>>> Перейти на полную версию сайта >>>

Секреты мастера

Кузнечное дело

Способы деформирования ковкого металла

Основной способ, с помощью которого достигается деформация ковких или пластичных металлов, это ковка. Ковка бывает ручной и машинной. Нас интересует именно первый способ. Ударами ручника или кувалды достигается желаемая форма заготовки в холодном или разогретом состоянии (в зависимости от ее толщины). Различают свободную и штампованную ковку. Первая осуществляется произвольными ударами молота на усмотрение ковщика. Вторая — ударами по штампу, вдавливанием в заготовленную форму мягкого металла ударами кувалды.

Художественная ковка в основном производится вручную. Нужная форма придается заготовке последовательным механическим воздействием на нее ударными инструментами.

Ручная ковка требует от ковщика не только художественного вкуса, сноровки и кропотливой работы, но и определенных физических данных и выносливости. Поскольку ручник не так уж тяжел, придется нанести в процессе изготовления кованного изделия несчетное количество ударов. А чтобы 8-10-килограммовой кувалдой махать — нужно иметь недюжинную силу. Раньше кузнецы работали в паре — старший (основной) мастер и подручный (молотобоец): старший ручником указывал помощнику место удара кувалдой, направлял весь процесс ковки. В индивидуальной кузнице приходится все ковочные процессы выполнять одному, то есть быть универсалом, как, впрочем, и в других видах художественной обработки металла.

Поскольку многие ковочные операции приходится выполнять с разогретым металлом, очень важно правильно осуществлять его нагрев, который производится в условиях мастерской горелкой или в горне — в зависимости от величины детали и температурных качеств материала. Наиболее благоприятный температурный интервал ковки — в пределах 800-900°С.

Воздух, необходимый для процесса горения топлива, в горн подается электровентилятором. Огонь в горне необходимо поддерживать ровным, не допускать высокого пламени, поливая, если нужно, водой, чтобы сбить длинные языки пламени в горне и чтобы самый сильный жар концентрировался внутри шахты горна — в горновом гнезде. Золу выгребают кочергой, не раскалывая. Уголь подкладывают не сверху, а по краям. Заготовку помещают под верхний слой углей — там наибольший жар (в нижней части гнезда жар слабее из-за потока поступающего воздуха). Нагрев металла осуществляют медленно, чтобы он прогрелся равномерно и достаточно, но не перегревался, особенно это касается инструментальной стали, перегрев которой чреват трещинами в заготовке и разрушением при ковке.

Если все-таки перегрев какой-то части случится, то ее нужно отрубить. При оптимальном для ковки температурном режиме (800-900°С) максимально возрастает пластичность стали и в 20 раз снижается ее прочность.

Протяжка нагретой заготовки в личной мастерской осуществляется на кромке наковальни под углом 40-45° ударами ручника по противоположной грани заготовки. После протяжки заготовку выравнивают с учетом заданных размеров, а неровности устраняют гладилкой.

Рис. 15. Протяжка:
1 - на ребре; 2 - округленным молотком

Округление граней заготовки. Заготовку квадратного или прямоугольного сечения кладут ребром на зеркало наковальни и перековывают в восьмигранник. Затем ударами молота скругляют и его грани, а завершают процесс с помощью вырезных молотка и обжимки, которая ставится в отверстие лица наковальни. Режим ковки горячий.

Оформление уступов. На остром ребре наковальни разогретой поковке кувалдой и подкладным молотом придают иное сечение. Уступы бывают одно— и двусторонние.

Высадка — операция, в результате которой из тонкой заготовки получают более объемную в определенной части (в середине, на конце) за счет утолщения сферической формы.

Рис. 16. Ковка уступов на наковальне

Если высаживаемая часть должна стать более объемной, заготовку холодным концом ставят на наковальню, а удары кувалдой наносят с обратного нагретого конца. Если высаживаемая часть нужна тоньше, а значит, и длиннее, на наковальню ставят горячую часть и бьют по холодной.

Слишком длинную (тонкую) высадку производят на пятке наковальни; клещи, которыми удерживают заготовку, опирают на зеркало наковальни.

Чтобы добиться высадки в средней части заготовки, нагревают (горелкой) только середину прутка (стержня). С помощью высадки изготавливают крепежные костыли: заготовка должна быть квадратной, поэтому заготовки цилиндрической формы получают именно квадратный профиль; не прокованной оставляют только часть, из которой выковывают головку костыля на гвоздильной плите.

Осадка — увеличение поперечного сечения поковки за счет ее укорочения. Эта операция применяется при изготовлении инструмента (например, ударного, фасонного) и создании элементов декора с переменным поперечным сечением. Нагретую заготовку, удерживая щипцами, ставят на наковальню вертикально и осаживают.

Если осадить нужно не всю заготовку, т.е. по всей длине равномерно, а какую-то ее часть, то разогревают именно эту часть и работают таким же образом. Эта операция именуется высадкой.

Поковки значительной длины и массы осаживают без ударного инструмента. При искажении формы утолщения заготовку проковывают и операцию повторяют.

Просечка и продевание. При изготовлении решеток, ворот, калиток используют операцию продевания прутков одного в другой. Чтобы ее осуществить, в прутьях нужно сделать просечки. Режим — горячий. Зубило для просекания пруга должно быть круглого сечения, длинное и острое. Получив отверстие, зубило замачивают для охлаждения. Прутья квадратного сечения просекают квадратной же оправкой с направляющей руко-яткой для ее удержания. Полученные отверстия доводят соответствующими оправками до размера сечения продеваемого прута. Комбинации различны: круглые — в квадратные, квадратные — в круглые и т.д.

Рис. 17. Последовательность просечки при продевании

Рубка. Инструменты: зубила, подсечки, кувалда, клещи. Для рубки холодного металла — заточка под углом 60°; горячего — 80°. В процессе рубки холодного металла в нем возникает структурное напряжение, в результате чего в заготовке могут появиться трещины. Чтобы избежать этого, ее предварительно отжигают. При рубке горячей поковки зубило время от времени нужно охлаждать, причем желательно в масляной эмульсии, которая обволакивает лезвие зубила и препятствует его пригару к горячему металлу. Рубка производится по предварительной разметке керном по холодной заготовке. Прорубив на 2/3, поковку переворачивают (разруб должен совпадать с краем наковальни) и перерубывают полностью. Эту операцию можно осуществить и на подсечке, и в комбинации зубил о-подсечка.

Рис. 18. Разрубка:
1 — на наковальне; 2 — в тисках

При рубке на подсечке нужно быть предельно внимательным, чтобы при очередном ударе молотка по заготовке не произошло полной разрубки, поскольку есть опасность повредить боек ручника и острие подсечки.

Рубку листовой заготовки до 3 мм производят в холодном режиме, более толстой — в горячем.

Вырубку отверстий нестандартных форм осуществляют фасонными зубилами в горячем режиме.

Различают и некоторые разновидности рубки:

1. заготовку надрубывают, вытягивают, закручивают, изгибают в узор;
2. разделяют поковку по оси;
3. отделяют металл по наружному контуру.

Пробивка. Инструменты: пробойники (бородки), зубила, оправки.

Раскаленное место поковки устанавливается против отверстия наковальни и пробивается бородком в несколько приемов. Бородком металл выдавливается с обратной стороны заготовки. Не вынимая пробойника, поковку перемешают на зеркало наковальни и продолжают наносить удары до тех пор, пока не обозначатся контуры будущего отверстия в виде темного пятна. Затем поковку переворачивают и вновь переносят на отверстие в наковальне, где встречной пробивкой завершают операцию. Образуется отверстие, называемое выдрой. Это отверстие обрабатывается оправкой с целью придания правильной и аккуратной формы. Для увеличения отверстия деталь проковывают на роге наковальни. Зубила, применяемые для прорубки отверстий в разрезе, имеют форму конусов, соединенных основаниями.

От массивности зубила и угла заточки его рабочей части зависит внешний вид вырубленной детали. Зубила с толстым лезвием иногда вызывают деформацию поковки. Поэтому, когда металл недорублен менее, чем на 3 мм, завершить рубку стоит зубилом с тонким лезвием.