Кузнечный инструмент и приспособления. Ковка клинка с нуля Виды и режимы термической обработки сталей

10.08.202327.05.2017

История кузнечного дела неотъемлемая часть обработки металлов. В самом начале появилась холодная ковка. Много веков использовался только этот способ изготовления оружия, предметов домашней утвари, ювелирных украшений. Это теперь ювелирная промышленность не имеет к кузнецам никакого отношения, а раньше всё что касалось металлообработки, относилось к кузнечному делу.

Заглянув в книги по истории, повествующие о развитии ремёсел в железном и бронзовом веках, можно увидеть фотографии предметов, изготовленных мастерами из разных уголков Земли. Кузнец – эта профессия овеяна мифами и легендами. Развивалось кузнечное дело на разных территориях по-разному. Только многие века использовался холодный метод ковки металла.

Было и такое название профессии как «Хытрец». Этот эпитет донесли до нас книги, датированные 1073 годом. По праву кузнечное дело тех времён можно назвать хитрым. Кузнецу приходилось различать металлы по цвету, определять их прочность по оттенку на изломе. Было что-то мистическое в самом процессе производства, когда из куска металла под воздействием сильных коротких ударов молота, получалось необычайной красоты или причудливой формы изделие.

При помощи деформации металла, получающего под воздействием сильного давления дополнительную плотность и прочность, выходили из под молота хытреца, корчего, железоковца, ковача, керча, нытря необходимые в быту вещи. Первые упоминания этой профессии можно найти в книгах, передающих мифы древней Греции. Гвоздями выкованными Гефестом был прикован Прометей к скале.

Сила кузнецов воспета во многих литературных произведениях разных эпох. Считали мастеров кузнечного дела знахарями, лекарями и людьми способными изгонять злых духов. Основываясь на подобных поверьях создал Гоголь своего кузнеца Вакулу. Поговаривали, что сам Сварог покровительствует корчим.

Места в России названные в честь кузнечных дел мастеров

Профессия кузнеца требует от мастера хорошей физической подготовки. Так было всегда. Не каждый воин рискнул бы померяться силой с кузнецом. Жителей Псковской области до сих пор называют скобарями, памятуя о том, что кузнецы этих мест голыми руками подковы гнули.

Профессия кузнеца за многолетнюю историю имела множество названий. Одно из наиболее распространённых дало имя городу Керчь. Произошло это название от слова корчев, что означает кузнец. Сопутствующие термины тех времён:

Корчин – кузнечный;
Кричное – кованое.

Есть и Москве место, название которого указывает на соседство с кузнечной слободой – это Кузнечный мост. Была такая слобода и в Новгороде. Упоминания о крупных поселениях кузнецов в городах относятся к 15-17 векам. Именно в городах развитие этой профессии получило больше возможностей, благодаря спросу на кованые украшения для фасадов больших домов, территорий садов и парков. Так же как и в Киевской Руси изготавливалось в кузницах холодное оружие, проходящее закалку огнём.

Знаменитые мечи

Не единожды воспет клинок булатный в книгах и гусарских песнях. Классики русской литературы часто использовали в своих произведениях особенности мечей прорубать камень. Прототипом волшебных мечей послужили:

«Эскалибур» — меч короля Артура, который при защите крепости застрял в каменной стене. Народные поверья наделяют этот меч магической силой. В русской культуре подобным артефактом служит меч «Кладенец». «Дюрандале» — меч Роланда и безымянный клинок тасканского рыцаря Гальяно Гвидотти так же смогли проткнуть камень. Способность разрубать камень эти клинки получили благодаря не столько магическим и мистическим силам, а стараниями и умением мастеров их изготовивших.

Меч Гальяно Гвидотти кардинально изменил судьбу своего хозяина. Книги доносят до нас историю о том, что этот рыцарь был канонизирован, хотя до встречи с архангелом Михаилом не был праведником. Михаилу на предложение уйти в монастырь ответил воин, что это произойдёт лишь после того как его меч разрубит камень. Меч вошёл в булыжник, да так там и остался. Современные учёные имели возможность исследовать камень и меч. Их заключение подтвердило то, что клинок пронзил камень именно во времена, описываемые в летописях.

Уже в рыцарские времена кузнечное дело имело немало секретов, передаваемых мастерами из поколения в поколение. Одним из них была форма заготовки, для вышеперечисленных мечей основой послужил четырёхугольный стержень. Широко известны и клинки, относящиеся к японской культуре. Их названия переводятся как «меч срезающий траву», «меч собирающий облака рая». Они отличаются изогнутой формой, что придаёт холодному оружию японских мастеров аэродинамические свойства не характерные для изделий европейских кузнецов.

Одним из знаменитых мечей, представленных в экспозиции польского музея в Познани, является оружие Святого Петра, выкованного в 1 столетии. Знаменит клинок тем, что при аресте Христа перед распятием Пётр сумел отрубить ухо раба. Передан меч в музей был епископом Иордана.

Вехи развития кузнечного дела

Ручная ковка – древнейший способ обработки металлов, ставшая прародительницей штамповки, ковки, литья, прессовки, прокатки, волочения и листовой штамповки. Археологи находили в ходе раскопок металлические изделия датируемые периодом, относящимся к нескольким тысячам лет до нашей эры. Изделия эти выполнены из металлов, встречающихся в природе. Первые металлические находки археологов относятся к 5-4 векам до н.э. Техника волочения при изготовлении изделий из драгоценных металлов обнаружена в бассейнах рек Тигр и Евфрат. Изделия изготовлены в 3 в дон.э. Кузнечное дело на Руси имеет более давнюю историю. Мечи, шлемы, кольчуги, ухваты топоры, украшения и другие кованые вещи датируются 18 в. до н.э.

С 10 по 18 века от рождества Христова в металлообработке появились новые способы:

закалка металла;
пайка при помощи меди;
кузнечная сварка;
методика многослойного изготовления.

XVI век. При Иване Грозном русская армия была оснащена коваными пушками.
XVII — XVIII – создание государственных оружейных заводов на Урале и в Туле.

Пётр I всячески способствует развитию металлургической отрасли. На военных заводах широко используются водяные двигатели. На рубеже столетий, в 1800 году впервые на тульском заводе была испробована методика горячей штамповки однотипных деталей. Её применил для массового производства кузнец В.А. Пастухов.

В это же время в Вологде кузнецы специализируются на производстве якорей, а в Муроме выпускают скобяные изделия для строительства флота.
XIX в. На смену водяному приводу приходят паровые машины, что способствует развитию кораблестроения и выпуску артиллерийского оснащения флота и армии, для производства которых были необходимы броня, толстые плиты для лафетов, орудийные стволы. Вес падающего молота составлял до 50 тонн. Такие гидравлические прессы расширили возможности до ковки деталей в 250 тонн.

К этому же периоду относятся научные изыскания по деформации металлов. Вооружившись микроскопом, П.П. Аносов стал изучать строение сталей. В ходе исследования в 1841году им была установлена зависимость между структурой и свойствами металлов. Это позволило создавать сталь с необходимыми техническими характеристиками. Д.К. Чернов проводил исследование поведения металлов при нагреве и охлаждении, что послужило открытием структурных изменений. Книги с исследованиями Чернова и Аносова до сих пор служат пособием для металлургов.

Приобщение к мастерству кузнеца через выставки

Кроме постоянных экспозиций в музеях, изделия декоративного кузнечного промысла можно увидеть на выставках, где представлены не оружие и не ювелирные украшения, а работы мастеров для украшения быта. Выставки – это не просто показ красивых вещей, это популяризация, в которой так нуждается кузнечное дело. Несколько 10-летий этот промысел был практически забыт из-за расширяющихся с каждым годом возможностей в металлообработке. Но остальные способы – это штамповка, работа на количество. Только кузнечное дело при работе с металлом поможет раскрыться мастеру наиболее полно.

История возрождения кузнечного дела началась не так давно, но строительство частных домов, способствует этому. Каждый хозяин хочет выделить своё жилище и прилегающую территорию. Выставки мастеров позволяют понять, каким образом это можно сделать неординарно и в то же время не вычурно. Для начинающих кузнецов эти выставки помогают найти свой собственный стиль, подсмотреть у более опытных некоторые приёмы, которыми они делятся, проводя мастер-классы непосредственно в стенах, где проходят показы готовых декоративных изделий.

Выставки кузнечного мастерства проходившие в Арт-Кремле стали хорошим стартом для начинающих, для которых мастера устроили демонстрацию возможностей изменения куска металла, превращающегося во вполне оформившиеся фигурки для украшения жилья.
Отличный способ привить начинающим любовь к обработке металла способом ковки, дав первые уроки мастерства прямо на выставке. «Кузнечный талисман» — это выставка, где каждый желающий имел возможность попробовать свои силы, почувствовать изменения материала под собственными ударами молотом.

Выставки кузнечного мастерства становятся доброй традицией. В сентябре 2015 года в 4 раз была открыта выставка «Кузница счастья», в рамках фестиваля «Бабье лето». Здесь так же проводились мастер-классы.

Овладеть всеми тонкостями науки по обработке металла помогут начинающим многочисленные книги, которые рассказывают о различных технологиях холодной и горячей ковки, литья, кузнечной сварки, технологиях создания декоративных элементов.

Книги могут рассказать о многом, но всё же кузнечное дело как и в старь передаётся мастером ученику из рук в руки.

Кузница своими руками.

Краткое предисловие:
Около трех лет назад решил сделать кузницу – надоело делать рукоятки, захотелось самому поковать. Прошерстил литературу, интернет, поспрошал у давних знакомых кузнецов. В общем, честно говоря – все непонятно. Фанаты делают даже (!) в ванной (!) кузницу. Пылесосы рекомендуют, кастрюли… Но мне надо – чтобы небольшое, но действительно «не на коленке».

Вот уже опыт есть, делаю весьма неплохие ножи: в основном использую подшипниковую сталь, как дешевую и доступную. Основные принципы построения кузницы:

Максимально дешево
Максимально доступные материалы
Максимально удобно

Итак, сначала – что нужно для кузницы.

Материалы.

1) Кирпич обыкновенный, хоть белый, хоть красный – штук тридцать, я брал со свалок и из развалин
2) Решетка металлическая. Лучше всего - поддоны металлические, лучше чугунные. У меня получилось купить в сельском магазине (хозяйственном) – поддоны чугунные для печки. При желании можно просто положить арматуру, или сварить решетку. Функционально – на ней будут гореть угли, так что чем толще, тем лучше. Дырки – соответственно, чтобы не больше одного-полутора сантиметров (иначе угли будут проваливаться.
3) Наковальня. Конечно, сгодится и кусок рельса. Но наковальня лучше. Это не только одна из самых «затратных» частей, но и фиг найдешь. Но мне повезло, нашел опять-таки в сельском магазине. Но если затачиваться на ножи – то рельса вполне хватит.
4) Вентилятор. Самое главное – поддув. Я купил на строительном рынке тыщи за две с полтиной рублей – это вторая затратная часть, но вполне подъемная.
5) Рукав из алюминиевой фольги – надел на вентилятор, в него воткнул трубу от водопровода.
6) Труба водопроводная, полтора метра, диаметр - с консервную банку от горошка.
7) Банка от горошка консервная – с одной стороны дырка, с другой надрезана и отогнута, исполняет роль направляющей и отражающей струю воздуха конструкции – чтобы поддувать в нужное место.
8) Большой пень для установки наковальни.

Все. Общие бюджетные затраты (три года назад):
Наковальня – 900 руб
Вентилятор – 2.500 руб
Алюминиевый рукав гибкий – 80 руб
Поддоны 2 штуки – 160 руб
Кирпичи – халявные, все остальное – халявное.
Итого: вписываемся в 4000 руб легко.

Как устроена кузница.

Кузница устроена просто.
Нужно: дуть снизу воздухом, через решетку на угли. На углях лежит и раскаляется заготовка. Можно совать в угли. С боков закрыто кирпичом. Точка. Все.
Поэтому (см. Фото 1.) – сначала выкладываем из кирпичей прямоугольник. Я НЕ запаривался на тему «цемент, огнеупорная глина и т.д.» - просто ПОЛОЖИЛ кирпичи. Сдвинется – поправлю. Лопнет – заменю. Мне ворота ковать не надо, надо лезвия. Вполне.

На фотке видно, что сложен прямоугольник из кирпичей, разномастный. Он, правда, опирается на железную коробку – слева внизу – но это просто была коробка, я ее тоже использовал. По сути это две стенки из кирпичей в два ряда буквой «П». Ширина – чтобы положить поддоны. Хорошо видно, как я по дури прожег один из поддонов – добивался «белого свечения». Добился. Оно надо?
В изголовье поставил блоки побольше – просто нашел такие, можно просто так же из кирпичей. Вот вид спереди

Два слоя кирпича, поддоны опираются на них краями, железная коробка внизу – не обращайте внимания – считаем, стоит на земле. Далее продолжаем стенки и торец – просто на несколько кирпичей вверх.
Труба - это кусок водопроводной трубы для поддува.

Вид сверху: положено еще два ряда кирпичей. Фактически почти все готово. Но опыт показал, что – поскольку все это на открытом воздухе, - лучше стенки вывести повыше, чтобы не остывало от ветерка. Поэтому приподнял чуть выше (фотки нет, просто еще добавил два ряда кирпичей. Но это в этом году, два года – вот именно как на фото, так и ковал.

Теперь – поддув.

На следующем фото – вентилятор на деревянном поддоне (сколотил на скорую руку) с надетым рукавом алюминиевым. Вентилятор стоит денег - но тут уж хоть пылесос старый, хоть меха самодельные - важно, что подается воздух куда нужно и удобно. Труба не греется.

Важно, что подача воздуха должна быть снизу вверх, я на конец трубы насадил обмятую банку консервную, которая поворачивает поток воздуха из горизонтального вверх - этого более чем достаточно. Банки - бесплатные
Рукав надет и замотан на вентиляторе проволокой. Никакой герметичности, все прихвачено, лишь бы держалось. Не парюсь. На следующем фото на вс. случай – выходные данные вентилятора. Хорошо виден обмятый конец алюминиевого рукава, туда я сую трубу при работе.

Как я сказал, далее – берем банку из-под горошка консервную, жестяную. Надеваем на трубу. Отогнутая крышка – отражатель, направляем вверх – а трубу суем под поддоны. Трубу суем в алюминиевый рукав, обминаем и подвязываем проволочкой. Врубаем поддув. Нужен выключатель, ногой наступать – выключать и включать, чтобы зря не дуло, когда не надо – руки-то заняты.

Далее – пень, поставленный в диск от колеса, засыпано песком. В принципе – любое такое основание, шобы не шаталося. На пень – наковальня (кусок рельса или железяки помассивнее) – и вперед. Все. Это уже у кого что есть - мне удалось купить наковальню - вместе с вентилятором это две самые большие статьи расхода. Не было бы денег, взял бы кусок швеллера толстый или рельсу. Главное, все рабочее.
И вот общий вид кузницы в работе. Если надо укрыть от ветра - докладываю стеночку из кирпичей. Надо длинномер (например, ковал полутораметровый вертел из арматурины) - снимаю кирпичи с торца - и т.д. Все за минуту можно перестроить.

Удачи, ребята! Кузница - это супер. Я ножей наковал себе - главное, что у тебя развязаны руки, и можно реально не облизываться на чужие записи - а делать собственные штуковины. Но это уже отдельная песня!

Самостоятельное изготовление декоративных кованых изделий потребует специального помещения для производства кузнечных и сварочных работ. Традиционно это помещение называют кузницей или кузнечной мастерской.

Размещение оборудования в кузнице: 1- наждачный станок; 2 - станок для ковки; 3. трубогиб; 4 - шкафы для инструментов; 6 - тиски; 6 - верстак; 7 - вентилятор; 8 - бак с водой; 9 — горн; 10 - вешалки для инструмента; 11- стол для инструмента; 12 -наковальня; 13 - ящики с углем.

Работа в кузне заключается в обработке металлических деталей, обычно в раскаленном виде. Проведение сварки с помощью электрического или газового аппарата тоже подразумевает работу с открытым пламенем и нагретым до высокой температуры металлом. Это предъявляет особые требования к устройству кузницы в домашних условиях.

Как построить кузнечно-слесарную мастерскую своими руками?

Построить кузницу лучше всего из материалов, не подверженных легкому возгоранию:

Схема размещения оборудования в сельской кузнице.

кирпича;
шлакоблока;
асбоцементных листов.

В том случае если кузница вынужденно размещается в постройке с деревянными стенами, они должны быть оштукатурены. Пол в кузне мостят кирпичом, заливают бетоном или делают его из смеси глины и песка, смачивая и тщательно трамбуя ее. Для слесарной мастерской подойдет гараж, сарай или подсобное помещение в доме. Там же можно разместить станки для холодной ковки, так как для этого способа обработки металла не требуется применение открытого огня.

Площадь помещения для ковки декоративных элементов может быть сравнительно небольшой и диктоваться только удобством и свободой передвижения кузнеца.

Для выполнения небольших по размеру изделий оптимальной площадью кузни можно считать 16 кв.м.

Инструменты в кузнице: молоты, тиски, щипцы, заточки.

Такая мастерская дает возможность разместить под одной крышей все необходимое оборудование. Сварочные работы нужно производить только вне помещения.

При производстве кузнечных работ внутри помещения необходимо позаботиться о достаточном проветривании. Идеальным будет устройство принудительной вентиляции приточно-вытяжного типа. Над горном в этом случае размещается вытяжное оборудование. Высота потолков не должна быть менее чем 2,5 м. Кузница под навесом не нуждается в устройстве вентиляции, но работать в ней зимой будет довольно неуютно.

Вернуться к оглавлению

Внутреннее обустройство кузницы, основные приспособления

Специфика труда кузнеца подразумевает размещение в мастерской характерных приспособлений:

Устройство горна кузнечного.

кузнечного горна;
наковальни и шпераков;
правильной плиты;
гибочной плиты;
тисков;
молотов, ручников, кувалды;
инструментов для резки, заточки, сверления, рубки;
слесарного верстака.

Помимо этого, обязательно нужно оборудовать кузницу емкостью с водой для охлаждения поковки, которая всегда будет под рукой, и ящик для топлива с кочергой и совком. Обеспечение пожарной безопасности диктует размещение в доступном месте огнетушителя.

Вернуться к оглавлению

Самые необходимые инструменты

Нагревание металлических заготовок до высокой температуры перед обработкой требует обязательного наличия в мастерской кузнечного горна. Это разновидность печи открытого типа, на поду которой производится сгорание высокотемпературного топлива — древесного или каменного угля. Горн обычно располагается у дальней от входа стены таким образом, чтобы кузнец мог иметь к нему доступ с 3-х сторон. Это позволяет нагревать и длинные заготовки, и небольшие детали для изготовления декоративных металлических элементов.

Наковальня с приспособлением для зажима заготовок.

Для небольшой мастерской или для изготовления мелких деталей хорошо подходит переносной горн, который можно сделать из листового металла или из обрезанного газового баллона. Обработка более крупных заготовок (детали перил, заборов и пр.) потребует установки стационарного оборудования. Традиционно такой горн складывают из кирпича: основание выкладывают из кирпича или шлакоблока, оставляя в центре место для зольника и притока воздуха к колосникам. Можно сварить основание и из стального уголка, выполнив зольник из листового металла. Для принудительного дутья с целью повышения температуры сгорания топлива прокладывают трубу. Для нагнетания воздуха можно использовать пылесос. Поверх зольника устанавливают колосниковую решетку, и стенки вокруг нее выкладывают из огнеупорного кирпича, формируя горновое гнездо, где находится горящее топливо.

Обработка раскаленной заготовки производится на наковальне. Для этой цели можно приспособить кусок рельса, один конец которого сточить в виде конуса. При возможности лучше приобрести профессиональную наковальню, но для изготовления декоративных деталей подойдет и кусок толстой (2-3 см) стальной плиты с гладкой поверхностью.

Установить наковальню можно:

на деревянной колоде («стуле»);
на основании из монолитного бетона;
в бочке с песком.

При любом способе установки высота над полом рабочей поверхности наковальни (наличника) определяется индивидуально и должна примерно соответствовать уровню большого пальца на руке стоящего рядом с ней ковщика.

Подсобные приспособления (гибочная и правильная плита, тиски, шпераки) служат для закрепления и обработки заготовок. Гибочная плита имеет отверстия, в которые при необходимости вставляют отрезки прутка по рисунку; между ними выгибают одинаковые элементы в большом количестве (завитки, улитки и пр.). На правильной плите можно согнуть под прямым углом или выпрямить длинные заготовки. Шпераки представляют собой мини-наковальни для мелких элементов. В тисках зажимают концы детали при скручивании, изгибании или некоторые инструменты (шпераки, нижники) для обработки заготовок.

Ударные инструменты должны быть представлены набором молотов и кувалд различного веса (4-16 кг) для нанесения ударов при ковке крупных изделий. Для окончательной обработки заготовки применяют ручники массой 800-2000 г с длиной рукоятки около 35 см. Ручник служит для нанесения точных ударов, исправления формы изделия. Молотки, имеющие фасонные бойки, применяют для поковок особой конфигурации. Такие молотки обычно приобретают или изготавливают под конкретную задачу.

Различный электроинструмент для обработки металла должен иметь кабели с сечением, соответствующим нагрузке.

Слесарный верстак представляет собой стол удобной для хозяина высоты, на котором можно установить электроинструмент, разложить заготовки и готовые детали, выполнять холодные операции по обработке изделий: заточку, шлифовку, резку и пр.

Все оборудование кузницы должно быть размещено с учетом индивидуальных требований мастера к удобству работы и беспрепятственному подходу к основным рабочим местам: горну, наковальне, верстаку. Сделать кузню дома вполне доступно, а работа в ней принесет удовольствие и позволит самостоятельно изготавливать различные вещи из металла.

Основой механической обработки железа и стали была техника обработки металла давлением, то есть обработка металла в горячем состоянии путем ковки и штамповки. При этом существовал ряд операций обработки металла резанием (опиловка напильником, обточка на точильном кругу, рубка зубилом и т. п.), но они имели в большинстве случаев еще добавочное назначение.

В основе разнообразной и сложной техники обработки черного металла лежали следующие технологические операции:

1) всевозможные приемы свободной кузнечной ковки;

2) сварка железа и стали;

3) цементация железа и стали;

4) термическая обработка стали;

5) резание металла на точильных кругах и напильником;

6) паяние железа и стали;

7) покрытие и инкрустация железа и стали цветными и благородными металлами;

8) полировка железа и стали.

Механическая обработка нагретого металла давлением при помощи ударов молотом в современной технике называется свободной ковкой. Операции свободной ковки со времени появления железа до введения сталелитейной техники были основными технологическими приемами, которыми изделию придавали требуемую форму. Температура, при которой может происходить нормальная ковка, колеблется для железа между 900-1300 градусами и для стали между 775-1050 градусами. Повышение или понижение этой температуры отрицательно влияет на строение металла: его качество ухудшается. И, как нам показала структура металла исследованных предметов, кузнец всегда работал при этих температурах. Контролем температурного режима нагрева являлись цвета каления железа и стали. Деформирование нагретого металла производилось путем ударов молотом. Как мы уже упоминали, известные нам молоты имеют вес более 1,5 кг.

Сварка, особенно сварка железа и стали, была широко распространенным технологическим приемом в древней Руси. Основой древнерусской технологии изготовления режущего лезвия являлось сочетание в лезвии двух материалов - железа и стали путем механического соединения их сваркой. Именно поэтому в древней Руси технология сварки была хорошо разработанным и освоенным техническим приемом.

Сварить железо с железом или железо с малоуглеродистой сталью (до 0,3 процента С) не очень трудно. Труднее свариваются стали с содержанием углерода 0,4-0,6 процента. Очень трудно сварить сталь с содержанием углерода 0,8-0,9 процента и особенно трудно сварить эту сталь с железом. Чтобы сварить металл, необходим очень высокий нагрев. Для железа и стали с разным содержанием углерода температуры нагрева будут разными. Для чистого железа эта температура будет 1425-1475 градусов, для стали с 0,4 С - 1300-1350 градусов и для стали с 0,8 С - 1200-1250 градусов. Как показывает микроструктура сварочных швов, подавляющая их масса на древнерусских изделиях имеет очень чистое и тонкое строение, а следовательно, и прочное соединение. Обращают на себя внимание прочность и чистота швов при сварке железа и высокоуглеродистой стали. Трудность сварки железа и высокоуглеродистой стали заключается в необходимости очень точно определять наилучшие сварочные температуры того и другого металла и быстро производить сварку, иначе соединения металлов не произойдет. Со всеми этим древнерусский кузнец справлялся достаточно умело. Кроме того, в сварочной технике древней Руси нас поражает умение кузнецов работать с очень малыми объемами металла.

Сварочная техника древнерусских кузнецов уже в X веке была на высоком для того времени уровне. Хорошо освоенная и тонко разработанная технология сварки дала возможность древнерусским ремесленникам изготовлять высококачественные орудия труда, оружие и инструмент.

Цементацией называется процесс науглероживания железа или стали на некоторую глубину от поверхности для придания металлу сталистой

структуры. Непременным условием цементации является нагрев предмета до температуры не ниже 910 градусов. В древней Руси цементация применялась как для науглероживания железных изделий, то есть для придания им сталистых поверхностей, так и для дополнительного науглероживания наваренных стальных лезвий. Цементация была известна уже в X веке.

Операция обточки металла, относящаяся к технологии холодной обработки металла резанием, была в древней Руси широко распространенным техническим приемом. Технологически она простиралась от придания светлой и гладкой поверхности предмету до вытачивания форм и отдельных элементов в изделиях. Эта операция в технике производства сопровождала изготовление почти каждого предмета. Обточка металла, то есть снятие мелкой металлической стружки, производилась точильными кругами и брусками.

Материалом кругов и брусков являлся естественный камень нескольких видов: песчаник, наждак, корунд. Для более мягкой шлифовки применяли искусственные материалы.

Круглое точило встречается в древнерусских городищенских слоях несколько раз. Большое точило очень хорошей сохранности найдено па Екимауцком городище в Молдавии. Точильный круг диаметром 300 мм и толщиной 42 мм имел точно в центре квадратное отверстие для оси. Размер отверстия 40X40 мм. Точило было сделано из очень мелкого песчаника. Подобное точило было найдено в Новгороде в слоях XI века.

Опиловка металла напильником-основная операция слесарной обработки- была также широко распространена. Напильник применяли прежде всего замочники при изготовлении сложных и многообразных замочных механизмов. Употреблялся напильник и при производстве пил, отделке стрел и тому подобных изделий.

Паянием называется процесс, при помощи которого соединяются два или несколько металлических предметов путем ввода между ними более легкоплавкого металла или сплава (припоя). Этот процесс был известен человеку еще в глубокой древности. Техникой паяния хорошо владели уже металлурги бронзового века. В Киевской Руси технология паяния железа и стали была высокоразвитой. Исследования паянных швов (спектральный и структурный анализы) на древнерусских замках и ключах к ним показали, что древнерусский замочник применял для спайки железа и стали твердый припой на медной основе.

Каким же способом производилась спайка деталей замка, то есть каким путем нагревали места пайки до температуры расплавления припоя? Нагретым напильником или паяльной трубкой (их наличие в инструментарии древнерусского ювелира известно археологии) спаять 35 железных деталей замка, иногда с длинным и глубоким швом и широкой поверхностью, совершенно невозможно. Швы на исследованных замках очень прочные, всегда плотные, с малыми зазорами и целиком заполнены припоем (рис. 13). Единственным способом нагрева шва или одновре

менно нескольких швов мог-быть нагрев всего изделия или спаиваемых деталей в специальном горне или в специальном огнеупорном сосуде (муфеле), который в свою очередь нагревался в обычном кузнечном горне. Подобная пайка стальных и железных изделий в печах применяется и в современной технике.

Суть процесса заключается в следующем. Детали, очищенные в месте паяния от грязи, жира, окислов и окалины, обмазывают по шву медным порошком или прокладывают между ними медную проволоку или пластинку, затем соединяют, и, если необходимо, то временно чем-либо скрепляют и кладут в горн. При высокой температуре горна медь расплавляется и проникает в нагретое железо. Чем меньше зазор в собранных деталях, тем прочнее шов. Для нас неясно, каким путем мастер в процессе паяния избегал окислов или удалял их с поверхности деталей з месте паяния. В настоящее время в печах создают защитную атмосферу, чего нельзя было сделать в древней Руси. Вероятно замочник, собирая будущий шов, то есть соединяя детали и обмазывая или прокладывая их медью, в то же время вместе с припоем клал в шов и флюс 1 , который уже в печи при высокой температуре, соединяясь с окислом железа, очищал шов.

Горновое паяние железа и стали, явившееся крупным техническим достижением древнерусской техники, позволило замочникам получать прочные соединения деталей из железа и стали и изготовлять надежные замочные механизмы, очень часто состоящие из 40 отдельных деталей.

Технологию покрытия цветными и благородными металлами железа и стали в древней Руси применяли оружейники, замочники и другие ремесленники по металлу. Оружейники чаще всего применяли покрытие из благородного металла. Более массовой была технология обмеднения. Особенно широко применяли ее замочники. Большинство древнерусских цилиндрических замков XII-XIII веков были обмеднены.

Технология обмеднения технически очень близка к технологии паяния и основана на тех же принципах. Обмеднение производилось, вероятно, горячим путем в горне. Кроме замков, обмеднялись и другие бытовые предметы, например, ножницы, пряжки, булавки, кресала, разнообразные накладки и т. п. Широко применяли древнерусские кузнецы покрытие железа и стали оловянисто-свинцовыми сплавами. Такие изделия, как, например, всевозможные булавки, пряжки, и т. п., покрывались сплавом целиком. Но иногда сплавом покрывали только часть изделия, в основном элементы украшения.

Полировку железа и стали, то есть придание блестящей поверхности изделию, применяли кузнецы многих специальностей. При производстве мечей и другого оружия они доводили поверхность металла до блестящего, зеркального состояния. Об этом свидетельствует летопись: «Обнажены меча имуще в руках блещащася аки вода».

1 Флюсом называют вещества, которые применяют при сварке или паянии для расплавления окислов металла.

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.