Илья Мельников: Художественная обработка металла. Ковка

Совокупность этих свойств обусловливает способность коваться и называется ковкостью металла. Это свойство непостоянно и зависит от степени нагрева металла. Чем выше температура, тем мягче становится металл и тем легче он куется.

Без предварительного нагрева можно ковать драгоценные металлы (золото, серебро), а также цветные – медь, алюминий и их сплавы.

При холодной ковке металл, деформируясь под действием ударов, быстро теряет пластичность и тягучесть, начинает растрескиваться, разрываться. Чтобы избежать этого, нужно вовремя произвести отжиг заготовки, после чего металл снова приобретает свои первоначальные качества. По мере изготовления изделия отжиг выполняют неоднократно. Основное применение холодная ковка находит в ювелирном деле.

Горячая ковка используется при обработке малоуглеродистых сталей (ковочного железа) для производства различных художественных изделий – светильников, фонарей, решеток, башенных часов, кованой пластики, скульптур, различного инструмента и т.д. Для изготовления художественных кованых изделий применяется углеродистая сталь обыкновенного качества.

Лучшей является с наименьшим содержанием углерода: СО (углерода до 0,23), С1 (углерода 0,07 – 0,12) и С2 (углерода 0,09 – 0,15). Может также использоваться углеродистая качественная конструкционная сталь марки 10 (углерода 0,1) и 15 (углерода 0,15), хотя она в экономическом отношении обходится дороже.

Для изготовления кузнечных, чеканных, слесарных инструментов применяют инструментальную углеродистую сталь с содержанием углерода от 0,6 до 1,4 и некоторые марки легированной инструментальной стали.

Куют изделия из стали в нагретом состоянии, когда металл становится пластичным и лучше поддается деформации. У каждого сорта стали существует определенный интервал температур начала и конца ковки, зависящий от химического состава и структуры обрабатываемого металла. В среднем температура начала ковки 1100 – 1300, конца – 800 900°С.

Устройство для нагрева металла называется кузнечным горном. Кузнечный горн на один или два огня под одним дымоходом является важнейшим оборудованием кузницы. Помещение для нее должно быть достаточно просторным и светлым. Полезная площадь – около 40 квадратных метров при высоте 3 м. Стены кузницы могут быть кирпичными или деревянными, оштукатуренными с внутренней стороны. Гладкий пол должен легко убираться.

Горн в художественной ковке применяется для нагрева металлических заготовок массой до 20 кг.

Существует несколько видов кузнечных горнов: переносные, стационарные, открытого и закрытого типа, одноочковые и двухочковые (в зависимости от количества очагов горения), кирпичные, клепаные, сварные.

Состоит горн из кирпичной кладки, вытяжной трубы с вытяжным зонтом (колпаком). На поверхности кладки сделано углубление для горнового гнезда и второе – для ванны с водой. В нижней части предусмотрена ниша для хранения угля. Через сопло воздух от меха, который приводится в действие неравноплечим рычагом, подается в горновое гнездо. Высота кирпичной кладки 700 – 800 мм, ширина и глубина 1000 – 1100 мм. Для большей прочности горн связывается каркасом из угловой стали. Горновое гнездо облицовано огнеупорным шамотным кирпичом. Длина кирпича – 200 мм, ширина – 400 мм, глубина – 100 – 150 мм.

Горны могут быть с боковым дутьем (рис. 20) и с нижним дутьем.

Сжигаемое в горнах топливо (кокс, антрацит и древесный уголь), должны содержать минимальное количество серы, а при горении спекаться и образовывать сверху твердую корку, способствующую развитию высокой температуры в очаге. Наилучшим топливом является древесный уголь, который при сгорании не выделяет серы и имеет малое количество золы.

Для того, чтобы правильно разжечь и обслужить горн необходимо очистить горновое гнездо от остатков топлива, шлака, кусков кирпича, золы, а сопло очистить от шлака и продуть воздухом. Затем необходимо проверить газоплотность воздухопровода и его заслонки. Разжигать горн можно промасленными тряпками, дровами, деревянной стружкой, горячими углями, взятыми из работающего горна. Далее нужно открыть заслонку воздухопровода, постепенно подавать топливо и добавлять воздух, добиваясь при этом яркого, слегка коптящего пламени и следить, чтобы сопло во время работы всегда было покрыто слоем угля, дутье осуществлялось равномерно и вдуваемый воздух не соприкасался с нагретым металлом, а верхние слои угля, предварительно смоченные водой, спекались и образовывали корку.