Технология изготовления кованых изделий, обработка металлодавлением

Изделия художественной ковки известны на Руси еще с древнейших времен. Однако крупное распространение началось в XII - XIII веках, когда зародилось русское кузнечное искусство. Еще в те времена зародились великолепные примеры художественной ковки. Замечательным образцом русского кузнечного искусства является шлем Ярослава Всеволодовича, который был выкован из одного огромного куска железа.
В 15-17 вв. кузнецы селились вместе и образовывали корпорации. Наиболее удобны для художественной обработки мягкие сорта стали, которые содержат 0,13%-0,22% углерода.
Кованые изделия бывают свободной ковки и кузнечной сварки. Свободной ковкой называется процесс механической обработки нагретого металла с помощью ударов молотом, когда металл свободно течет. Операции свободной ковки:
1. Вытяжка
2. Высадка, осадка
3. Рубка, обрезка
4. Пробивка и прошивка отверстий
5. Изгиб, скручивание
6. Обжатие

Нам известно, что горячую обработку металла можно проводить только с пластичным металлом, который находится в гибком состоянии. Оно достигается путем нагревания металла в кузнечном горне. В процессе нагревания металла важно достичь наиболее правильной температуры поковки, так как повышение или понижение этой температуры может отрицательно влиять на форму металла и ухудшить качество. При очень высокой температуре кузнец получает пережог, а в случае низкой температуры возникает наклеп металла. Вследствие этого снижаются вязкость и прочность металла. Поэтому металл очень трудно обрабатывать. Идеальной температурой для ковки является для железа 900 - 1300° , а для стали 775 - 1050°. Еще древний кузнец всегда работал при аналогичных температурах. В древние времена контролировали температуру нагрева с помощью каления железа и стали.
Художественная ковка требует специального оборудования. Прежде всего, это наковальня. На роге наковальни можно изгибать металл. В отверстия вставляются специальные приспособления для ковки сложных рельефов. На этих приспособлениях выколачиваются и изгибаются различные узоры. Металл рубить нужно только у начала рога, потому что на устойчивой части наковальни зубило быстро может испортиться. Надежно наковальня закрепляется. Ручником обрабатывается металл при некрупных ковках, а также указывается место будущего удара кувалдой мастера. Вес ручника составляет от 0,5 до 1,5 кг. Рабочая часть ручника плоская, а верхняя - закругленная или заостренная, напоминающая тупое зубило. Все части хорошо закаливаются. Кувалда, напоминающая молот, весит от 2 до 8 кг. Мастер, работающий кувалдой-молотом, держит ее обеими руками. Оба конца кувалды имеют плоскую форму. Рукоятка изготавливается из легкой и крепкой рябины.
Из огня поковку вынимают и удерживают клещами. Формы губок различные - плоские, полукруглые, трубчатые, но при необходимости можно их изменять в соответствии с профилем поковки, нагревая. Деталь, которая обрабатывается нужно всегда очень плотно и крепко держать клещами. Отверстия пробивают пробойниками, которые имеют разнообразные сечения - круглые, квадратные, прямоугольные. Для придачи поковке граненной, цилиндрической или эллиптической формы, ее нужно обрабатывать в обжимке. Она имеет верхнюю и нижнюю части. Верхняя часть обжимки обычно насаживается на деревянную ручку, а нижняя часть укрепляется в отверстии наковальни. Поверхности кованых изделий выглаживают гладилками, нижняя часть которых очень хорошо отшлифована. Канавки, углубления и ямки обычно наносятся различными подбойками. Выше перечислен только основной набор инструментов. Но, как правило, при выполнении каких-либо сложных кованых изделий есть необходимость выковывать вспомогательные инструменты для конкретной работы. Упорядочив множество кузнечные приемы, которые могут чередоваться в различной последовательности, их можно свести к нескольким главным.

Раскаленная полоса гнется между штырями, которые вставлены в стальную плиту. Для уменьшения длины заготовки одновременно увеличивают ее поперечное сечение. Деталь целиком нагревают, ее устанавливают в вертикальном положении на наковальню. И стучат кувалдой по верху, прочно удерживая щипцами. Важно проследить, чтобы деталь не прогибалась. Поэтому необходимо постоянно ее четко выравнивать. Этот процесс называется осадкой. Его используют только в одной части заготовки, а не по всей длине. Этот процесс называется высадкой. В этом случае нагревают лишь ту часть, которую мастеру нужно сделать более толстой. После концы охлаждают в воде. Для увеличения длины детали, уменьшают ее толщину, растягивая. Прут, имеющий квадратное сечение, расковывают кувалдой по всей длине. Он лежит на наковальне. Периодически поворачивают на 90 градусов. Для вытягивания круглых болванок применяются обжимки седлообразной формы, с помощью которых деталь все время поворачивают вокруг оси. Чтобы поковку разделить на части, ее нужно нагреть до темно-красного цвета. Ее устанавливают на наковальню и с огромной силой рубят молотом по кузнечному зубилу. Сначала прорубают поковку на три четверти толщины, потом ее переворачивают. Заканчивают этот процесс с обратной стороны. Работа может быть ускорена, если будем рубить на подсечке, которая вставляется в наковальню. При этом важно проследить, чтобы острые зубцы зубила и подсечки не совпадали. В противном случае они повредятся. В художественной ковке обычно деталь насквозь не прорубают, а оставляют только надрубленной. Отростки, которые надрублены, вытягиваются и превращаются в завитки, листочки, цветочки. Такой прием обычно используют при изготовлении кованых оград. Он придает кованому изделию необычайную изящность и оригинальный стиль. Когда толстую заготовку изгибают, то в месте изгиба она становится тоньше. Этого можно избежать, если предварительно высадить изгибаемый участок. Изгибать изделие нужно только под углом и на ребре наковальни. Или же вставить край детали в отверстие наковальни. При этом нагревать нужно только участок, который изгибается.
Красивый декоративный эффект дает скручивание стержня. Один край разогретого прутка зажимается в тиски, а другой вставляется в отверстие воротка и скручивается. Иногда скручивается вместе несколько прутков. Такой процесс называется свивкой. При свивке железо нужно сильно нагревать, чтобы избежать дальнейших трещин и разрывов. Уже почти готовую деталь можно выгладить гладилкой. Ее медленно перемещают по металлу, а после каждого перемещения ударяют кувалдой или ручником.
Одной из заключительных операций, используемых для изготовления кованых изделий, является нанесение узора, если он необходим по замыслу дизайнера. Для этого на кованую заготовку могут быть наносятся зубилом штрихи, ломаные линии, сетка, шрифт или любые изобразительные сюжеты. Плоскость, на которую насекается узор, должна быть относительно ровной. А сама насечка может быть выполнена подбойками и пуансонами, которые имеют на своей рабочей части нужную фактуру.
Кузнечной сваркой называется процесс получения неразделимого соединения двух кусков (одного нагретого, а другого находящегося в гибком состоянии) металла, вследствие ударов молотом. В древней Руси широко использовалась сварка железа и стали. Нетрудно сварить железо с железом или сталью малоуглеродистой. Однако, гораздо труднее сварить сталь (0,8—0,9%) с железом. В древности кузнецы очень точно умели определять температуру плавления по цвету металла. Каждый сорт железа имеет свой цвет. В процессе нагревания происходит процесс окисления. При нем металл покрывается окалиной, препятствующей сварке. Окалину удаляют особыми веществами, которые называются флюсами. Ими посыпают окалины. В результате соединения флюса с окалиной при высокой температуре образуется слой жидкого шлака. Он предохраняет поверхность от будущего процесса окисления. При сварке может быть легко удален путем встряхивания изделия. Древнерусские кузнецы использовали в качестве флюса песок.
Техника кузнечной сварки у древнерусских мастеров еще в X в. находилась на очень высоком уровне. Мы можем об этом судить по древнерусским мечам, ножам и другим изделиям, найденным из погребений дружинников. Там заметна великолепная технология сварки. Цементация-процесс науглероживания железа или стали для придания твердости. В древней Руси она применялась, например, для науглероживания наваренных стальных лезвий в мечах.

В исторической литературе можно увидеть два способа цементизации:

1. Цементация металла уже в готовой среде, например, древесном угле.

2. Цементация, при которой процесс образования цементирующей массы происходит при сгорании органического вещества в соприкосновении с металлом.

Одним изглавных способов обработки металла является следующий способ. Термической обработкой называется процесс нагревания металлических до температур превращений. Прежде всего, это закалка. Обращайтесь в компанию «Ковка-Люксъ». Здесь работают настоящие профессионалы своего дела. Кузнецы в результате многолетнего опыта освоили все секреты и возможности технологии изготовления кованых изделий.