ПРИЕМЫ СБОРКИ КОВАНЫХ ИЗДЕЛИЙ

При художественной ковке очень важно определить, какая часть изделия будет коваться целиком, а какие элементы будут выполняться отдельно, а затем соединяться. От правильного технологического процесса во многом зависит успех работы. В свою очередь, для разработки технологии необходимо иметь кроме рисунка изделия точный чертеж, составленный конструктором с учетом припусков на механическую (токарную, фрезерную) обработку, если такая предусматривается. Имея чертеж поковки, можно рассчитать и массу необходимого материала для ее изготовления, прибавив к массе поковки отход металла на обсечку (в зависимости от сложности поковки) до 20 ? 30%, на угар из расчета 2 ? 3% на каждый нагрев и 1,5 ? 2% на каждый подогрев.

При разработке конструктивного чертежа деталей под ковку следует учитывать специфику этой техники и избегать нехарактерных для нее форм и конфигураций. Например, пересечение цилинд-рических поверхностей между собой, а также избегать ребристых сечений, так как ребра в некото-рых случаях (например, по контуру цилиндра) сделать крайне трудно, а иногда техникой свобод-ной ковки и невозможно. Детали с резкой разницей в размерах лучше делать сварными или со-брать на резьбе.

Процесс работы над изделием начинается с четкого представления его не только в целом, но и в деталях (характер их соединения). Это обусловливает и порядок проведения технологических операций. Особенно следует обратить внимание на приемы соединения.

В материалах, которые используются в изделиях декоративно-прикладного искусства: стекло, ке-рамика, дерево, железо, прием соединения выполняет не только соединительную функцию, но и влияет на силуэт и характер изделия, подчеркивая его образную структуру. Вот это единство функционального и архитектурного и является одним из главных свойств кованого металла.
В изделии, в основе которого использованы единый растительный мотив, целесообразно соеди-нять детали сваркой или клепкой впотай, или комбинацией обоих приемов. В этом случае соеди-нения выполняют только функциональную роль. Места соединения в таких изделиях закрывают соседними декоративными элементами, листьями, цветами. Это прием характерен для барокко (рис. 1). В других случаях, когда изделия собраны из повторяющихся элементов, соединением служит хомут (скоба) (рис. 1) -клепка с ясно выраженной головкой, которая иногда изготовляется в виде цветка. Все конструктивные соединения ясно выражены, в этом случае они несут и архитек-тоническую функцию.

Подобный прием и другие характерны для изделий многих стилей и совре-менных произведений (рис. 2). Кузнецами всех стран используются растительные элементы ук-рашений: стебли, листья, цветы, плоды и др.

Техника ковки украшений достигла высоких результатов. Если в решетках классицизма раститель-ный орнамент и его элементы обобщены, то в барокко уже изображаются конкретные растения, а в модерне это приводит к натурализму. Со сменой стиля происходит изменение технологии. Если в работах романского периода кузнец использовал 2-3 универсальных инструмента - зубило, бородок ручник и работа была непосредственно связана с горном и наковальней, то в работах барокко появляются многочисленные штампы, пуансоны, оправки и работа ведется по листовому ме-таллу и на шпераках.

Ковка соединительных элементов и украшений

Изготовление листьев из полосы. В полосе шириной 30 мм, толщиной 10 мм делается перебив-ка, конец вытягивается на стебель. Заготовка укладывается в нижник и проковывается: полукруг-лым зубилом вырубаются контуры листа и насекаются зубилом жилки, на шпераке листу придается форма (рис. 3).

Изготовление листа из прутка. На конце заготовки производится осадка и осаженному концу придается форма. Заготовка нагревается, укладывается в нижник и проковывается; последние удары можно производить через гладилку (рис. 4).

Изготовление листа без нижника. Заготовку осаживают и придают ей форму. Сильными ударами проковывается часть, которую осадили, одновременно ей придается правильный силуэт листа. Обратной стороной ручника или подбойкой делаются углубления и секачом намечается стебель. При организованной работе этот листок делается с одного нагрева (рис. 5).

Рис 5.

Клепка

В практике художественной ковки одним из средств соединения кованых элементов является клепка. Например, при изготовлении металлических дверей при реставрационных работах расхо-дуется около 200 клепок на одну дверь.
Клепки изготовляют из малоуглеродистых сталей из прутка большего, чем стержень, сечения бу-дущей клепки. Инструментом служит гвоздильня.

Нагретый конец стали несколькими ударами вытягивают. Надрубают на насечке и вставляют в от-верстие, равное вытянутому концу. При установке заготовки в отверстие нужно помнить, что лицевая сторона гвоздильни та, у которой диаметр отверстий меньше. Остальную часть заготовки отламывают, оставшийся конец расклепывают. Получается головка клепки, форма которой может быть очень разнообразной. После извлечения клепки из гвоздильни ее отре-зают до нужного размера. Этот же процесс используют и при ковке кованого гвоздя с той лишь разницей, что конец вытягивают на острие. Ковку гвоздя и клепки делают с одного нагрева.

Горновая сварка

Одной из самых сложных операций является горновая сварка (кузнечная), требующая большого опыта и знаний.

При производстве изделий методом ковки применение горновой сварки облегчает и ускоряет работу, а в некоторых случаях она является решающей.

Кузнечная сварка позволяет соединить в одно целое изготовленные по отдельности детали, при-чем их можно в этом случае выполнить с большей точностью и совершенством. Кузнечной сваркой легко сваривается мягкая сталь с содержанием углерода 0,15 - 0,25%.

Процесс горновой сварки состоит из следующих операций: подготовка горна; подготовка концов свариваемых деталей; сварка; проковка.

Подготовку горна под горновую сварку нужно проводить с большой тщательностью: горн очищают от золы, шлака, продувают горновое отверстие. Особенно тщательно горн очищают после пайки медным припоем. В этом случае рекомендуется горн прокалить с поваренной солью.

Подготовка концов поковок под сварку: а - внахлестку: б - врасщеп (в замок): в - встык; г - с клепкой; д - впритык; е - вразруб

Уголь, подготовленный для горновой сварки, необходимо внимательно осмотреть.
В зависимости от толщины поковок, подлежащих сварке, их подготавливают различным способом. На рис. 6 а-е изображены различные способы подготовки концов свариваемых деталей. Наи-более распространенный шов - внахлестку. Концы осаживают и вытягивают (напуск должен быть в полтора раза больше толщины заготовки).

При сварке врасщеп (в замок) концы осаживают и один конец разрубают. Сварка врасщеп приме-няется для сваривания рессорной и инструментальной стали. Сварку можно производить в горне, ударяя в торец заготовки; она применяется при вваривании более твердой стали в мягкую.
При сварке встык концы осаживают и скругляют для того, чтобы при сварке произошло вы-жимание шлака.

Применяется в случаях, когда невозможно применить первые
два (внахлестку и врасщеп).

Сварка внахлестку с клепкой и без клепки применяется при сварке колец.
Сварка впритык применяется для сваривания Т-образных изделий.
Осадка концов производится для того, чтобы при отделке сварного шва был запас толщины ме-талла. Запас металла необходим, чтобы можно было проковать заготовку не только в месте сва-рочного шва, но и в тех местах, где металл был нагрет до температуры сварки. Сварка бывает сухая и сочная.

При сухой сварке подготовленные концы заготовки нагревают до температуры сварки. Металличе-ской щеткой, ручником или просто легким ударом о наковальню сбивают окалину и быстро свари-вают изделие легкими ударами молотка. Более надежный способ сварки - сочный, с применением флюса.

Флюсы для сварки разных марок стали используются разные. При сварке используют сварочные порошки, состоящие из буры, поваренной соли, борной кислоты, канифоли. Малоуглеродистая сталь (железо) сваривается с помощью флюса, который состоит из чистого речного песка с не-большим добавлением буры. Для сваривания стали с большим содержанием углерода применяют флюсы с добавлением металлических опилок, например, песок, бура, опилки.

Прочность сварочного шва зависит от чистоты свариваемых деталей. Загрязнение концов при вы-сокой температуре может быть за счет окалины и посторонних включений: шлака, кокса, золы, кирпича и т. п. Флюс, попадая на нагретые концы, плавится и растворяет окалину. Расплавив-шийся флюс предохраняет металл от перегорания. Поэтому очень важно при горновой сварке флюсом присыпать свариваемые куски до того, как изделие нагреется до температуры сварочного жара, а в некоторых случаях, перед тем как положить заготовку в горн, концы погружают в жидкий раствор глины с поваренной солью.
Перед нагревом под сварку необходимо насыпать в горн достаточное количество угля, чтобы во время сварки не подсыпать, и дать ровное дутье.

Перед тем как металл нагрелся до температуры сварки, но еще не стал отбрасывать искры, его нужно посыпать флюсом и прибавить дутье. Когда концы свариваемых деталей покроются ровным слоем слизи, можно проверить их острозаточенным металлическим прутом: если конец прута вяз-нет, значит, металл достаточно нагрелся. Концы снова посыпают флюсом, не давая металлу от-брасывать искры и увеличивают дутье, дав концам металла равномерно прогреться до сварочного жара. Затем заготовку вынимают на наковальню и легким ударом о стул наковальни отбивают окалину.

Такие операции, как подача из горна на наковальню и сварка, должны производиться возможно быстрее, чтобы процесс соединения происходил при наивысших температурах, и поэтому ковку часто делают в две-три руки быстро чередующимися ударами.

Частота ударов при сварке должна быть такой, чтобы кузнец успел, переворачивая изделие, на-нести достаточное их число до того, как вследствие понижения температуры способность металла к свариванию не будет потеряна.
Весьма существенно, чтобы нагрев металла до сварочных температур был локальным (местным) т. е. только той части, которую проковывают в процессе сварки, иначе рост кристаллов в смежных областях снизит качество ковки. Этот дефект выправляют осадкой концов металла, которая по-зволяет проковать не только в месте шва, но и в зоне нагрева.