Основы технической и художественной ковки

Михаил Анатольевич Клыков

Книга является учебным пособием для тех, кто хочет узнать основы сложного ремесла кузнеца. В книге рассказывается об инструментарии и технической оснастке кузницы, об основных кузнечных технологиях как художественной, так и технической ковке. А также даются советы для начинающих.

Школа ковки

Школа ковки

ШАГ ПЕРВЫЙ

Этот раздел для тех, кто впервые решил попробовать себя в ковке.

Что такое ковка? Ковка — это прежде всего труд, труд, требующий не только желания им заниматься, но и навыков, необходимых в данной работе.

С чего начать?

Начните с теории, просмотрите учебник по Технологии металлов, для начала подойдёт учебник для ПТУ и техникумов, в нем проще всё сказано, без лишних слов.

Определим основные кузнечные операции, которые нам придётся освоить:

— Вытяжка металла;

— Обсадка (осадка) металла;

— Высадка металла — сюда входит штамповка и фактуровка (нанесение пробитого рисунка на поверхность);

— Рубка металла;

— Гибка металлов;

— Пробивка и прошивка отверстий;

— Торсировка или скручивание заготовок.

— Сварка и провар металла (кузнечные способы);

— Уплотнение металла и нанесение наклёпа на поверхность;

— Термообработка поковок.

Освоение этих операций составляет весь основной спектр кузнечных работ. Но, чтобы освоить их в полном объёме, вам понадобится не мало времени и труда, придётся перековать тонны металла. Научившись этим операциям, вы освоите ковку на профессиональном уровне, и не встанете в тупик, когда придётся изготавливать (ковать) незнакомое изделие.

Какие стали чаще всего приходится ковать? Старые кузнецы определяли их так: «глина», «резина», «сухарь».

Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода С₂ — до 0,15% («глина»).

Среднеуглеродистые стали с содержанием углерода С₂ — от 0,15% до 1,0% («резина»).

Высокоуглеродистые стали с содержанием углерода С₂ — от 1,0% и выше («сухарь»).

Чугун, сплав железа с углеродом с содержанием углерода С₂ — более 2,0% (не куётся)

Часто в руки кузнеца попадают стали марганцовистые, их можно определить по грязно-красному цвету окислов сразу после ковки (не путайте с цветом ржавчины), цвет же окислов на других сталях серо-синий. Эти стали часто сбивают с толку неопытных кузнецов. Особенно при изготовлении инструмента: сталь вроде упругая, «углеродистая», но увы, при небольшом нагреве, что происходит при работе данным инструментом на горячем металле, становится «вдруг» мягкой (содержание марганца до 5,0% — сталь конструкционная, до 12,0% — марганцовистая)

Прежде, чем приступить к работе вначале изучим таблицу цветов нагрева сталей:

550°С — 650°С — от тёмно-коричневого до тёмно-красного

650°С — 720°С — от тёмно-красного до тёмно-вишнёвого

720°С — 800°С — от тёмно-вишнёвого до светло-вишнёвого

800°С — 900°С — от светло-вишнёвого до светло-красного

900°С — 1000°С — переход в оранжевый цвет

1000°С — 1150°С — тёмно-жёлтый (тёмно-соломенный)

1150°С — 1250°С — светло-жёлтый (светло-соломенный)

1250°С — 1300°С — ярко-жёлтый с переходом в белый (точка плавления чугуна,) температура сварочного жара.

1300^оС и выше — белый (переход в расплав, рассыпание высокоуглеродистой стали, точка провара металла).

Основные инструменты кузнеца

НАКОВАЛЬНЯ: Основной инструмент (станок) кузнеца, на котором производится ковка металла. Вес наковальни, которая необходима для работы, определяется просто: берётся вес молота (кувалды) и увеличивается в 10—20 раз. Обычно стандартная наковальня весит 90 кг

Основные названия частей наковальни: тело — самая массивная часть наковальни; лицо или зеркало — верхняя поверхность (рабочая, самая прочная часть); рог — круглый уступ; хвост — плоский уступ; кромка — внешняя и внутренняя грань наковальни; мягкая площадка — между рогом и зеркалом (с уступом); два отверстия в хвосте, одно круглое до 16 мм, другое квадратное от 28х28 до 35х35 мм.

Бывают и другие виды наковален, но это уже специализированные инструменты и работать на них сложнее.

РУЧНИК: Тяжёлый молоток кузнеца, весом до 2,5 кг, основной рабочий инструмент. Насажен на деревянную рукоятку, (дерево; берёза, орех, черемуха, рябина и другие, но не ель, сосна, дуб, ольха и другие «хрупкие» породы). Длина рукояти, от отведённого в сторону большого пальца до сгиба локтя.

Как правильно работать ручником:

Удары ручником бывают: кистевые, локтевые и плечевые.

Кистевые: лёгкие удары, которые наносятся на поковку при правке, доработке. В этом ударе работает только кисть руки.

Локтевые: основные удары, которыми работает кузнец. Исходное положение: ручник на плече, толчок рукой, ручник идет вниз, удар.

Плечевые: удар с плеча. Исходное положение: ручник на плече, толчок с подъёмом вверх, импульс с верха, удар.

При ударах ручником кисть руки должна быть свободна, не напряжена. Импульсы при ударе посылаются дважды: первый толчок с плеча, далее свободное падение ручника и второй импульс в момент удара по поковке (как в карате или боксе). При напряжённой кисти удар гасится (слабеет), но отдача в руку сильнее. Ни в ком случае не сдвигайте траекторию падения ручника, не бейте с потягом на себя или от себя, при этом значительно слабеет удар и нельзя использовать энергию отдачи для возврата ручника на плечо. Результат: затраты энергии выросли, а работа уменьшилась, быстро устаём.

ПОДСЕЧКА: Инструмент-нижник. Предназначен для рубки заготовок методом наложения заготовки на рабочую заточенную часть и ударами по заготовке ручником. Имеет вид зубила с квадратом в нижней части, предназначенным для установки в отверстие наковальни.

С чего начать?

Начнём с нагрева металла.

Заготовку, пруток или квадрат 10—12 мм, длиной 600—700 мм, поместим в горн, так, чтобы конец прутка находился в центре пламени. Нагреваем, пруток начинает менять цвет от тёмного до красного, наконец, он исчезает, становится невидимым, температура прутка равна температуре пламени. Достаём пруток, он светится или соломенным, или светло-соломенным цветом, это температура ковки. Металл стал пластичным и легко деформируется под ударами ручника. Если мы нагреем пруток до более высокой температуры (до белого каления), металл начинает гореть, идёт интенсивное окисление, раскидывая во все стороны звёздочки искр. Металл перегорел. В нем появились изъяны в виде канавок, а высокоуглеродистый рассыпается под ударами.

Упражнение — рубка на подсечке:

Положим разогретую заготовку на подсечку и ударами ручника отрубим небольшой кусочек. Как рубить? Стоя в полуоборот к хвосту наковальни, хвост должен быть со стороны руки держащей ручник. Другая рука держит заготовку горизонтально зеркалу наковальни. Первый удар наносим не сильный (примерочный), затем сильными рубим, в конце рубки удар ослабеваем и немного сдвигаем ручник в сторону отрубаемой части. При таком способе отрубаемый кусок раскаленного металла падает вниз на пол, а не летит вверх или в сторону.

Рубка на подсечке

Упражнение первое:

Разогреем заготовку (в данном случае пруток), поместим его на внешний край наковальни и будем вытягивать конец прутка. Метод: удар-поворот.

Ударяем ручником по раскаленному концу прутка, во время подъёма ручника для следующего удара, проворачиваем на 90° пруток, при следующим ударе проворачиваем пруток в обратном направлении. Таким приемом вытягиваем конец прутка в заострённый квадрат. Отрубаем квадрат на подсечке, как описано в первом упражнение.

Упражнение №1: удар — проворот

Не сдвигайте пруток на себя, вытягивайте только на внешней стороне наковальни, иначе конец будет не острый

Это упражнение отрабатывает синхронность работы рук, что в дальнейшем скажется на скорости ковки и точности ударов. Повторять его надо каждый раз перед началом работы, пока не достигнете автоматизма работы рук.

Упражнение второе:

Нагреваем заготовку примерно на 150—200мм по длине. С) Укладываем пруток на наковальню так, чтобы нагретый конец находился за передней кромкой на длину чуть меньшую нагретой части. Резкими ударами ручника по нагретой части гнем её. Ударом сверху, (у кромки наковальни,) и ударом сбоку фиксируем загиб. А, Б) Переносим пруток на хобот наковальни и лёгкими ударами сгибаем кольцо, так чтобы нагретый конец прутка коснулся загиба. Кольцо готово.

Гибка кольца на роге. А, Б, С — место гибки на наковальне, стрелка — направление удара

Освоив гибку кольца, перейдите на гибку таким-же образом эллипса. Это упражнение позволит вам свободно перейти на гибку рукояток инструмента.

Упражнение третье:

Освоив гибку кольца и эллипса, на том же прутке, но с другого конца оттянем плоскость и подбив её с боков получим заготовку отвёртки, остаётся только обрубить на подсечке кончик и отвёртка готова. Попробуй тем — же способом изготовить заготовку зубила, шила, монтировки и т. п.

Упражнение №3

Освоив эти простые упражнения, можно перейти к более сложным. И всегда соблюдайте правило: никогда не наносите сильный удар первым, вначале слабый (пробный), чтобы удостоверится, правильно ли лежит поковка. Затем сильные (ковочные) удары. Это правило соблюдайте при каждой смене позиции ковки.

Упражнение четвёртое:

Возьмём пруток 14—18мм, нагреем конец на 50—60мм загнём его на внешней кромке под 90°. Положим загнутым концом вверх, на зеркало наковальни. Сильными ударами посадим загнутый конец. Затем перенесём пруток на внешнюю кромку так, чтобы выступала обсаженная часть. Ударами ручника под углом в 45—50°, использовав кромку, как подсекающую часть, с небольшими проворотами высадим головку.

Упражнение №4

Данное упражнение позволит вам изготавливать головку болта, шарик на прутке, цветоложе цветков, головки кованного гвоздя и т. д.

Данные упражнения выполняются одним человеком без привлечения подручного. На освоение этих нехитрых упражнений требуется не так много временив, в среднем около недели. Не забывайте только постоянно повторять упражнение №1, оно необходимо для постановки кузнечного удара ручником.

Ковка гвоздя: Прежде всего необходимо освоить упражнение №4. Освоив изготовление шарика, отрубаем изготовленный шарик с ножкой, длина немного меньше длины будущего гвоздя. Затем оттягиваем ножку упр. №1. Нагреваем шарик и вставляем оттянутую ножку в отверстие гвоздильни (отверстие подбираем по диаметру ножки, которая должна входить в него свободно), чтобы шарик коснулся тела гвоздильни. Гвоздильня должна лежать рабочим отверстием напротив отверстия наковальни Сильными ударами высаживаем шарик в плоскую головку гвоздя. Даём немного приостыть и с обратной стороны резким, несильным ударом выбиваем гвоздь.

Ковка гвоздя

Шаг второй

Навыки работы в паре.

Как правило, в кузнице работают два и более человек. Основная работа на наковальне проводится в паре: кузнец — молотобоец. Этим достигается наибольшая эффективность работы и выполнение работ, которые сложно или невозможно выполнить одному кузнецу, без механических средств (молота, пресса).

При работе пары, старшим и ведущим работу является кузнец, молотобоец — подручный или помощник. Основным инструментом молотобойца является кувалда, или ручной молот, остальными инструментами работает кузнец. Молотобоец чётко выполняет указания кузнеца и его команды. ПРОИЗВОДИТЬ УДАРЫ БЕЗ КОМАНДЫ — КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩЕНО. Это может привести к травме и другим последствиям.

КУВАЛДА (ручной молот): — Тяжёлый молоток весом от 4 до 8кг (кувалдой большего веса без навыков и тренировки работать будет сложно и тяжело).

Насаженная на деревянную рукоятку длиной до 750мм без расклинки, т.е кувалда прогоняется с тонкой части рукоятки на утолщённую через всю её длину, до плотного крепления. Только такая насадка обеспечит надёжность.

Команды кузнеца

Кузнец подаёт команды молотобойцу, которые заранее обговорены, или голосом (что лучше всего при начальной работе или во время обучения), или ручником. Голосом: «СТОП», «БЕЙ», «СИЛЬНЕЕ», «МЯГЧЕ» или «ТИШЕ» и другие. Ручником: лёгкое постукивание по хвосту наковальни — «ВНИМАНИЕ! ПРИСТУПАЕМ К РАБОТЕ»; удар по заготовке — «СЮДА»; удар по наковальне — «БЕЙ»; положенный на бок ручник, или постукивание боком — «СТОП — опустить кувалду к ноге, или положить на плечо». При работе инструментами верхниками (гладилками, пробойниками, подбойниками и другими инструментами), команды подаются только голосом.

Работа на наковальне

Кузнец и молотобоец становятся по разную сторону наковальни, со стороны хвоста, образуя угол 45° по кромке наковальни, и 90° друг с другом так, чтобы траектория размаха кувалды и траектория удара ручника перекрещивались и не проходили через работающих.

Начинать работу в паре рекомендую с проковки полосы. Берём пруток диаметром 18 — 24мм, разогреваем, и проковываем полосу, размеры выберем произвольные. Ударом ручника кузнец показывает, куда наносить удар. Затем, ударом по наковальне, или командой «бей» даёт сигнал молотобойцу нанести удар кувалдой. Повторяем приём снова и снова. Силой удара ручника кузнец указывает, с какой силой необходимо бить кувалдой (молотом). Между ударами проворачиваем поковку (упр. №1 школы ковки), до тех пор, пока не остыл металл (720°С). Нагреваем заготовку снова и повторяем операцию. Затем, когда полоса приняла нужный вид, оправляем её гладилкой, и гладилкой же придаём нужные размеры.

Виды ударов кувалдой (молотом)

1. Локтевой — удар, при котором работают только локти рук. Исходное положение: кувалда на плече, рука на плече, где лежит кувалда, держит рукоятку посредине, вторая рука за свободный конец рукоятки и прижата к поясу запястьем. Импульсом толкаем кувалду с плеча и производим удар, ловим импульс отдачи и возвращаем кувалду в исходное положение, при этом рука, держащая за конец рукоятки, от пояса не отрывается, и в работе по переносу кувалды не участвует, а только придерживает её. При этом ударе энергия не высокая, но высокая скорость ковки и высокая точность удара.

2. Плечевой или «косой» — удар, при котором в работе участвуют обе руки. Исходное положение: кувалда на плече, одна рука держит рукоятку посредине, а вторая за свободный конец, но при этом рука не прижата к поясу, а рукоятка скошена в сторону данной руки. Импульсом толкаем кувалду сплеча вверх, в движении переводим руку, держащую за середину рукояти к свободному концу и в момент удара, даём дополнительный импульс. В момент отдачи возвращаем руку обратно к середине рукояти и возвращаем кувалду на плечо. При этом ударе очень высокая энергия удара, высокая точность, но скорость ниже. И этот удар является основным.

3. Маховый — удар производится также, как и при плечевом, но с более сильным импульсом. Кувалда поднимается вверх и отводится назад, затем разгоняется, рука сдвигается к концу рукояти и дополнительным импульсом производим удар. Возврат такой же, как и предыдущем ударе.

При этом ударе энергия ещё выше, но скорость и точность ковки понижается и требуются высокие затраты энергии. Применяются, когда требуется очень сильный удар.

4. Маховый круговой — удар самый сильный, но требует и самых больших затрат энергии, при этом ударе нельзя использовать энергию отдачи, как в предыдущих ударах. Удар производится из положения кувалда внизу, подъём через спину с круговым разгоном и мощный удар. В ковке не применяется из-за низкой точности. Применяется только для рихтовки крупных поковок и тавров, как правило, лежащих на земле, или на невысоких подставках.

В некоторых кузницах, где нет пневмомолотов, а также в старых сельских и городских кузницах применялась для ковки БАБА — болванка в полтора-два пуда (1 пуд = 16 кг), к которой крепились ручки, и два молотобойца размеренно, по команде кузнеца наносили удары, подымая бабу вверх и резко бросая на поковку.

Рубка металла

Мы в предыдущей главе рассматривали рубку на подсечке. Здесь рассмотрим, как рубится металл на наковальне с помощью кузнечного зубила:

КУЗНЕЧНОЕ ЗУБИЛО — инструмент-верхник. В отличии от слесарного зубила, кузнечное имеет отверстие для насадки его на деревянную рукоятку, без расклинки. Некоторые игнорируют это правило, которое выработано поколениями кузнецов, а начинают приваривать металлические. Делать этого не рекомендую, так как дерево является хорошим амортизатором и гасит энергию отдачи, не ломается сразу, (как металлическая, особенно в месте сварки), вначале появляется надлом. Просто её надо добить в отверстие зубила, чтобы надлом вышел в другом конце отверстия и отпилить его. Или заменить новой рукоятью. Рабочая часть зубила может быть расположена, как вдоль рукояти, так и перпендикулярно её, всё зависит от того, какие работы по рубке вы будете производить.

Рубка кузнечным зубилом на наковальне

в). Рубка на подложке: Рабочая поверхность (лицо, зеркало) наковальни упрочнена, или накаткой, или поверхностным насыщением углеродом (цементацией). При рубке без подкладки мы можем попортить зубило или зеркало наковальни. Для подкладки используют пластины, примерного размера 8х50х100мм или другого, но не очень большие, из металла средней твёрдости.

Разогретую заготовку кладём на подкладку, сверху ставим зубило, даём команду молотобойцу «бей слабо», так проверяем, как лежит заготовка, затем команда «бей сильно», в конце рубки «бей слабо», это надо для того, чтобы отруб не летел с силой, а просто падал на пол. Не забывайте! Стоять на предполагаемой траектории полёта отруба ЗАПРЕЩЕНО!

а). Рубка на кромке наковальни: Наиболее часто применяемый приём. Рубка на кромке производится так же, как и в первом случае. Те же самые команды. Но заготовка лежит на кромке наковальни, а зубило расположено на заготовке над кромкой или слегка сдвинуто в сторону зеркала, подкладка отсутствует. Рубится, как на ножницах, но отруб летит только вниз.

Не рекомендую рубить на выступе наковальни, он служит для других целей, об этом позже.

3. Проруб: Операция при которой металл не отрубается, на нём только прорубаются канавки, пазы, рисунки и другие. Прорубы могут быть глухие и сквозные. Например, нанесённый прорубом рисунок — глухой проруб, а заготовка, прорубленная под фонарик — сквозной проруб. Операция выполняется, как и предыдущая, без подкладки — глухие прорубы, а с подкладкой — сквозные, может быть использовано в работе зубило, как с продольной рабочей частью, так и с перпендикулярной.

4. Подруб: Операция при которой прорубается паз, часто глубокий, с наклоном, в который вставляется другой элемент ковки и крепится там либо расклёпом, либо шпеньком, либо кузнечной сваркой (в настоящее время применяется редко, заменена электросваркой).

При выполнении операций проруб и подруб надо учитывать то, что при выполнении этих работ металл осаживается и размеры заготовки меняются, помните обязательно об этом.

При рубке нагретого металла нагревается и рабочая часть зубила, в результате чего происходит отпуск закалённых частей инструмента. Избежать этого нежелательного явления можно, если после нескольких ударов охлаждать зубило в воде, или изготовить зубило из углеродистой легированной стали и не закалять его, применять только для рубки горячих поковок.

Учитывайте, что при работе инструментами-верхниками происходит деформация и затыльников, они расклёпываются, появляются трещины. Поэтому внимательно проверяйте состояние инструментов и вовремя устраняйте появившиеся дефекты.

При освоении работ на пневмомолоте мы познакомимся с рубкой металла на данном молоте. Методы и техника безопасности при рубке остаются прежними, но с некоторыми дополнениями и рекомендациями.

Гибка

Прежде, чем начать производить гибку, давайте узнаем, какие нюансы возникают при этой, вроде бы «простой», операции.

На рис.1: a) Пруток или профиль испытывает одновременно сразу две деформации: это сжатие и растяжение. Чем больше диаметр или размеры по толщине, тем эти деформации выше, и поэтому сечение по месту прогиба претерпевает изменения, что может повлиять и на рисунок в художественном изделии, и на сопротивление нагрузкам в техническом; b) и с) При гибки прутков или профилей на наковальне, тисках или других приспособлениях с помощью удара, начинают гнуться профиля или прутки в совсем неожиданных местах. Это во многом зависит от правильного нанесения или направления удара и удержания заготовки. От этого мы никуда не уйдём, поэтому нам придётся периодически проводить гибку (рихтовку) данных прогибов (остановимся ниже) в процессе проведения всей операции. Необходимо будет учитывать и то, что никогда не следует производить удар по тому месту, которым он направлен точно в кромку подкладных или удерживающих устройств. Этим ударом вы просекаете заготовку и тем самым её послабляете (см. рис.1 с).

Рис. 1 Гибка металла

При загибе конца прутка или другого профиля, когда необходимо произвести осадку конца под шарик или под головку, необходимо класть заготовку так, чтобы загнутый конец глядел вверх. Этим вы ставите заготовку на несколько точек (уменьшая тем самым момент отдачи), и учитываете то, что наибольшая осадка идёт в месте прилегания загиба к наковальне.

Очень часто металл в руки кузнеца попадает в виде металлолома. И требует предварительной операции — рихтовки (правки в холодном виде).

Рихтовке подвергаются также длинные поковки: горизонты, вертикали, заготовки под крученные узоры, т.е. все поковки, прошедшие тепловую обработку, так как при охлаждении они, как правило, деформируются

Поэтому на начальном этапе учёбы ученика ставят на рихтовку. Эта работа преследует еще одну цель: научить правильно устанавливать или класть заготовку на рабочее место (на наковальню) и правильно наносить удары. Заготовка кладётся так, чтобы было две точки опоры, а горб выгнутого места глядел вверх. При такой укладке заготовки мы не получим удар отдачи в руку, держащую заготовку. Затем резкий удар наносится по выгнутому месту. «Почему резкий?» — этот вопрос задают часто. При тянущем ударе горб может встать в прежнее положение за счёт внутренней энергии и остаточной «памяти». Вот почему удар резкий. Но резкий удар ещё не значит сильный, сила регулируется рукой и импульсом посыла ручника. Данный навык приходит не сразу, потребуется некоторое время на освоение. На практике — от 2х до 5ти дней.

Как гнуть разогретый металл?

Усилие, приложенное к заготовке при гибке зависит от степени нагрева места гибки. Чем выше нагрев, тем меньшее усилие, т.к. металл более пластичен в месте более сильного нагрева. Поэтому гибка будет происходить в месте наивысшего нагрева. Это правило гибки.

Но можно выйти из ограничений этого правила, если применять разработанную веками технологию. В чем она состоит? Это применение вилок (рис.1 F). Одна вилка вставлена в отверстие наковальни (большое квадратное), другая вилка (боковая) применяется в качестве рычага. Начинать гибку надо с наименее нагретой части, расположенной ближе к вам. И постепенно продвигая заготовку в вилках на более разогретую часть. Так гнутся заготовки с плавным изгибом: волюты, бобы, спирали и т. п. При гибке под углом 90^о необходимо сдвинуть заготовку от рога вилки, вставленной в отверстие наковальни, в сторону вилки, в которой производим гибку на 0,5D от отметки заготовки.

Наиболее сложный момент в гибке — её начало, от того, как начнёшь гибку, зависит и её окончание, поэтому особое внимание необходимо уделить начальному моменту операции. Правильно подготовить концы, т.е. или их вытянуть, или закрутить в спираль, или отковать в лапку, или в шарик, ещё сложнее — лист или цветок. А далее — производим гибку или в шаблоне, или в вилке, примеряем по эскизу, если надо — догибаем, используя рог, оправку, вилку или другие приспособления. Если у нас гибка с обеих сторон заготовки (волюта, боб и т.д.), то проводим операцию на другом конце, предварительно дав остыть согнутому концу.

Используя при гибке вилку и вилку-держатель, и перемещая в них заготовку, можно гнуть её в любом месте, независимо от равномерности нагрева, и под любым углом. С помощью вилок гнётся и длинный, холодный пруток (лучше предварительно отожжённый) под любую спираль, завиток, волюту и т. д. Для этого применяется МЕТОД МАЯТНИКА. Прижав пруток к бедру, вставив один конец прутка в вилку на наковальне, а вилкой-держателем схватив заготовку недалеко от первой вилки, начинаем равномерно раскачиваться из стороны в сторону. Бедром и вилкой подгибаем пруток при ходе на заготовку, при обратном ходе продвигаем пруток в вилках (рис.2). Способ очень простой, легко осваивается и при равномерном раскачивании пруток продвигается равномерно, «автоматически». А после небольшого навыка кольца и спирали большого диаметра выходят, как по шаблону.

Рис. 2 Гибка в вилках

Как провести замер заготовки по длине? Для этого используется шнур. Многие предлагают использовать для замера электрошнур в оплетке, виниловой.

Электропровод в виниловой оплётке не очень удобен. Работать с ним сложновато: постоянно приходится вытягивать, чтобы он был ровным, а это влияет на точность замера, да и отметку мелом, маркером или карандашом легко стереть. Я предлагаю пользоваться плетёным шнуром, лучше всего от альпийского снаряжения или от полиспастной системы. Он по сечению подходит под заготовку, не растягивается при замерах и на нём хорошо видна отметка мелом, которую на данном шнуре стереть не так просто.

При проведении гибочных работ в художественной ковке необходимо в первую очередь нарисовать рисунок изделия на рабочем верстаке в масштабе 1:1. В некоторой литературе предлагается рисовать на полу. Сразу скажу: пол не для рисунков, не заметишь, как затопчешь и сотрёшь всё. Да и постоянно кланяться — не великое удовольствие. На полу работать очень неудобно, для работы с решётками, секциями оград лучше всего изготовить монтажный стол Наилучший стол — это стол, рабочая поверхность которого из ДСП (древесно-стружечная плиты). Как показывает практика, она не горит даже при попадании на неё раскалённой заготовки. На нём и чертить легче — тяжело стирается мел или чернила фломастера, и работать на ДСП электросваркой, укладывая проводник массы на изделие. А для работ, связанных с ударом — верстак или стол с листом стали толщиной примерно 15 — 25 мм и размером 500 х 750 мм. Бетонный пол от нагретой заготовки часто лопается и горячие осколки могут отлететь в лицо.

В старые времена применялся деревянный верстак с буртиками, покрытый слоем глины толщиной сантиметров 10. Глина предварительно размачивалась, на ней наносился рисунок простой палкой, ей давали подсохнуть и делали выкладку поковок. Такой верстак я видел в детстве в бывшей кузнице.

В местах, где производится гибка под углы, необходимо нанести отметку. Нанесение отметки керном не совсем удобно — при нагреве до соломенного цвета она практически не видна. Пока найдёшь отметку — потеряешь время, остынет поковка. Наносить керновку на круглые заготовки не очень просто. Лучше использовать зубило, нанося метку на ту сторону, которая будет скрыта в изделии. А если делаем изделие из офактуренного металла, то будет не видна ни керновка, ни зарубка. Здесь лучше делать метку мелом. Мел практически не сгорает, а если он исчез на нагретой заготовке, то дайте ей немного приостыть, и отметка проявится снова. А использование курвиметра для замера длины, как предлагают некоторые, в кузнечном деле вещь бесполезная. Рисунок, как правило наносится на не очень ровную поверхность, что будет увеличивать длину замера. Так же приходится учитывать удлинение, возникающее при гибке металла, а оно может быть на разогретом металле, учитывая коэффициент линейного удлинения, значительное: до 15мм на метр длины.

При гибке необходимо следовать следующему правилу: выбрать нулевую точку, от которой будет производиться гибка. Это может быть или заправленный конец, или угол на любой длине, или специальная отметка. И при наложении поковки на эскиз (а на эскизе также необходимо указать нулевую точку) первое внимание уделяем тому, чтобы эти точки совпали, а далее от неё смотрим на совпадения поковки по всему эскизу, где надо разогнуть или догнуть поковку. Часто игнорирование этого правила, особенно у начинающих, создает трудность в гибке — поковка долго не ложится на эскиз и её часто и долго приходится догибать.

Догибайте поковку на том инструменте, на котором производили гибку.

А гнуть, особенно разогретую заготовку, лучше в вилке: получается быстрее и точнее (металл меньше тянется), не надо наносить много ударов. В гибке лишние удары только вредят, а иногда и портят поковку, особенно это сказывается на офактуренном металле.

Иногда некоторые авторы показывают гибку с постановкой детали на одну точку (рис.1 D и Е). Установку металла при гибке ударом на одну точку, даже хорошо прогретый, я никогда не одобрял — может сильно отдать в руку (проверено на личном опыте). Для этого лучше использовать выступ между рогом и зеркалом. Одна точка на зеркале, другая на роге, удар между ними. Вот почему я не рекомендую использовать выступ для рубки.

Большую сложность, особенно для начинающих, представляет гибка полосы на ребро. И чем тоньше полоса, тем гибка сложнее. Я рекомендую в этом случае полосу гнуть ударами по ребру (см. рис. 3), но нагрев производить до температуры не выше 700—750^оС. При данной температуре металл меньше деформируется, меньше ненужная деформация по ширине, которую постоянно приходится выравнивать. Гнётся тяжелее? Ну, нет! Гибка пойдёт легче и быстрее, а что касается силы ударов, то, что сделаешь — придётся немного попотеть. А будете гнуть в вилке или ещё на чём-то — только намучаетесь, и чем тоньше и шире полоса, тем гибка на ребро сложнее. В шаблоне? Сколько потребуется шаблонов? А деформации всё равно не избежать.

Рис. 3 Гибка полосы на ребро

Однажды я прочитал: во время гибки можно использовать в качестве шаблона рог наковальни, нанеся на нём метки мелом

Использовать рог в качестве шаблона!? Не знаю, кто это придумал, явно не профессионал — метки исчезнут после нескольких ударов.

Не имеет значения форма рога в верхней части: круглый он или плоский. Кольцо сворачивается и без рога, всё зависит от того, как изготавливать. Пример: загнули на кромке конец заготовки, повернули на 180 градусов и несильными ударами с потягом на себя закручиваем кольцо, оправляем его на оправке (что значительно точнее). Оправками могут служить любые недлинные обрезки кругляка разного сечения. Этим способом изготавливаются: навесы петлей двери, уши рессор и другие изделия из полосы. На этой теме я остановлюсь отдельно. На роге эти изделия не оправишь.

Рис. 4 Гибка на конусе

Так же сворачивается спираль. Или наматывается на конус с вилочкой в законусённой части, куда вставляется конец прутка, и ударом по вилочке оправка легко выбивается. Это вы можете увидеть на рисунке 4.

Вы хотите согнуть кольцо так, чтобы оно было идеальное? Нет ничего проще. У вас есть диаметр (к примеру кругляк N-го диаметра). Возьмите заготовку длиной, рассчитанной по формуле: L=3,14D+1,5d, где D — диаметр кольца, а d — диаметр прутка или толщина квадрата, полосы той ширины, на которую гнёте). Почему прибавлять 1,5 толщины или диаметра? Очень просто: длина меряется на гибку по среднему диаметру или средней толщине заготовки. Согните кольцо, прихватите сваркой концы, нагрейте всё кольцо, наденьте на диаметр. Кольцо остынет, прихватка сваркой лопнет, но кольцо при этом станет идеально круглое. О гибке на пневмомолоте я расскажу в последующих главах.

Важным фактором при гибке изделия в горячем виде является охлаждение поковки. Выгнутая поковка при охлаждении очень часто, можно сказать практически всегда, деформируется (особенно, если она гнута с помощью ударов) и требует доводки её до рабочего вида рихтовкой в холодном состоянии.

По технологии гибки можно писать отдельную книгу. В процессе работ, связанных с гибкой, появляется много идей о том, как её облегчить, разнообразить, придумать приспособления, шаблоны, усовершенствовать технологию и перенести её на механизмы. Я дал простейшие направления в гибке, простейшие приёмы работы, отработанные в своё время с учащимися техникума.

Приёмы гибки на шаблоне я затрону в следующим разделе.

Гибка в шаблоне и рамках

Гибка заготовок и поковок — основа современной художественной ковки. Посмотрите на изделия: они в основном изготовлены методом гибки, как в холодном, так и в горячем состоянии. Если заглянуть на сайты ковки в Интернет, можно увидеть много рекламы изделий, изготовленных простой гибкой из готового профиля. Почему преобладает такое направление? Ответ прост: гибку изделия из профиля считают одной из самых простых операций. Мало затрат на предварительную обработку детали: нарезал заготовки по длине, сконструировал простой кондуктор и гни детали сотнями. Тем более, что везде предлагают специальные устройства для холодной гибки металла, и на такую работу можно поставить рабочего безо всякой квалификации. В итоге: затраты низкие, выход продукции большой. Но увы! Я могу разочаровать многих! Данные изделия найдут спрос только тогда, когда объём заказов большой, а претензии к ковке у заказчика низкие. Это, как правило, ограды для больших площадей. И, если присмотреться к такой «ковке», то можно увидеть, что ковки там вообще не видно. А концевики приварены и изготовлены из дешёвой китайской штамповки, редко из дорогой европейской.

В предыдущей главе «Гибка» мы рассматривали гибку, как основную операцию в художественной и вспомогательную в технической ковке. Здесь мы будем рассматривать гибку при подготовке поковки к сборке в изделие. Свободную гибку, как основную операцию, редко применяют в художественной ковке, в основном она применяется при изготовлении растительного орнамента. Главный упор делается на гибку в рамке или на шаблоне.

Давайте сразу определимся: если мы гнём всего несколько поковок, то согнуть их свободно, или с применением частей шаблонов от других заготовок будет быстрее и с меньшими затратами. Обычно это изготовление партии до двух десятков не очень сложных поковок. Если необходимо большее количество поковок, или поковки со сложными видами гибки или сложной геометрией, то сразу, не раздумывая, изготавливаем шаблон.

На шаблонах, как правило, гнутся поковки уже прошедшие предварительную подготовку: фактуровку, проковку концевых элементов, и выверенные по размеру. Шаблон — простейшее приспособление, состоящее, как правило, из одного или двух-трёх элементов (рис.1). Например, пластина, согнутая по рисунку, на которую накладывается гнутая деталь. Для удобства в работе её обычно приваривают к листу железа, приваривают ограничители, предохраняющие от разбега детали, но при этом на ней нет удерживающих или зажимных элементов. Деталь кладётся в шаблон, один конец зажимается, и начинается гибка. Зажимают заготовку обычно вилкой или рычагом, и свободной рукой гнут по шаблону, иногда, если требуется, заготовку поджимают второй вилкой или иным прижимом. В некоторых случаях заготовку подбивают ручником. Часто шаблон используют только для выверки свободно согнутой детали.

Рис. 1 Гибка в шаблоне

Необходимо уделить внимание ещё одному нюансу при гибке в шаблоне, а именно: в какую сторону идёт заворот. Иногда, взяв чужой шаблон, можно почувствовать, что гибка идёт не так как надо. В чем дело? А дело в тяговой руке. Определитесь сразу — какой рукой вы гнёте (тяните) заготовку, а какой придерживаете её зажимом или вилкой. И, исходя из этого, изготавливайте шаблон или с правым, или с левым заворотом.

Рис. 2 Сборка изделия в рамках

В небольших кузницах, где изготавливается небольшое количество одинаковых поковок, более подходит гибка на шаблоне и дальнейшая подгонка заготовки в рамках (рис.2).

В рамках обычно подгоняются детали, которые имеют несколько точек соприкосновения с другими частями изделия. А для того, чтобы точно подогнать деталь, на рамках наносятся метки в тех местах, где детали соприкасаются друг с другом. Сразу используйте рамки для сборки тех изделий, где даже небольшая неточность при сборке составляющих может привести к искажению размеров всей сборки. Или изготовьте кондуктор для сборки изделия.

В процессе работы возникает вопрос: гнуть поковку сразу на всю длину или по частям? На шаблонах редко поковку гнут на всю длину сразу, а разбивают на части. Например, при изготовлении волюты или боба. На одном шаблоне гнём один конец. Затем на том же или другом шаблоне, гнём второй конец. Этот способ пригоден, когда концы заготовки представляют собой или конус, или «долото», или просто прямой срез.

Рис. 3 Гибка в шаблонах

Сложнее с заранее изготовленными концевиками типа «гусиная лапка», «лист», «пика» всевозможных видов и пр. Их гнут раздельно, вначале концевик свободно или на шаблоне (рис.3: а) — шаблон, в) — зажимной рычаг, с) — схема начала гибки).

Затем всё остальное гнут на другом шаблоне, либо концевик приваривают к уже изогнутой детали.

Но, при сварке концевиков мы можем просчитаться с затратами: это время на изготовление концевика, его гибку, сварку, зачистку шва, плюс затраты электроэнергии и времени на эти операции. На цельной поковке мы используем только изготовление концевика и гибку. И самый важный фактор: изделие со сваркой упадёт в цене из-за приваренных концевиков, а затраты на изготовление возрастут. Вот из-за этой ошибки часто страдают неопытные кузнецы.

Объёмная гибка

Гибка в плоскости, даже самая сложная на вид, не представляет собой сложности в технологическом плане. Другое дело — объёмная гибка. Вот тут встанут многочисленные сложности: сложный чертёж конструкции, сложные шаблоны и кондуктора. Да и кузнец, работающий с объёмными изделиями, должен видеть чертёж и само изделие в объёме ещё в стадии изготовления, производить расчет длин с учётом углов и обтеканий, т.е. производить стереометрические расчёты, уметь определять в изделии точки отчёта длин, или нулевые точки начала гибки.

Поэтому многие кузнечно-художественные мастерские, особенно кустарные, стараются не брать на изготовление объёмные изделия. Или брать, чтобы не потерять престиж, изделия небольшие, типа декоративной мебели, простейшей «ботвы»¹, или стараются заменить её плоскостными сборками. Кузнец работающий с объёмными изделиями, как правило, работает один или в паре с подручным, подгоняя деталь к детали каждую по отдельности. Отсюда и сложность, и высокая трудоёмкость работ. Кузнецы, умеющие работать в этой ковке по чертежам, очень редки и, как правило, имеют большой стаж работы. Произвести свободную объёмную гибку большой партии деталей, очень сложно. Поэтому, необходимо обязательно изготовить шаблон, и даже небольшую партию заготовок придётся гнуть на шаблоне. Пример объёмного шаблона — завивка спиралей (рис.4).

Рис. 4 Объёмная гибка

Если мы производим частое изготовление изделия, и в большом объёме, то я советую изготовить шаблоны на всё изделие. Чтобы не путаться с отдельными шаблонами, пронумеруйте их. Эти номера нанесите на основной чертеж в местах установки деталей. Это позволит вам быстро подобрать нужный шаблон на концевик или деталь и не нарушить порядок установки деталей при сборке изделия. И это нужно делать, не только на объёмных изделиях, но и на плоскостных.

Рис. 5 Гибка в штампе

Очень редко проводят объёмную гибку свободно. Это в основном декор в виде листьев или цветов, а также кованых стеблей под растительный орнамент. Одним словом — ковка «ботвы».

В технической ковке объёмные изделия не редкость, и, можно сказать, что это повседневная работа, поэтому здесь применяется штамповка (рис.5). Изготовление объёмных изделий в штампах на прессах и молотах. Пример: коленчатые валы, колёсные пары, детали конструкций и т. п.

Рис. 6 Изготовление изделия (потайной головки болта) в штампе

В небольших кузницах так же применяется штамповка небольших объёмных изделий: листьев, цветочков, балясин и всевозможного декора, а также крепёжной оснастки. На рисунке 6: а) изготовление потайной головки болта для лемеха, отвала плуга и режущего аппарата косилок, б) изготовление полусфер.

Работа на пневмомолоте

В настоящее время практически не встретишь кузницы без пневмомолота. От мелкой сельской до крупной промышленной. Можно много перечислять виды молотов: от рычажных, механических шлёпов, до пневмомолотов простого и двойного действия. Мы остановимся на самом распространенном в наших кузнецах, пневмомолоте двойного действия с весом падающих частей от 50 до 150 кг. Пневмомолоты с весом падающих частей выше 150 кг применять в художественной ковке не целесообразно, т.к. они требуют больших затрат на их монтаж, обслуживание, требуют более высокой квалификации кузнеца и более высоких затрат на электроэнергию.

Почему двойного действия?

Пневмомолот двойного действия в отличие от молота простого действия более легок в управлении, лучше отзывается на команды управления, даже если он довольно изношенный. Молота простого действия промышленностью с конца пятидесятых годов уже не выпускались. В работе они более капризны, а при даже незначительном износе очень резко реагируют на управление, кидая верхнюю бабу вниз. Так же в них затруднено удержание бабы при слабых ударах. Но, если они где и сохранились, то это уже металлолом. Узнать его довольно просто, у данного молота с правой стороны, в верхней части один кран управления и нет центрального крана с той же стороны. У молота двойного действия — два крана управления связанных между собой рейкой и центральный кран.

Здесь я буду описывать технологии и приёмы работы на наиболее распространенном пневмомолоте двойного действия с весом падающих частей до 75 кг. Хотя я лично предпочитаю пневмомолот двойного действия в 150 кг

Пневмомолот двойного действия с весом падающих частей до 75 кг представляет из себя моноблок, готовый к установке без предварительной подготовки. В своё время их было много изготовлено на Астраханском заводе кузнечного оборудования и поступали они в основном в сельское хозяйство и на ремонтные предприятия. В настоящее время их можно приобрести и довольно недорого, в приличном состоянии.

Пневмомолот (я имею ввиду 75 кг падающих частей), общим весом 3,5 т устанавливается на фундаменте, требующем от 1 куб м. до 2 куб м. бетона, в зависимости от грунта под ним. Простой литой монолит с четырьмя анкерами для крепления пневмомолота. Установка простая, главное: горизонтальная поверхность фундамента должна бать выверена по уровню и быть ровной, без выступов. Сразу предупреждаю: никаких прокладок между молотом и фундаментом не ставьте, они разобьются очень быстро, да и от отдачи по фундаменту шума будет больше. Без прокладок вся энергия отдачи будет уходить через фундамент в грунт. Поставили, притянули анкерными гайками с пластинами для шплинтовки, долили масла в насос. Проверили крепления бойков, совпадения их кромок. Подсоединили к сети энергоснабжения. Приступили к работе. Поработали 2—3 часа, подтянули гайки крепления, проработали еще 2—3 дня, ещё раз подтяните гайки и зашплинтуйте их пластинчатыми шайбами. На этом можно считать монтаж завершённым.

Конец ознакомительного фрагмента.

Примечания

1

Вид растительного орнамента в виде травяных стеблей