вспомогательные операции.
Конический рог наковальни предназначен для радиусной гибки полос и прутков, а также для раскатки и сварки кольцевых заготовок.
С противоположной стороны от рога расположен хвост, используемый для гибки и правки замкнутых прямоугольных изделий. В районе хвоста квадратное отверстие размером 35×35 мм, которое применяется для установки подкладного инструмента - нижняков. Около рога расположено круглое отверстие диаметром 15-25 мм для пробивки отверстий в заготовках.
Снизу у наковальни лапы, необходимые для крепления наковальни (с помощью скоб) к деревянному стулу или металлической подставке. В качестве стула обычно используют массивный чурбан или пень (дубовый, кленовый, березовый) диаметром 500-600 мм. Когда нет возможности подобрать необходимый чурбан, то берут металлическую или деревянную бочку, набивают песком, глиной, землей, хорошо утрамбовывают, сверху кладут толстую деревянную прокладку, на которую и крепят наковальню.
Легкие переносные (походные) наковальни имеют специальные ножки.
Наковальни продаются в хозяйственных магазинах. Если наковальню купить не удалось, то на первое время ее можно заменить куском рельс или массивным прямоугольным металлическим бруском.
Большое внимание следует уделить установке стула, который должен стоять вертикально и не вибрировать. Для этого стул закапывают на глубину не менее 0,5 м, а землю вокруг него хорошо утрамбовывают. Высота стула зависит от роста кузнеца и обычно составляет 600-700 мм. Самая удобная для работы высота, когда кузнец, стоящий рядом с наковальней, не наклоняясь, достает до наличника слегка согнутыми пальцами.
Качественная наковальня издает высокий и чистый звук при легком ударе молотком, а молоток при этом отскакивает со звоном.
Для мелких работ кузнецы применяют наковальни
небольших размеров или специальные наковальни -
шпераки (рис. 8, б). Одни шпераки устанавливаются
своими четырехгранными хвостовиками в
квадратное отверстие наковальни, другие, имеющие
удлиненную вертикальную стойку, вбиваются
заостренным концом в деревянный чурбан или в землю.
Рис. 9. Ударный инструмент: 1-с шаровым задком; 2,4-с клиновидным односторонним задком; 3,6-с двусторонним продольным задком; 5-с двусторонним поперечным задком
К ударному инструменту относят молотки-ручники, боевые молоты и кувалды (рис. 9). Ручник - основной инструмент кузнеца, с помощью которого он кует небольшие изделия или управляет процессом ковки с молотобойцами.
Обычно ручники имеют массу 0,5-2 кг, но часто кузнецы применяют и более тяжелые молотки массой до 4-5 кг. Рукоятки ручников делают из древесины лиственных пород деревьев (граба, клена, кизила, березы, рябины, ясеня). Рукоятки должны быть гладкими, без трещин, удобно лежать в руке, длина их 350-600 мм.
Боевые молоты -это тяжелые молотки массой 10-12 кг, которыми молотобойцы работают двумя руками. Головки боевых молотов бывают с односторонним клиновидным задком, а также с двусторонним задком (продольным или поперечным). Нижняя рабочая поверхность головки (бой) предназначена для основной ковки, а верхний клиновидный задок - для разгона металла вдоль или поперек оси заготовки. Рукоятка молота изготовляется из тех же пород деревьев, что и у ручника; длина рукоятки подбирается в зависимости от массы головки молота, роста молотобойца и достигает 70-95 см.
Кувалда - тяжелый (до 16 кг) молот с плоскими бойками применяется при тяжелых кузнечных работах, где требуется большая ударная сила.
Все ударные инструменты должны быть максимально надежны, при этом особое внимание уделяется креплению рукоятки с головкой. Форма отверстия в головке молота - всада, куда вставляется рукоятка, - делается эллипсообразной и имеет двусторонний уклон 1:10 от середины к боковым граням. Это облегчает всаживание рукоятки в головку молота и обеспечивает надежное ее закрепление после забивки клина. Практикой установлено, что самыми надежными являются металлические заершенные клинья, которые входят на глубину, равную 2/3 ширины головки молота, и забиты под углом к продольной оси кувалды (молота).
При работе боевыми молотами используют три вида ударов: легкие (локтевые), средние, или плечевые (удар с плеча), сильные (навесные), когда молот описывает в воздухе полный круг. Навесными ударами работают молотобойцы при проковке заготовок большой массы и при кузнечной сварке массивных деталей (рис. 10).
Для улучшения качества изготовляемых изделий и повышения производительности кузнецы часто применяют различный подкладной инструмент, устанавливаемый под молот или на наковальню. Для работы под молот используются простые и фасонные кузнечные зубила, пробойники, гладилки и раскатки (рис. 11). На наковальню устанавливаются подсечки, конусные оправки, вилки для гибки, гвоздильни, различные скобы и приспособления для специальных видов ковки.
Рис. 11. Подкладной инструмент: а-зубила (1-для поперечной рубки холодного металла; 2-для поперечной рубки горячего металла; 3-для продольной рубки; 4-для рубки по радиусу; 5-для фасонной рубки); б-пробойник (изготовляют с круглым, квадратным и другими сечениями бородки); в-прошивни (1-конические; 2-цилиндрические); г-гладилки; д-раскатка
Применяется и парный подкладной инструмент, к которому относятся обжимки, подбойники, гвоздильни с шляпочными молотками, специальные штампы для фигурных изделий.
Рукоятки подкладного инструмента делают из дерева, толстой проволоки или упругого троса. Длина рукояток 500- 600 мм. Деревянные рукоятки забивают во всад головки не расклинивая. Это делают для того, чтобы вибрация и удары не передавались через рукоятку. Проволочную рукоятку закручивают вокруг головки в горячем состоянии, а рукоятку из троса заклинивают и запаивают во всаде.
Рассмотрим некоторые особенности подкладного инструмента..
Начнем с подкладного инструмента под молот. Зубила кузнечные подразделяются на зубила для рубки нагретых и холодных заготовок. Зубила для холодной рубки делают более массивными, с углом заточки ножа 60°, ножи у зубил для горячей рубки делаются более тонкими, с углом заточки 30° (рис. 11, а).
Форма ножа у зубил для художественной ковки делается либо прямолинейной, либо с кривизной в одной плоскости (или даже в двух плоскостях).
Зубила с прямым ножом изготовляют как для поперечной рубки, так и для продольной, с односторонней заточкой или двухсторонней. Нож зубила для поперечной рубки расположен параллельно оси рукоятки, а нож зубила для продольной рубки - перпендикулярно ручке. Односторонняя заточка зубила применяется в том случае, когда требуется получить срез с перпендикулярным торцом, а если у изделия допускается наклонный торец или нужна фаска, то необходимы зубила с двухсторонней заточкой. Зубила с притупленным ножом используют для нанесения различных орнаментов на изделия.
Зубила с кривизной ножа в горизонтальной плоскости служат для вырубки из листового материала различных криволинейных элементов, например цветов, акантовых листьев.
Фасонные зубила с двойной кривизной ножа применяются для вырубки каких-либо элементов из объемных заготовок.
Кузнецы при работе зубилом обязаны иметь в виду следующее: чтобы нож не тупился, под заготовку необходимо подложить прокладку (железный или медный лист). Кстати, прокладка предохранит лицо наковальни от повреждения.
При отрубке от заготовки части следует соблюдать некоторые правила. Так, начальные и завершающие удары по зубилу нужно наносить весьма осторожно: вначале - чтобы зубило правильно врезалось в заготовку, в конце - чтобы отрубаемая часть не улетела и не поранила кого-либо. Место, где производится отрубка, необходимо огородить сеткой.
Пробойники предназначены для пробивки отверстий, различных углублений в сравнительно тонких заготовках и для орнаментации изделий. В зависимости от формы пробиваемых отверстий сечение бородки (рабочей части пробойника) может быть круглым, овальным, квадратным, прямоугольным или фасонным (рис. 11, 6)..
Для пробивки отверстий в толстых заготовках применяют прошивни и специальные пуансоны, которые отличаются от пробойников тем, что не имеют рукояток и удерживаются клещами (рис. 11, в).
Из кузнечной практики известно, что для облегчения извлекания прошивня из пробиваемого отверстия в предварительно намеченное углубление подсыпают немного мелкого угля (в процессе прошивки газы, образующиеся из угля, способствуют выталкиванию инструмента).
Гладилки служат для выравнивания неровностей на поверхности поковки после обработки ее молотом. Гладилки бывают с плоскими и цилиндрическими рабочими поверхностями различных размеров и формы. Для выравнивания больших плоскостей обычно применяют гладилки с рабочей поверхностью размером 100×100 мм, для выравнивания небольших поверхностей - гладилки размером 50×50 мм. Гладилки с цилиндрической поверхностью необходимы для выравнивания галтелей и радиусных поверхностей (рис. 11, г.].
Раскатки предназначаются для ускорения раздачи (удлинения) металла вдоль и поперек оси заготовок, а также для выбивания цилиндрических пазов на заготовках и для орнаментации изделий (рис. 11, д).
Познакомимся с подкладным инструментом, установленным на наковальню. Такой инструмент снабжается хвостовиком квадратного сечения, который вставляется в соответствующее гнездо в наковальне (рис. 12).
Рис. 12. Подкладной инструмент, устанавливаемый на наковальне: 1-просечки; 2-конусные оправки; 3-вилка; 4-6-оправки
Подсечки применяют для рубки заготовок при помощи ручника. Заготовку накладывают на лезвие подсечки и, ударяя по ней ручником, отрубают необходимую часть. Угол заточки лезвия подсечки 60°. Следует помнить, что рубку заготовки нельзя доводить до конца, чтобы не испортить лезвие подсечки. Вначале проводят глубокую подрубку заготовки, а окончательное отделение части заготовки производят на краю наковальни легким ударом ручника.
Конусные оправки служат для расширения отверстий в поковке, раздачи колец и выполнения гибочных операций.
Вилки используют для гибки и завивки заготовок. Кроме того, к подкладным инструментам относятся различные оправки для ковки уклонов, гибки и кузнечной сварки звеньев цепи.
Рис. 13. Парный подкладной инструмент: а-обжимки (1-3) и подбойка (4); б-приспособления для высадки гвоздей, болтов, заклепок
Парный подкладной инструмент включает в себя нижний инструмент (нижних), который хвостовиком квадратного сечения вставляется в отверстие наковальни, и верхний инструмент (верхняк), имеющий рукоятку для держания (рис. 13, а).
К этой группе относят обжимки (для придания предварительно откованной заготовке правильной цилиндрической, прямоугольной или многогранной формы) и подбойки (для продольной или поперечной раздачи металла). Для специальных художественных работ применяются особые штампы с рельефами типа листьев, пик, розеток и т. п..
К подкладному инструменту можно отнести и гвоздильную плиту со специальными сквозными отверстиями разных размеров для высадки головок гвоздей, болтов и закрепок (рис. 13, б).
Для придания головке гвоздя, болта или заклепки необходимой формы (сферы, призмы, квадрата, шестигранника) применяют специальные шляпочные молотки.
Большую помощь при ковке художественных изделий окажет и массивная стальная плита - форма размером в плане примерно 300×400 мм и толщиной 150-200 мм, по четырем боковым граням которой имеются углубления различной конфигурации и размеров: полукруглые, треугольные, прямоугольные и т.д. Плита необходима при ковке различных фасонных элементов и применяется вместо подкладных штампов. На торцовых поверхностях формы имеются сквозные круглые, квадратные, треугольные и фасонные отверстия для пробивки отверстий при помощи специальных пробойников или пуансонов (рис. 14).
Для изготовления крупных художественных изделий типа оград, балконных решеток, козырьков, подъездов понадобится большая и толстая плита, на которой производятся сборка и правка изделий. В плите предусматриваются сквозные отверстия для установки штырей, болтов, упорных угольников и различных приспособлений для фасонной гибки профилей, сборки конструкций и других технологических операций.
Сборку художественных изделий сложной формы (с выпуклой поверхностью) удобно производить на плитах с соответствующей формой поверхности. Для сварки крупных изделий необходимо иметь специальные стеллажи.
Для работы с раскаленным металлом, конечно же, необходимы клещи. По форме губок клещи делятся на продольные, поперечные, продольно-поперечные и специальные. Кузнечные клещи должны быть легкими, с пружинящими рукоятками, для надежного удержания поковок во время работы рукоятки клешей могут стягиваться специальным кольцом - шпандырем (рис. 15, а).
Рис. 15. Кузнечные клещи (а) и стуловые тиски (б): 1-рукоятка; 2-зажимное кольцо; 3-заклепки; 4-губки; 5-заготовка; 6-петля
Если клещи плотно не захватывают заготовку, то губки клещей нагревают в горне и, захватив ими заготовку, обжимают ручником..
Для зажима раскаленных заготовок служат стуловые
тиски (рис. 15,б) и различные струбцины. Крепятся
такие тиски мощными шурупами, болтами или заклепками
на основной опоре слесарного верстака или на
отдельном стуле - массивном бревне, хорошо
закрепленном в полу кузницы. Верхний уровень губок
обычно располагают на высоте 900 - 1000 мм от уровня
пола..
Для измерения заготовок и изделий в кузнице применяют стальные линейки длиной 250, 500 и 1000 мм, металлические метры, штангенциркули, угольники и др. Кроме того, кузнецы-художники при выполнении массовой продукции широко используют различные шаблоны и калибры, изготовленные из проволоки и листовых материалов (рис. 16).
Рис. 16. Контрольно-измерительный инструмент: а-штангенциркуль; б-кронциркули; в-нутромеры; г-комбинированный измерительный инструмент
Для ухода за горном кузницы понадобятся угольная лопата, кочерга, пика или ломик для пробивки спекшегося угля, метелка для очистки горна от мелкой угольной и шлаковой пыли, брызгало для смачивания угля при спекании купола (шапки) над очагом, щипцы для угля..
Необходимо отметить, что весь необходимый для ковки инструмент должен располагаться на специальном столике в непосредственной близости от рабочего места кузнеца. Высота стола 600-800 мм.
Кроме основного и вспомогательного инструмента, в кузнице всегда размещается ящик для сухого песка, стойка для хранения инструмента, емкости для воды, ящик для угля, стеллажи для хранения инструмента и металла, верстак для слесарной обработки изделий и т. д.
Хорошо, когда мастерская кузнеца-художника просторная, светлая, включает в себя несколько комнат для отдельных видов работ: эскизно-графических, слесарно-сборочных и кузнечно-сварочных. Кроме этого, желательно помещение для складирования материала, различных полуфабрикатов и др.
Для эскизно-графических работ понадобятся большие столы, так как некоторые элементы приходится прорисовывать в натуральную величину, кульман для вычерчивания отдельных узлов и деталей, а также различные подставки для планшетов, шкафы для хранения эскизов и рисунков.
Помещение для слесарно-сборочных работ снабжается слесарным верстаком с тисками, сверлильным станком, точилом и другим оборудованием, необходимым для сборки и отделки кованых изделий.
У него есть свои плюсы и минусы, ограничения связанные со временем, возможностью переехать на учебу и так далее, если вас интересуют заведения, по следующей ссылке .
Вариант 2 — устроиться учеником кузнеца
Недавно получил письмо от посетителя сайта о кузнечном деле, оно касалось обучения на кузнеца. А точнее того, где обучиться кузнечному делу. Видно, что ковка интересует людей и есть люди, которые хотят работать кузнецами. Поэтому решил написать этот пост о том, где найти обучение кузнечному делу. Думаю, что мой ответ на письмо может помочь не только Андрею, но и всем, кто хочет стать кузнецом.
Времени писать много нет, поэтому цитирую переписку.
Здравствуйте, Алексей Валерьевич.
Очень нравится работать с металлом, но к сожалению, овладеть этим ремеслом очень сложно.
Большая просьба к Вам- не подскажете ли Вы где можно отучиться на кузнеца и освоить художественную ковку, берут ли в ученики по этой специальности?
Заранее благодарен, с уважением.
Радует, что есть люди, которые хотят стать кузнецами. Ответил:
Здравствуйте, Андрей!
Я получил от Вас письмо с вопросом и с удовольствием отвечаю.
По поводу обучения на кузнеца- если Вас интересует конкретное учебное заведение, то вряд-ли я могу Вам помочь, так как даже не знаю, где Вы живете, в каком регионе. Но подскажу Вам более практичный путь: найдите в Вашей местности кузницу и попробуйте устроиться учеником кузнеца. Пусть даже на невысокую зарплату. Так я поступил 12 лет назад и не жалею. Это гораздо более практично, чем изучать теорию. С мастерами своего дела можно работать и узнавать разные тонкости не только из их уст, но и наблюдая, как они работают.
А если в вашей местности нет кузниц(хотя тогда тем более, там нет учебных заведений по ковке)- тогда учитесь сами, например вместе со мной на моем сайте сайт. Я ведь сам осваиваю художественную ковку в домашних условиях, имея некоторый опыт промышленного кузнеца и совсем небольшой опыт в художественном кузнечном деле. О своих делах пишу в блоге и еще на мой сайт заходят нередко умелые кузнецы и тоже делятся своим опытом.
Вариант 3 — самоучка
Если первый и второй вариант не подошли, нежелательны или невозможны, то есть третий — учиться самому по книгам и интернету.
На самом деле, сделать кузницу несложно. Можно при желании что-то ковать, оборудовав место в гараже, сарае, под навесом. Смотрите . Если у вас есть дача или частный дом, то можно заниматься ковкой и во дворе. , обзавестись молотком и вперед. Многие приспособления кузнец делает сам, и вы сделаете, с помощью и . Если есть вопросы или сомнения, спрашивайте, поможем советом.
На нашем сайте есть много материалов по данной теме:
- Рубрика « » содержит много материалов по теории и практике кузнечного дела.
- Рубрика « » рассматривает подробно изготовление конкретных кованых изделий (инструмента и художественной ковки).
- Рубрика « » учит азам от простого к сложному, кузнечного ремесла.
Если вы хотите самостоятельно научиться ковке, оборудовать кузницу своими руками, но испытываете затруднения, неуверенность, то можете
Архитекторы и дизайнеры часто в своей работе используют кованые элементы. Ажурные металлические решетки, закрывающие камины, или красивые балясины на лестнице смотрятся изысканно и благородно.
Если знать, как выполнить ковку, и научиться этому ремеслу, то можно самому создавать оригинальные изделия.
Такое занятие подходит для всех, кому по душе заниматься физической работой и кто готов познакомиться с технологией и особенностями выбора металла.
Что нужно знать о ковке?
Ковка представляет собой процесс обработки специальной заготовки. Ее цель — придать металлу требуемые размеры с формой. Различают горячую ковку и холодную.
Мастеру нужно познакомиться с обеими разновидностями, чтобы знать достоинства и недостатки каждой.
Горячий метод ковки
При горячем способе металлическую заготовку сильно нагревают. В результате металл становится пластичным. Горячая ковка придает заготовке нужные габариты и желаемую форму. Мастеру доступны разнообразные варианты работ.
У нагрева металлической заготовки имеются и свои минусы. Прежде всего, необходимо обустроить специальное помещение. Потребуется купить кузнечный горн, для которого придется покупать топливо.
Необходимо соблюдать правила пожарной безопасности, важно, чтобы мастер знал, как работать с огнем.
Имея представление о температурных режимах, используемых в процессе ковки, без труда можно выбрать нужный вид ковки.
Холодный метод ковки
Холодная ковка – это трудозатратный процесс. Чтобы добиться от металлической заготовки той формы, которая требуется, ее изгибают, опрессовывают и сваривают. Техника выполнения немного проще по сравнению с горячим способом.
Для мастерской не требуется много места, а для ее обустройства не понадобится приобретать специальный горн, достаточно купить станок для ковки.
Процесс изготовления изделия предполагает работу с заготовками-полуфабрикатами. Если была допущена ошибка, то исправить ее невозможно.
Выбираем металл
Для ручной ковки подходят металлы, обладающие определенными свойствами. Чем пластичнее металл, тем легче изменить его форму. Однако пластичность неразрывно связана с прочностью.
Увеличение показателя одной характеристики неизбежно влечет за собой уменьшение другой. Покупая заготовку, мастер должен точно знать, какой у нее состав.
Декоративные элементы ковки мастера делают из меди, стали, дюралюминия или латуни. Кроме того, могут также использоваться сплавы. Информацию о металлах, которые легко поддаются ковке, можно найти в Марочнике Стали и Сплавов.
Какие для ковки нужны инструменты?
Инвентарь варьируется в зависимости от способа ковки. Кузнечный горн с наковальней, молоты с клещами понадобятся для горячей ковки.
Для холодного способа нужен инструмент «Гнутик», позволяющий изгибать заготовку под углом, и станок «Улитка» для ковки, который можно сделать своими руками. Последний станок позволяет создавать элементы декора с формой в виде спирали.
Обратите внимание!
Кроме базовых инструментов для холодного способа могут дополнительно использоваться «Фонарик», «Волна», «Твистер», станок для колец и другие.
Современный рынок предлагает промышленные станки, предназначенные для выполнения технологических операций. На фото ковки можно видеть изделие, сделанное на станке «Мастер 2» от компании MAH.
Ручная ковка
Чтобы заготовка приобрела нужную форму, мастер должен применять в своей работе разные приемы и методы. Понадобится приобрести различные инструменты и овладеть разными технологиями.
Холодный способ ковки не требует от мастера приложения особых усилий. В работе выделяются следующие этапы:
- создание чертежа или выполнение эскиза декоративного элемента;
- закупка заготовок;
- процесс ковки.
Сегодня чертеж можно сделать с помощью компьютерной программы самостоятельно или заказать профессионалам. Проект позволит до начала работы вычислить, сколько нужно приобрести металлических заготовок.
Обратите внимание!
Основные кованые элементы представлены следующими группами:
- Лапки. Концу металлического прута придается определенная форма.
- Завитки. Концы прута могут быть загнуты в одну или две стороны.
- Кольца. Элементы декора изготавливаются из прутьев с квадратным или круглым сечением.
- Торсион. Для него характерно винтовое скручивание по оси.
Используются 3 общепринятые технологии: вытяжка, гибка и закручивание.
- Вытяжка позволяет увеличивать длину металлической заготовки, уменьшая значение ее сечения.
- Гибка дает возможность загибать любую часть заготовки под углом.
- Закручивание – технология, при которой заготовку скручивают по оси. Для закручивания используется станок «Твистер».
Все элементы собираются вместе и закрепляются с помощью сварки. Эти операции выполняются на специальном столе. Самодельная ковка холодным способом не требует особых навыков.
Фото ковки своими руками
Обратите внимание!
Кузница. Это место, где мастер выполняет все кузнечные работы. Оптимально, когда кузница представляет собой отдельное просторное помещение, на 10-15 метров удаленное от жилища. Но если такого помещения нет, то для начала можно устроить крытый навес во дворе и оснастить его самыми необходимыми приспособлениями. Самые необходимые приспособления включают в себя кузнечный горн, наковальню, стол для выполнения кузнечных работ, слесарный верстак, подставка или стеллаж для кузнечного и слесарного инструмента, равно как и сам кузнечный и слесарный инструмент, бак с холодной водой .
Пригодиться в кузнице могут точило, сварочный аппарат, давильные прессы. Основа оснащения кузницы - горн. По сути дела, горн - это простейшая печь для нагрева кузнечных заготовок и прогрева поковок в процессе работы. Топливом для гона является каменный или древесный уголь. В отличие от обычной печи горн имеет открытую топку и принудительную подачу воздуха, осуществляемую при помощи разных приспособлений.
В старинных кузницах устанавливали монументальные сооружения - стационарные горны. Вначале ставили деревянный сруб высотой по пояс и плотно набивали его горелой землей, песком, битым мелким камнем или глиной. В середине сруба делали углубление (горнило) и сбоку подводили к нему толстую чугунную или медную трубу (фурму). Другой конец фурмы соединяли с мехами (рис.81). Воздух из мехов подавался через фурму в горнило к горящим в нем углям. Этот процесс и есть дутье. Чем сильнее поток воздуха, тем выше становилась температура в горниле. Выкладывали классические кузнечные горны и из кирпича.
Если у вас есть возможность, постройте горн. Он прослужит очень долго. Конечно современный горн, даже если он построен по принципу классического, будет выглядеть немного иначе.
Горн в кузнице устанавливают по центру стены, противоположной входу. Постамент стола выполняется так же, как у классического горна. Это может быть и деревянный сруб, и кирпичный постамент, заполненный изнутри песком, глиной и пр. Оптимальная высота стола - 70-80 см., а размеры сторон достигают 1,5-2 метров и даже больше, если стол устанавливается с расчетом на изготовление крупных изделий вроде оград. Поверхность стола горна выкладывают из огнеупорного кирпича, железобетона, пиленого камня. В центре стола располагают очаг или так называемое горновое гнездо. Оно может иметь круглую или квадратную форму размером 20х20 или 40х40 см при глубине 10-15 см. В это отверстие вставляется фурма. Она представляет собой толстостенный резервуар, сверху накрытый подовой доской. Сбоку к фурме приваривают патрубок - отрезок трубы из тугоплавкой стали. Противоположный конец патрубка соединяют с нагнетающим устройством (вентилятором, нагнетающим гнездом пылесоса, компрессора или мехами). Воздух от нагнетающего устройства через патрубок подводится в корпус фурмы, а затем через подовую доску попадает в зону горения. От конфигурации отверстий подовой доски зависит вид пламени. Так, равномерно расположенные круглые отверстия дают цилиндрическое факельное пламя, а щелевые отверстия (в том числе и обычная печная колосниковая решетка) - узкое и удлиненное пламя.
Разжигают кузнечный горн следующим образом. В горнило на подовую доску насыпают тонкий слой угля, сверху кладут слой стружек и мелких древесных щепок, смоченных керосином. Сверху укладывают немного сухих дров. На горящие дрова насыпают еще один слой угля и начинают дутье. Как только уголь раскалится докрасна, можно начинать нагрев заготовок. Периодически уголь сбрызгивают водой, чтобы сверху образовалась корочка, удерживающая внутри горящей массы высокую температуру. Зола от перегоревших дров и угля просыпается в фурму. Периодически фурму очищают от золы. Для этого дно фурмы оснащают так называемой донной крышкой.
Постамент кузнечного стола можно собрать из стальных уголков, соединив их сваркой или болтами так, чтобы верхние уголки для плоскости стола были развернуты ребрами вверх. В образовавшуюся раму укладывают толстый железный лист с отверстием для фурмы. Остальное пространство стола закладывают кирпичом или другим материалом, как и в первом случае.
Для нагрева заготовок можно использовать и паяльную лампу . Ее устанавливают в заранее приготовленную ямку, а рядом складывают небольшую печь из огнеупорного кирпича. Можно соорудить конструкцию, в которой паяльная лампа будет располагаться под печью, давая кузнецу больше свободы в перемещениях. Для этого кирпичи ставят на торец, укладывают на них колосниковую решетку, а на нее устанавливают в виде печи четыре кирпича. В это углубление засыпают уголь. Паяльную лампу с помощью патрубка подводят под колосниковую решетку. Заготовки в этом случае закладывают в щель между кирпичами. Использовать такую печь можно лишь для заготовок небольшого размера.
Над горном надо обязательно сделать горновой кожух. Это обычная вытяжка для отвода образующихся во время работы вредных газов. Размеры нижнего входного отверстия кожуха соответствуют размерам кузнечного стола. Укрепляют вытяжку на высоте 50-60 см от рабочей поверхности стола. Вообще, чем ниже установлена вытяжка, тем эффективней она работает. Если в соответствии с вашим ростом можно понизить уровень входного отверстия вытяжки, сделайте это. Лучший вариант горнового кожуха - закрепленная металлической рамой вытяжка, выполненная из огнеупорного кирпича. Можно сделать кожух из листового железа толщиной 0,5-1,5 мм. Главный недостаток металлических кожухов - быстрое прогорание (окисление под воздействием высокой температуры и газов с последующим разрушением).
Оптимальный вариант - устройство кузницы в отдельном помещении. Как уже говорилось, горн устанавливают в центре стены, противоположной входу. Наковальню размещают на расстоянии 1-2 метра от горна, чтобы ее конический рог находился слева от кузнеца, стоящего спиной к горну. Вокруг наковальни должно быть достаточно пространства для свободных перемещений кузнеца и, при необходимости, работы молотобойца. Между наковальней и горном располагают бочку с водой для охлаждения поковок и инструмента. Вода пригодится и в момент пожарной опасности. Чтобы вода в бочке была постоянно холодной, ее на 2/3 зарывают в землю. Рядом с наковальней должен быть столик для кузнечного инструмента. Чтобы он занимал меньше места, его можно сделать двухъярусным - на верхней плоскости размещают инструмент, которым пользуются часто, на нижней полке менее ходовой. У соседней стены размещают кузнечные тиски, на которых производят высадку, гибку, скручивание. Рядом с тисками - слесарный верстак. В углах располагают ящики с углем, дровами, песком.
Материалы. Основной материал, который используют в своем деле кузнецы - сталь. Общеизвестно, что сталь - это сплав железа с углеродом. По доле углерода в сплаве стали делятся на низкоуглеродистые (до 0,25% углерода), среднеуглеродистые (0,25-0,6%) и высокоуглеродистые (0,6-2%). Повышение содержания углерода в стали увеличивает ее твердость и закаливаемость, но снижает пластичность и ковкость. Для улучшения физико-механических свойств сталей в них вводят различные добавки. Это могут быть никель, мышьяк, медь, фосфор, сера и др. Причем содержание добавок в сплаве четко контролируется, ведь при превышении некоторого порога вместо улучшения качества можно получить обратный эффект. Особенно важно не допустить превышения содержания в сплаве серы и фосфора. Чем меньше в стали этих примесей, тем выше ее качество.
В зависимости от химического состава стали делят на углеродистые и легированные. Углеродистые в свою очередь подразделяются на стали обыкновенного качества, качественные углеродистые стали и стали специального назначения. Благодаря своей пластичности, для кузнечных работ хорошо подходят стали обычного качества с содержанием углерода от 0,1 до 0,3%. Эти стали хорошо свариваются, легко режутся. Маркировки таких сталей Ст0, Ст1, Ст2. В принципе, вполне удовлетворительно и качество сталей Ст3-Ст6. Чаще всего они встречаются в виде проволоки, прутков, полос и листов. Наиболее доступным источником нужной стали является металлолом. При этом имейте в виду, что из стали Ст0 чаще всего изготовляют строительную арматуру, из стали Ст1 - сварочные конструкции, из стали Ст2 и Ст3 - железнодорожные костыли, болты, гайки, гвозди.
Название "углеродистые качественные стали" подразумевает пониженное содержание вредных примесей и, как следствие, повышение качества и улучшение механических свойств. Лучше всего для ковки подходят качественные стали марок Ст10 и Ст15 (0,10 и 0,15% углерода соответственно).
Из углеродистых инструментальных сталей изготавливают различные инструменты. Маркировка этих сталей начинается с буквы "У", после которой цифрами проставляют содержание углерода в десятых долях процента. Например, стали марки У9 содержит 0,9% углерода. Инструментальную сталь также можно использовать в изделиях, материалом для которых послужит какой-нибудь пришедший в негодность инструмент.
Легированные стали в обязательном порядке содержат добавки, нацеленные на придание стали тех или иных качеств. Например, уже упоминавшийся никель придает стали прочность и твердость, повышает устойчивость к коррозии. Вольфрам и ванадий увеличивают жаропрочность и притормаживают образование окалины при нагреве стали до высоких температур. Кремний придает упругость. Легированные стали, в зависимости от приобретенных в результате легирования свойств, применяются в конструкциях, которые должны выдерживать серьезные физико-механические или физико-химические нагрузки. Изготавливают из них и разнообразные инструменты. Из цветных металлов в кузнечном деле используют в основном медь и ее сплавы (латунь, бронзу), а также алюминий и его сплавы.
Хорошо, если в руки попадают заводские материалы с проставленной маркировкой. А если работать придется с металлом, переработанным из металлолома? Как определить его марку? Все, что вам потребуется, - это точильный круг. Дело в том, что мелкая металлическая стружка, образующаяся при обработке металла на точильном круге, дает сноп искр, совершенно уникальный для каждого металла (сплава). По характерным особенностям искр и определяют, с каким металлом имеют дело. Поскольку внешний вид меди, латуни, бронзы, алюминия и его сплавов узнаваем достаточно легко, затруднения может вызвать лишь определение марки стали.
Низкоуглеродистая сталь, содержащая приблизительно 0,1-0,2% углерода, выбрасывает из-под точильного круга искры, расходящиеся веером в виде слегка изогнутых черточек желто-соломенного цвета с утолщением в середине и на конце. С повышением содержания углерода, основной рисунок искр остается прежним, но вокруг веера возникает все больше ярких звездочек. Например, сноп искр стали с содержанием углерода 0,5% имеет вид такого же веера из слегка изогнутых черточек, но в районе среднего утолщения от снопа отделяется небольшое количество искорок, которые сверкают отдельными звездочками. Высокоуглеродистая сталь, в том числе и инструментальная, дает искры с обильными звездочками.
В таблице, помещенной ниже, сведены характеристики искр и звездочек наиболее употребляемых в кузнечном деле марок стали.
Цвета искр углеродистых сталей меняются в гамме оттенков соломенно-желтого и светло-желтого. У хромистой стали искры длинные. От основной ветки в разных направлениях отлетают короткие тонкие веточки искр со звездочками на конце. Цвет искр хромистой стали оранжево-красный. Искры вольфрамовой стали прерывистые, с небольшими утолщениями на конце.
Определение марки стали по искре
|
Марка стали |
Формы искр и звездочек |
|
Ст2, Ст3 |
Нити искр тонкие, с утолщениями в середине и на конце, разветвлений практически нет |
|
Ст4 |
Нити гуще, чем у сталей Ст2 и Ст3, разветвлений мало |
|
Ст5, Ст10 |
Нити острые, с утолщениями в середине и на конце, разветвлений мало, немного звездочек |
|
Ст15, Ст20 |
Нити той же формы, что и у Ст5, Ст10, но разветвлений и звездочек больше |
|
Ст20, Ст30 |
Концы нитей становятся тонкими, без утолщений, разветвлений и звездочек много |
|
У12 |
Мелкие густые звездочки |
|
Ст40, Ст45 |
Концы нитей острые, нити сильно разветвляются, звездочки круглые, густые |
Главным элементом каждой кузницы является горн, в котором накаляют материал так, что его твердость во много раз снижается и уступает место пластичности. Кузнецу остается только вылепить из податливого материала нужный предмет.
В зависимости от химического состава каждый материал имеет свою ковочную температуру, вернее интервал температур. Верхней границей этого интервала является температура, до которой нагревают заготовку в горне перед ковкой. Затем приступают непосредственно к ковке и продолжают работать с накаленной заготовкой до тех пор, пока она не остынет до температуры нижней границы интервала ковочной температуры. В этом интервале температур пластичность металла достаточно высока, следовательно, металл легче обрабатывается и, что тоже важно, от механических воздействий кузнечных инструментов не страдает внутренняя структура металла.
Очень важно уметь правильно определить температуру нагрева заготовки перед началом обработки. Не забывайте, что перегретый металл значительно теряет в пластичности. А сильный перегрев может привести к пережогу металла. Пережженный металл при ковке просто разрушается. Если же начать ковать заготовку, нагретую до температуры ниже ковочной, на ней будут образовываться трещины.
Еще с древности кузнецы научились определять температуру поковок (заготовок) по цвету. Понаблюдайте за нагреваемым металлом. По мере нагревания он одевается в разные краски. Вначале, сменяя друг друга, проходят цвета побежалости. Вслед за последним цветом побежалости появляется первый цвет каления. При дальнейшем нагревании один за другим проходят все цвета каления. При максимальных температурах цвет каления белый с оттенками различной яркости.
Ниже в таблицах приведены температуры, соответствующие различным цветам побежалости и каления стали.
Цвета побежалости и соответствующие температуры для стали
|
Цвет побежалости |
Температура, ° С |
|
Бледно-желтый |
|
|
Светло-желтый |
|
|
Желтый |
|
|
Темно-желтый |
|
|
Коричневый |
|
|
Коричнево-красный |
|
|
Фиолетовый |
|
|
Темно-синий |
|
|
Светло-синий |
|
|
Серый |
Цвета каления и соответствующие температуры для стали
|
Цвет каления |
Температура, ° С |
|
Темно-коричневый (заметен в темноте) |
530-570 |
|
Коричнево-красный |
580-650 |
|
Темно-красный |
650-730 |
|
Темно-вишнево-красный |
730-770 |
|
Вишнево-красный |
770-800 |
|
Светло-вишнево-красный |
800-830 |
|
Светло-красный |
830-900 |
|
Оранжевый |
900-1050 |
|
Темно-желтый |
1050-1150 |
|
Соломенно-желтый |
1150-1200 |
|
Лимонный |
1200-1400 |
|
Белый (различной яркости) |
1400 |
Заготовку из стали Ст1 вынимают из горна и начинают ковать при температуре 1300° (здесь и далее температура указывается по шкале Цельсия), то есть на пороге белого каления. Прекращают ее ковать, когда температура упадет до 800° . За пределами этого температурного интервала сталь значительно менее пластична, сопротивляется деформации и может разрушиться. Лучший период для ковки стали Ст2 - от 1200° -850° , для У7, У8, У9 - от 1150° -800° . Стали У10, У12, У13 куют в интервале 1130° -870° .
Инструменты. Наковальня - основное опорное приспособление. Верхняя горизонтальная плоскость называется наличником или лицом. Наличник наковальни должен быть закален и хорошо отшлифован. На нем выполняют все основные кузнечные работы. Боковые грани наковальни выполнены под углом 90° к наличнику. Ребра этих граней должны быть довольно острыми, без сколов. На ребрах производят раздачу и гибку материала. Важным элементом наковальни является рог. Встречаются безрогие и однорогие наковальни, но наиболее универсальна двурогая наковальня с коническим рогом и хвостом. Конический рог предназначен для радиусной гибки прутков, полос. На нем же раскатывают и сваривают заготовки в форме колец, выковывают спирали и выполняют многие другие операции. Хвост, расположенный напротив от рога, имеет форму пирамиды. Его используют для гибки и правки замкнутых прямоугольных заготовок.
На наличнике в районе рога сделано круглое отверстие диаметром 15-25 мм для пробивки отверстий в заготовках. У хвоста на наличнике находится квадратное отверстие размером 35х35 мм. В него устанавливают различный подкладной инструмент, облегчающий раздачу, рубку, формовку заготовок.
Для крепления наковальни к подставке на ее нижней плоскости имеются лапы. Подставкой (стулом) для стационарной наковальни может служить массивный пень лиственных пород диаметром 60-70 см и такой же высотой. С помощью скоб наковальню прикрепляют к подставке.
Неустойчиво стоящая подставка затруднит работу на наковальне. По советам мастеров, лучше вкопать ее в землю на глубину не менее 0,5 метров и хорошо утрамбовать землю вокруг подставки. Если вам не удалось подобрать подходящий пень, замените его деревянной или металлической бочкой, туго набитой песком или землей. Сверху положите толстый деревянный брус и нему прикрепите наковальню. Для начальных ознакомительных работ наковальню вам может заменить кусок рельса или толстая металлическая плита.
Ударный инструмент. Главный инструмент в кузне - ударный. Это молотки-ручники (далее ручники), боевые молоты и кувалды.
Ручник - основной инструмент кузнеца. Им мастер кует небольшие изделия и руководит работой молотобойца, если работа идет в паре. Ручником кузнец показывает молотобойцу, в какие места надо наносить удары молотом или кувалдой. В зависимости от обрабатываемой заготовки применяются ручники массой от 0,2 до 5 кг.
Боевые молоты - тяжелые молотки массой 10-12 кг. Рабочей частью молота является головка. Нижняя рабочая поверхность головки называется боем или бойком, верхняя - задком. Задки бывают клиновидными односторонними, двусторонними продольными, двусторонними поперечными. Клиновидным задком разгоняют раскаленный металл вдоль или поперек оси заготовки. Двусторонние продольные и поперечные задки облегчают рубку металла.
Кувалда - тяжелый молот массой до 15 кг - используется при тяжелых кузнечных работах, требующих нанесения сильных ударов. Бойники кувалды имеют плоскую форму.
Рукоятки ударных инструментов выполняют из прочных лиственных пород деревьев (березы, бука, граба, ясеня). Старые мастера предпочитали рукоятки из рябины. Длина рукоятки ручника может достигать длины 60 см. Длина рукоятки молота, в зависимости от его веса и роста молотобойца, достигает 90 см. Очень важно, чтобы рукоятки были гладкими, не имели трещин и заусенцев. В противном случае, можно серьезно поранить руку. Особое внимание следует обратить на крепление рукоятки с головкой. Отверстие в головке, предназначенное для рукоятки называется всадом. После того, как рукоятка вставлена, ее расклинивают (вбивают клин). Самыми надежными считаются металлические заершенные клинья. Вбивать их надо на глубину, равную 2/3 ширины головки молота или кувалды под небольшим углом к оси рукоятки.
Рассмотрим технику ударов подробней. Локтевые (или легкие) удары наносят движением рук от локтя. Предплечье в этом ударе не участвует. Плечевые (или средние) удары наносят движением рук от плеча. Верхняя точка траектории движения молота находится над головой молотобойца на высоте вытянутых рук. При навесных (или сильных) ударах молот описывает в воздухе полный круг (через низ, над спиной, над головой, нанесение удара). Навесные удары наносят при ковке заготовок большой массы или при кузнечной сварке крупных деталей.
Значительно упрощают работу, а часто и расширяют круг возможностей кузнеца различные подкладные инструменты . В зависимости от того, устанавливается ли подкладной инструмент на наковальню (в квадратное отверстие возле хвоста) или под молот (то есть над верхней поверхностью обрабатываемой заготовки), подкладной инструмент делят на нижняк и верхняк. Знакомство с этим инструментом начнем с приспособлений, которые кладут под молот.
Кузнечные зубила используют кузнецы во многих операциях. Они различаются по разным признакам. Во-первых, их подразделяют на зубила для рубки нагретых и холодных заготовок. Зубила для рубки холодных заготовок более массивны, угол заточки их ножа 60° . Для рубки горячих заготовок используют зубила с более тонким ножом. Угол заточки такого ножа - 30° . Различают зубила и в зависимости от формы ножа. Зубила с прямым ножом используются как для поперечной, так и для продольной рубки. Нож зубила для поперечной рубки расположен параллельно оси рукоятки, нож зубила для продольной рубки - перпендикулярно оси рукоятки. Прямые ножи делают с односторонней и двусторонней заточкой. Зубилами с односторонней заточкой получают разрез со строго перпендикулярным торцом. Разрезы с наклонными торцами выполняют зубилами с двусторонней заточкой. Иногда нож зубила оставляют притупленным. Такие зубила используют при украшении поверхности изделия орнаментом.
Для вырубки из листов металла фигурных элементов используют зубила с определенной кривизной ножа в горизонтальной плоскости. Если фигурное украшение вырезают из металлического бруска или другой объемной заготовки, пользуются фасонными зубилами с двойной кривизной ножа.
Пробойники предназначены для пробивки отверстий и различных углублений в нетолстых заготовках. Рабочая часть пробойника называется бородкой. Бородки могут иметь круглую, овальную, квадратную, прямоугольную или фасонную форму. Выбор пробойника зависит от того, какую форму надо придать отверстию или углублению. В тех же целях, но для объемных заготовок используют прошивни или специальные пуасоны. Пуасоны отличаются от пробойников тем, что не имеют рукояток и удерживаются клещами.
Гладилки. После ковки поверхность изделия далеко не идеально гладкая. Для ее выравнивания применяют гладилки. При выравнивании больших плоскостей удобнее пользоваться плоскими гладилками с рабочей поверхностью 10х10 см. Для небольших плоских поверхностей достаточно плоской гладилки с рабочей поверхностью 5х5 см. Для выравнивания радиусных поверхностей используют гладилки с цилиндрической рабочей поверхностью.
Раскатки. Главная роль раскаток - ускорение раздачи (удлинения) раскаленного металла вдоль и поперек оси заготовок. Кроме того, их используют для выбивания на заготовках цилиндрических пазов. Можно применять раскатки и для нанесения узора.
Подкладной инструмент устанавливается в квадратное отверстие на наличнике наковальни. Для этого он снабжен хвостовиком квадратной формы, который легко устанавливается в отверстие.
Подсечки . В одном из методов рубки заготовок используются подсечки. Угол заточки лезвия подсечки 60° . Заготовку накладывают на лезвие подсечки и, ударяя по ней ручником, отрубают необходимую часть.
Конусные оправки и вилки . Для расширения отверстий в заготовке и раздачи колец используют конусные оправки и вилки при выполнении гибочных операций. У опытного мастера со временем собирается целый арсенал различных оправок, которые упрощают ковку уклонов, кузнечную сварку, гибку сложных профилей. Для начала они вам не потребуются. С накоплением опыта вы определите, какие именно вам нужны, и изготовите их сами. Вообще, не надо пугаться представительного набора инструментов. Далеко не все из них потребуются вам с первых же минут работы в роли кузнеца. Чтобы освоить основные приемы кузнечного дела, нужен вполне ограниченный перечень инструментов.
Еще одна группа - парный подкладной инструмент . Парным он называется потому, что включает в себя нижний инструмент, который, как и обычный нижняк, вставляется в квадратное отверстие на наличнике наковальни, и верхний инструмент, который располагают сверху заготовки и держат за рукоятку (как обычный верхняк). В эту группу входят обжимки и подбойки.
Обжимки и подбойки помогают придать уже откованной заготовке правильную цилиндрическую, прямоугольную или многогранную форму. Заготовку располагают между ними. Подбойки используют для продольной и поперечной раздачи металла.
Гвоздильная плита нужна, чтобы изготавливать гвозди, болты и клепки для соединения деталей изделий. Эта плита представляет собой брус со специальными отверстиями разных размеров. Не забывайте, что соединения, выполненные с помощью болтов и заклепок, сделанных из того же металла, что и основное изделие, выглядят гораздо аккуратней.
Плита-форма может стать хорошей помощницей кузнецу. Стальная плита-форма по четырем боковым граням которой имеются углубления различной конфигурации и размеров. На торцевых поверхностям плиты делают сквозные отверстия стандартных форм (круглые, квадратные, треугольные и другие) и фасонные отверстия. Длина боковых граней плиты может достигать 40 см, толщина плиты - 15-20 см. Отверстия на торцевых поверхностях используют для пробивки отверстий такой же формы в обрабатываемых заготовках. Плиту подкладывают под заготовку, которую обрабатывают пробойниками или пуасонами. Углубления на боковых гранях плиты используются для ковки разнообразных фигурных элементов и с успехом заменяют целый набор подкладных штампов.
Клещи. Кузнецы имеют дело с раскаленным металлом. При обработке раскаленную заготовку нужно удерживать в определенном положении. Если для работы каким-либо инструментом, достаточно одной руки, заготовку можно удерживать другой рукой с помощью клещей. Чтобы клещи плотно облегали изделия различной конфигурации, их губкам придают различные формы. Например, держать заготовку цилиндрической формы удобнее клещами с губками в виде полуколец. По форме губок клещи делятся на продольные, поперечные, продольно-поперечные и специальные. Если размер губок клещей оказывается несколько больше размера заготовки, применяют такую хитрость. Губки клещей нагревают в горне, захватывают ими заготовку и обжимают губки по форме заготовки ударами ручника. Кузнечные клещи должны быть легкими, с длинными пружинящими рукоятками. Для надежного удержания заготовок во время работы мастера стягивают рукоятки клещей специальным зажимным кольцом (шпандырем).
Тиски . Для работы с инструментом обе руки кузнеца должны быть высвобождены, поэтому для зажима раскаленных заготовок используют стуловые тиски. Крепят такие тиски массивными болтами или шурупами к основной опоре слесарного верстака. Слесарный верстак необходим в любой кузне, так как для доведения кованого изделия до завершенного вида над ним нередко приходится поработать слесарным инструментом. С основными слесарными инструментами вы постепенно познакомились в процессе изучения первой главы. Добавить можно только точило. Просверливать отверстия для соединения толстых, твердых кованых заготовок лучше всего не вручную, а на сверлильном станке. Удобнее всего расположить тиски так, чтобы расстояние между полом и верхним уровнем губок равнялось 90-100 см.
Вспомогательный инвентарь. В процессе работы нередко приходится производить различные замеры. Для этого хорошо заранее запастись стальными линейками (длиной 25, 50, 100 см), штангенциркулем и угольниками.
Для ухода за горном кузницы потребуется лопата, кочерга, метелка для очистки горна от угольной и шлаковой пыли, какой-нибудь ручной пульверизатор для сбрызгивания угля при спекании купола над очагом, щипцы для угля, ломик для пробивания спекшегося угля (если топливом вашего горна будет уголь). В обязательном порядке в кузнице, помимо емкости с водой, размещается и ящик с сухим песком.