Текст книги "Основы технической и художественной ковки"

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.

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.

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.

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.

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.