Технология ковки

ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ

Технологическая обработка металла ковкой включает в себя разнообразие приемов, методов, ко-торые продиктованы характером материала и теми задачами, стоящими перед художником-кузнецом. В процессе ковки мастер применяет разнообразные приемы, используя разные инструменты, чередуя их в различных комбинациях и последовательности.

В основном все приемы можно свести к следующим основным операциям: осадка, вытяжка, рубка, разрубка, пробивка отверстий, гибка, закручивание, насекание рисунка, набивка рельефа.

Последовательные операции изготовления клещей

Осадка Это операция, которая применяется для увеличения поперечного сечения какой-то части заготовки за счет ее длины (высоты). Осадка может быть полной и местной. При полной осадке деформируется весь металл. При мест-ной осадке деформируется только часть металла. оответственно этому и делается нагрев-полный или местный. Осадка применяется в следующих случаях. Для получения отдельных утолщений на поковке (осадкой концов или середины) при ковке де-коративных элементов, имеющих переменное сечение. Например, растительные орнамен-тальные мотивы (утолщенные узлы на стебле, плоды, ягоды и т.п.)После осадки поковка дополнительно обрабатывается обжимками, подбойками. Как предварительная операция перед загибанием под углом для восполнения недостающего металла для образования угла. При осадке поковку нагревают, ставят вертикально на наковальню и бьют ручником или кувалдой по верхнему концу. Длина поковки не должна превосходить диаметр больше чем в 2 — 2,5 раза, иначе произойдёт изгибание.

Приемы осадки: а — осадка в тисках; б -осадка на наковальне; в — осадка конца для образования головок; г — образование запаса металла для гибки под углом

При осадке важно соблю-дать следующие условия: концы заготовки должны быть срублены под углом 90°, заготовка долж-на быть прямой. Если требуется осадить заготовку на малом участке с большой разницей в сечении, нагретую за-готовку опускают в холодную воду, исключая участок, подлежащий осадке. Эта операция должна производиться быстро, заготовку нельзя передерживать в воде, необходимо следить за нагретым концом. Такой прием применяется при изготовлении головок болтов или больших строительных гвоздей. Некоторые кузнецы осадку концов заготовки производят так: нагретый конец загибают под углом 90° и, перевернув, ударяют по загнутому торцу металла. Трудность этого приёма заключается в том, чтобы при осадке не сделать складку загнутого конца. Хорошо этот приём использовать при горной сварке. Осадку концов заготовок можно производить в тисках: нагретую заготовку закреп-ляют в тиски, так чтобы над губками возвышалась та часть металла, которую требуется осадить. Высота осаживаемой части должна быть в 2,5 раза больше сечения заготовки. Эту операцию не-обходимо производить быстро, потому что при зажатии в тиски нагретый металл быстро остывает от соприкосновения с губками. Быстро закрепив заготовку, ручником осаживают. При осаживании концов заготовок большого сечения обычно бывает, что сила губок тисков недос-таточна и при ударе заготовка скользит в тисках. В этом случае, если позволяет заготовка, в ней делаются плечики. При работе с поковками большой длины бывают случаи, когда надо производить осадку в середи-не заготовки. Все перечисленные приемы в этом случае неприемлемы (в частности, нельзя произ-водить осадку ударами самого предмета о наковальню). В этом случае в зоне осадки заготовку выгибают в форме буквы Z и сверху по изгибу ударяют ручником; после осадки заготовку выправляют. Кроме перечисленных приемов существуют и другие с использованием приспособлений. Вытяжка Эта операция применяется для увеличения длины заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Нагретую заготовку кладут на наковальню и ударам молота вытягивают. Боек молотка имеет поверхность и гладкую, а выпуклую, и, когда происходит удар, метал, как бы выдавливается во все стороны и по длине, и по ширине заготовки. Повернув заготовку на 90°, ударяют по выпуклости, которая получилась в результате первого удара. Так, периодически поворачивая и передвигая заготовку, ее вытягивают. Таким образом, главное состоит в том, чтобы в процессе вытяжки в сечении всегда должен быть квадрат. Для ускорения вытяжки ковку можно вести на роге наковальни; в этом случае металл будет тя-нуться (течь) между двух выпуклостей, что способствует более быстрому увеличению длины заготовки. Другой вариант вытяжки — с раскаткой, или разгонкой. Форма раскатки чаще всего полукруглая. От расположения раскатки на поковке (вдоль или поперек) зависит направление вытяжки. Вытяжка на конце применяется при изготовлении гвоздей, светцов, пробоев, жиковин и других изделий. Нагретую заготовку начинают вытягивать, немного отступая от конца, и в процессе вытяжки пода-ют на себя. Во время работы нужно следить, чтобы квадрат, который получился в процессе ковки, сходил на конец поковки. Это достигается силой и характером ударов. Заканчивать вытяжку нужно легкими ударами. На рис. 2, а — г показаны приемы вытяжки.

Рис. 2
Вытяжка:
а — последовательность вытяжки; б — вытяжка с кантовкой на 90°; в — вытяжка на роге наковальни; г'- вытяжка с раскаткой

Рубка — операция, посредством которой поковку разделяют на части. Для этого заготовку нагре-вают до темно-красного каления, кладут на наковальню и, наставив кузнечное зубило, прорубают на три четверти ее толщины; перевернув заготовку, вновь наставляют зубило и отрубают сильны-ми ударами. При работе кузнечными зубилами по горячему необходимо при рубке толстых загото-вок периодически охлаждать зубило, так как при долгом соприкосновении с нагретым металлом лезвие зубила отпускается. Перед тем как вновь наставить зубило на заготовку, необходимо лег-ким постукиванием о стул наковальни сбить капли воды с зубила. При работе на лице наковальни зубилами и другими режущими инструментами без подкладки нужно быть особенно внимательным и осторожным и следить, чтобы заготовка не прорубалась. Это может испортить лицо наковальни. Разрубка (прорубка) — операция, в результате которой заготовка только надрубается. Этот прием широко применяется в художественной ковке. Надрубленные участки отгибаются, вытягиваются, они претерпевают различные виды ковки, после чего превращаются в цветы, завитки или листья. Особенно широко этот прием применяется при изготовлении жиковин, светцов и т. п. При разрубке заготовку разрубают с одной стороны (лицевой). Первые удары делают легкими; ими только надрубают канавку. Нагрев должен быть слабым — это позволяет не торопиться и спо-койно раскроить металл. После раскроя материал нагревают и сильными ударами разрубают. Зу-било в процессе рубки только в момент удара ставят в направляющий желоб. Удары молотом должны быть редкие, но сильные. Молотобоец должен производить удар в тот момент, когда убедится в правильности установки зубила.

Обрубка

Обрубка (обсечка) — отделение части металла по наружному контуру.

Применяется при ковке декоративных изделий сложной формы: накладок, жиковин и т.д., т.е. там, где необходимо обрубить деталь по контуру.

Вырубка — операция, аналогичная обрубке. Применяется для вырубки металла по внут-реннему контуру.

Операции обрубки и вырубки аналогичны просечке, с той только разницей, что просечка выполняется по более тонкому листу ручными зубилами и в холодном состоянии.

Зубила применяются разного профиля: полукруглые, прямые, угольные и др.
Если обрубка и вырубка производятся на наковальне железной подкладкой, то просечка — на торце дерева.

Пробивка отверстий

Отверстия в поковках получают с помощью пробивки. Эти операции производятся при высоких температурах. На место, подлежащее пробивке, устанавливают про-бойник (бородок) и наносят удары достаточно сильные, чтобы бородок бородок погрузился на три четверти толщины металла.
Место будущего отверстия должно находится над круглым отверстием наковальни, если оно по величине мало, то используют квадратное отверстие. В результате первых ударов в нижние части поковки под бородком происходит выпучивание. Не вынимая бородка, сдвигают заготов-ку на лицо наковальни и делают легкий удар по бородку — на выпуклости появится точное очерта-ние места, куда следует поставить бородок второй раз. После извлечения бородка заготовку пере-ворачивают и бородок, остуженный в воде, ставят на выпуклость над отверстием, сделанным при первых ударах. Очень важно при этом, чтобы рабочая часть бородка была конусообразной и за-канчивалась небольшой площадкой. Бородок должен по диаметру быть немного меньше требуе-мого отверстия.- Затем в полученное отверстие вставляют оправку с диаметром, равным требуе-мому размеру отверстия.

В результате такой пробивки вырубленный участок металла называется выдрой. Если необходимо соединить взаимно пересекающиеся заготовки одинакового сечения, то отверстие разрубают и с помощью бородка разгоняют. Этим приемом пользовались старые мастера при изготовлении оконных решеток.

При получении отверстий квадратного сечения или другого в круглое отверстие, предварительно нагретое, вставляют оправку нужного профиля.
Для того чтобы получить отверстие в заготовке квадратного сечения, идущие через грань, пользу-ются нижником подкладки, которая удерживает квадрат при ударе на ребро (грани).

Если необходимо сделать отверстие в заготовке круглого сечения, стенки которой' должны быть равны половине толщины, необходимо легким ударом ручника в нагретом состоянии сделать плоскость, на которую ставится зубило. Это позволяет заготовку разрубить точно посредине. Этот же способ применяется и для пробивания отверстий через грань.

При пробивании отверстий, больших по диаметру, чем все имеющиеся оправки, пользуются рогом наковальни. Для этого заготовку разрубают, разводят наибольшей оправкой, надевают в нагретом состоянии на рог и ручником проковывают.
Как видно из описанного, при изготовлении отверстий также используют и зубило (секач), которое должно иметь лезвие не прямое, а выгнутое, на гранях идущих от отверстия к лезвию, фаски. На рис. 74, а, б показаны приемы пробивки отверстия.
Гибка — кузнечная операция, при которой поковке придается изогнутая форма по задан-ному контуру. При гибке толстых заготовок происходит искажение первоначальной формы и раз-меров поперечного сечения в зоне изгиба (при гибке тонких заготовок этим явлением можно пренебречь). Чтобы устранить искажение формы и утяжку, необходимо до гибки произвести осадку того участка, где предполагается согнуть заготовку. Явление утяжки проявляется тем сильнее, чем больше угол загиба и чем меньше радиус скругления. Утяжку нельзя устранить правкой, но иска-жение формы поперечного сечения (овальность) легко исправить правкой и проглаживанием.

Гибка

Гибка под углом — производится на ребре наковальни с предварительным нагревом только участ-ка гибки. Нагретую заготовку устанавливают так, чтобы будущее ребро сгиба на заготовке совпа-дало с передним ребром наковальни, и прижимают сверху кувалдой. Ручником ударяют не по кон-цу заготовки, а ближе к ребру наковальни.
Если необходимо заготовку согнуть без радиуса сгиба (под углом 90°), используют вилку. С помо-щью вилки заготовку подготавливают под гибку (см. рис. 75. г), после этого на ребре наковальни с помощью ручника и гладилки выправляют угол.
Гибка под углом 90° без радиуса скругления (в тисках). Нагретую заготовку сгибают на ребре нако-вальни, зажимают в тиски и ударяют в торец металла. В зоне загиба происходит осадка металла (утолщение), запас которого необходим для выправления угла.

Если длинную полосу или пруток необходимо согнуть несколько раз (причем места сгибов распо-ложены близко друг к другу), гибку производят на шпераках с рогом подходящей формы.

Если необходимо гнуть заготовки под любым углом, то применяют нижник, который изготовляют в процессе работы. Нагретую заготовку кладут на нижник, сверху перпендикулярно ей — пластину, равную по ширине детали
которую нужно обогнуть и сильным ударом кувалды
продавливают (изгибают) в нижник.

За неимением нижника можно воспользоваться вилкой, которую также можно согнуть во время работы над изделием.

Иногда после изгибания в вилке тюковку выправляют с помощью гладилки или на квадратном ро-ге наковальни.

Гибка по дуге — операция, которая производится на роге наковальни или соответствующих по ду-ге шпераках. Сложные профили гнут на оправках, шаблонах и гибочной плите.

Гибку по шаблону делают тогда, когда в изделии один и тот же элемент повторяется много раз. Из достаточно толстого полосового металла выгибают шаблон будущего элемента. Его закрепляют одним концом в тиски или он может быть смонтирован на подкладку и нагретой заготовкой огиба-ют. Особенность заключается в том, что при изготовлении шаблона нужно быть внимательным и изготовлять его с большой тщательностью, потому что будущие элементы изделия будут копиро-вать шаблон.
Гибка на конусе. При изготовлении декоративного элемента — конусной спирали — применяется ин-струмент — конус, который представляет собой коническую оправку, сечение которой и обусловли-вает внутреннее сечение будущей спирали.
Нагретый прут металла закрепляют вместе с. оправкой в тиски и огибают до вершины оправки. Витки нужно класть один к одному. Окончание прутка, которое служит вершиной спирали, претер-певает различные изменения. Если сечение прутка достаточно тонкое, то работу проводят в хо-лодном состоянии. В этом случае железо отпускают.
Гибку без конуса применяют при изготовлении спирали, которую можно гнуть без оправки? как бы саму на себя.

Конец прутка загибают на угол 90°. В нагретом состоянии закрепляют в тисках и огибают на себя.

При достаточном количестве витков спираль нагревают и за конец, который является вершиной будущей конусной спирали, вытягивают.
При изготовлении различного рода декоративных элементов нужно быть особенно внимательным при их завершении: от качества исполнения их зависит не только данный элемент, но и все изде-лие в целом. На рис. 75, а — б показаны приемы гибки и некоторые элементы завершений.

Закручивание.

Сущность этой операции заключается в том, что одну часть поковки пово-рачивают по отношению к другой вокруг общей оси.

Различаются два варианта.

1. Часть заготовки поворачивается на угол до 180°.
   Например, отдельные элементы декоративных изделии (листья, цветы) изгибают (поворачивают) для — большей пластической выразительности.
   Закручивание на 180° производится на шпераке на роге наковальни с помощью ручника; более мелкие элементы? круглогубцами.
2. Скручивание осуществляется многократно на угол 360°. Этот прием использован при изготов-лении кованых решеток оконных проемов.

Скручивание тонких заготовок производят два кузнеца. Захватив заготовку клещами, они вращают ее в двух противоположных направлениях одновременно. Скручивание более тол-стых поковок производят посредством воротка, при этом другой конец заготовки зажимают в тиски. Широкие полосы удобно захватывать с помощью вилки. Наиболее красивые декоративные эле-менты, богатые светотенью, получают из двух круглых прутков, туго свитых между собой. При скручивании и свивании заготовка должна быть нагрета до ярко-красного каления; при более низ-кой температуре скручивание требует больших усилий, а в металле могут возникнуть трещины.

Отделка (выглаживание).

К этой операции приступают после того, как основная форма изделия уже откована. Цель операции: придать законченный вид поковке. После молотка всегда остаются следы? волнистость. Кроме того, изделие из-под молотка (особенно со следами кувалды) имеет неряшливый и незаконченный вид. Выглаживание и окончательная отделка заключаются в выравнивании поверхности с помощью гладилок различ-ных форм. Выглаживание ведут при темно-красном нагреве заготовки, перемещая гладилку по по-верхности изделия и ударяя по ней кувалдой.

Иногда выглаживают только отдельные участки рельефа. Например, только его наиболее высту-пающие части, а углубление составляют «из-под молотка». Это придает своеобразную живопис-ность изделию.

Операция выглаживания играет большую роль в художественной ковке, она придает изделию законченный вид.

Насекание рисунка. Эта операция, как и предыдущие, относится к отделочным, заклю-чительным видам ковки.

С помощью зубила в холодном или горячем состоянии можно воспроизвести на поверхности изде-лия различные штрихи, насечки или более сложные узоры, включая изобразительные элементы и шрифтовые надписи. Насекание производят на поверхностях, более или менее плоских и хорошо видных на готовом изделии.

Набивка рельефа и фактуры.

Эта операция также относится к отделке готового изделия и выполняется с целью обогащения его фактуры путем создания дополнительных рельефных вы-ступов или канавок и углублений, например жилок на листьях и лепестках, канелюр на колоннах и т. п. Работу выполняют специальными подбойками или пуансонами.