Кузнечные операции.

Свободная ручная ковка

Свободная ручная ковка- это пластическая деформация металла внешним воздействием (молот ручной, механический). Обработка давлением металлов ставит задачу: добиться от заготовки (поковки) требуемую степень деформации и изменения линейный размеров. Следует отметить, что пластическая деформация меняет не только форму поковки, но и структуру металла. Пластичность- ЭТО НЕ СВОЙСТВО МЕТАЛЛА, а его СОСТОЯНИЕ.

При промышленном производстве основная задача пластической деформации - это придание нужных характеристик металлам. Но, и в художественной ковке не следует игнорировать данный фактор. Изготовление металлоконструкций с элементами художественной ковки должны отвечать всем требования безопасности.

Теория всегда подтверждается практикой, если она верна, так практика показала, что придать необходимые свойств металлам пластической деформацией одна из главных задач металлообработки давлением, например, при ковке холодного оружия (дамасская сталь по сей день редкого мужчину оставляет равнодушным). Обработка давлением металлов - пластическая деформация позволяет обеспечивать необходимую высокую прочность однофазных сплавов, текстуру деформации и рекристаллизации после отжига, эффективность дисперсионного твердения при грамотной последующей термообработке.

Кузница

Что делает кузнец в мастерской с металлом:

1. Металл нагревается в горне с помощью угля (стоит отметить, что существуют газовые горны). Но классика – это уголь. Горн имеет принудительное нагнетание воздуха. В современных кузницах – это электродвигатели. Меха с ручным приводом остались в прошлом. Заготовка нагревается до температуры 900-1050 градусов по цельсию. Опытный кузнец визуально определяет температуру по цветам побежалости. Для ковки – это светло-красный цвет. Следует отметить, что перегрев металла не допустим, т.к. оплавляются границы зерен и этот процесс необратимым (пережег). Исправить данный дефект возможно только переплавкой.

2. Классифицируют следующие операции при ковке металлов:

• Протяжка - вытяжка- кузнечная технологическая операция, при которой поковка под ударами молота увеличивается длина поковки, а поперечное сечение (иногда меняется и сечение поковки до заданного размера). Положительная степень деформации. В современных условиях протяжка осуществляется на бойках, применяют специальные накладки на бойки. После протяжки поверхность металла «выглаживают», поверхность металла выравнивают. Если конечно изначально кузнец не ставил себе задачу придать «грубую» фактуру поверхности.
• Осадка–кузнечная технологическая операция, поковка кузнецом помещается между дойками (наковальней и молотом). Поперечное сечение поковки увеличивается, а высота уменьшается. Особенности осадки:
  1. Соотношение длины к диаметру 2,5;
  2. Всегда при осадке присутствует эффект «бочки», это обусловлено силами трения.
• Подкатка-в качестве примера данной операции можно привести подкатку окончания трубы. Окончание трубы нагревается, кладется на обжимку (естественно нижнюю) и ударом кувалды по обжимке верхней с поворотом заготовки добиваемся уменьшения диаметра трубы.
• Загиб-наверно можно отнести к самым простым кузнечным операциям. Нагретую заготовку необходимо загнуть под определенным углом или согнуть по шаблону. Но я не скажу, что все это на столько просто. Опытный кузнец учитывает температуру нагрева поковок и необходимое усилие, которое нужно приложить. Разность температуры обработки может при одинаковом усилии (тоже очень сложно добиться на практике) привести к тому, что например вензеля получатся разными.
• Штампы- в кузнечном производстве штампы не получили такого распространения, как при штамповке на прессах (промышленное производство). Да и молота в кузнечных мастерских используются в основном 50-80 кг массы падающих частей. Не в даваясь в подробности, т.к. этой теме можно посвятить отдельный сайт,скажу, что сам процесс заключается в ограничении течении металла формой штампа и заполнении металлом формы близкой к заданной.
• Прошивка- для получения в поковке отверстия (круглого или другого сечения) используются пробойники. На наковальню кладется поковка (внизу отверстие наковальни или используют подкладку) и ударами по пробойнику получают необходимое отверстие. При прошивки "массивных" заготовок используют специальные прошивки и данную операцию осуществляют на молотах. При прошивке на молотах заготовку переворачивают на 180 градусов и ориентируясь по потемневшим очертаниям от начальной прошивки завершают операцию. При прошивке на молотах в качестве смазки часто применяют угольную пыль. Отверстие потом калибруется специальным инструментом. При художественной ковке данный вид прошивки используют крайне редко, это все таки прерогатива промышленного производства.
• Отрубание металла-не сложно догадаться по названию в сути данного процесса. Рубка металла может происходить в ручную и на молотах с использованием специального кузнечного инструмента (зубило или кузнечные топоры). Есть несколько приспособлений приспособлений и технологий для различной рубке металла. В художественной ковке эту операцию используют только для получения изделия (разы на пример из цельного куска металла без использования сварки).
• Торсировка- или по русски скручивание металлического прутка с квадратным или прямоугольным сечением, в художественной ковке применяется очень часто, что-бы придать и усилить эффект объема рисунка.

Кузнечная сварка

Сваркой назвать в привычном нашем понимании этот процесс сложно, но тем не менее это сварка, как и сварка например трением (1205). Сварка металлов происходит в следствии возникновения межатомных связей при пластической деформации под внешним воздействием (молотобоец с кувалдой или молот). В современных кузнечных мастерских применяется только при реставрационных работах и ковки холодного оружия. Кузнечная сварка активно применялась до изобретения газо-электро сварки.

Физика процесса в следующем: металл нагревается и на наковальне проковывается соединяя по соприкасающимся поверхностям в единое целое. При нагреве металл окисляется и образуется окалина, поэтому нагревают металл так, чтоб максимально ее расплавить, а в процессе пластической деформации окалина частично "выдавливается". Что свести к минимуму воздействие окалины на качество "кузнечной сварки" перед ковкой нагретый металл ударяют о наковальню, предварительно просыпав мелким кварцевым песком.

Цвета побежалости

320 Темно-голубой
300 Ярко-голубой
280 Пурпурный
260 Красно-бурый
250 Темно-желтый
240 Соломенно-желтый
220 Яркий соломенно-желтый