Ковка

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.

Заготовку или ее конец зарыть в горячие угли и засыпать свежим углем. Между соплом и заготовкой оставить слой горячих углей. Для обеспечения равномерного нагрева заготовку необходимо время от времени поворачивать, а дутье регулировать, чтобы избежать местных перегревов. При нагреве заготовок недопустимо и вредно высокое дутье, так как избыточный кислород вдуваемого воздуха вступает в соединение с металлом и образует окалину. В результате возникают потери металла, затрудняется его обработка.

Перегрев заготовок также отрицательно сказывается на их качестве: чрезмерный рост зерен, ухудшение механических свойств металла. Опытные мастера определяют температуру нагретого металла на глаз – по цвету каления. Так, темно-красному цвету каления соответствует температура 650°С, вишнево-красному 700°С, светло-красному 800°С, густо-оранжевому 900°С, оранжево-желтому 1000°С, светло-желтому 1100°С, соломенно-желтому 1150°С, белому различной яркости – 1200 1400°С.

В некоторых кузницах на расстоянии 1,5 – 2 м от горна устанавливают наковальню, на некотором расстоянии от нее стуловые тиски. Баки для воды монтируют вместе с конструкцией горна или возле нее.

В старых кузницах использовали деревянную бочку, которую на две трети зарывали в землю. Это давало возможность держать воду холодной, что необходимо при закалке инструмента или его охлаждении. Кузнечный инструмент развешивают на стене, на колпаке дымохода или в специальной стойке, что практиковалось у русских мастеров.