Высадкой называется прием, который заключается в деформации заготовки частичной осадкой с целью создания местных утолщений за счет уменьшения длины заготовки.
Перед осадкой заготовку нагревают до ковочной температуры полностью, а при высадке нагревают только ту часть, которая будет высаживаться.
Применяют высадку при ковке декоративных элементов с переменным сечением, например, работая над растительными и орнаментальными мотивами и др.
Прошивкой (пробивкой) называется кузнечная операция, с помощью которой в заготовках получают сквозные или глухие отверстия. Производится при ручной ковке с помощью пробойников различных форм – круглых, квадратных, фигурных.
Нагретую заготовку кладут на наковальню против круглого отверстия и, наставив пробойник, бьют по нему кувалдой. Прошиваются отверстия с одной или двух сторон в зависимости от толщины заготовки.
Рубкой называется операция, посредством которой поковку разделяют на части.
Для этого заготовку нагревают до темно-красного каления, кладут на наковальню и, наставив кузнечное зубило, прорубают на три четверти ее толщины; затем заготовку переворачивают, вновь наставляют зубило и отрубают сильными ударами.
При работе кузнечными зубилами по горячему металлу нужно при рубке толстых заготовок время от времени охлаждать зубило, так как при долгом соприкосновении с нагретым металлом лезвие зубила отпускается.
Перед тем как вновь наставить зубило на заготовку, нужно легким постукиванием о стул наковальни сбить капли воды с зубила.
Для холодной поковки зубило затачивается под углом 60 градусов, для горячей – под 80 85 градусов.
Тонкие поковки лучше рубить вручную – с помощью подсечки, которая устанавливается в отверстие наковальни.
На подсечку кладут заготовку, а сверху наставляют зубило, по которому наносят удар кувалдой. При этом нельзя прорубать металл насквозь, чтобы не повредить острые закаленные части инструмента.
Работая на лице наковальни зубилами и другими режущими инструментами без подкладки нужно быть осторожным и следить, чтобы и в этом случае заготовка не прорубалась. Это может повредить лицо наковальни.
Рубка производится как в холодном, так и горячем состоянии заготовки. В холодном виде рубят тонкие и узкие полосы и прутки сечением 15 – 20 мм. Особо толстые заготовки рубят на механическом молоте с помощью топориков.
Кузнечная рубка имеет три разновидности: разрубка, обрубка, вырубка.
Разрубка (прорубка) применяется в случаях, когда заготовка только надрубается, надрубленные участки отгибают, вытягивают, закручивают или проковывают до нужной формы. Это широко распространенный прием в художественной ковке. Надрубленные участки после его применения превращаются в цветы, завитки, листья.
При разрубке заготовку разрубают с одной стороны – лицевой. Первые удары делают легкими, ими только надрубают канавку. Нагрев должен быть слабым, что дает возможность не торопиться и спокойно раскроить металл.
После раскроя материал нагревают и сильными ударами разрубают. Зубило в процессе рубки только в момент удара ставят в направляющий желоб. Удары молотом должны быть редкие, но сильные. Производить удар нужно в тот момент, когда зубило будет установлено правильно.
Обрубкой (обсечкой) называется кузнечная операция для отделения части металла по наружному контуру.
Применяется при ковке декоративных изделий сложной формы: накладок, жиковин, и т.д., т.е. там, где нужно обрубить деталь по контуру.
Вырубка – операция, аналогичная обрубке. Применяется для вырубки металла по внутреннему контуру. Операции обрубки и вырубки схожи с просечкой. Однако просечка выполняется по более тонкому листу ручным зубилом и в холодном состоянии.
При вырубке применяются полукруглые, прямые, угольные и иной формы зубила. Если обрубка и вырубка производятся на наковальне с железной подкладкой, то просечка делается на торце чурбана.
Техника просечки в прошлом получила интересное применение в связи с использованием жести.
При устройстве водостоков мастера декоративно оформляли прорезью верхнюю часть трубы, принимающей во время дождя воду с крыши, фигурно расстириженными розетками украшали верхнюю часть трубы-воронки и ее соединение остальной частью водостока. Каждый мастер придумывал свои элементы декора и потому даже в одном городе оформление водостоков отличалось многообразием ажурного узора, накладок и обрамлений.
Еще один вид просечного металла – "дымники". Это завершья дымовых труб, в которых соединяется утилитарная и декоративная функция.
Практическая цель дымников – гасить искры, вылетающие с дымом из трубы, чтобы предотвратить возможное возникновение пожара, защитить трубу от попадания излишней влаги. Выполняя эту роль, дымник покрывается защитным слоем, приобретает ровную черную окраску. На фоне светлого неба его силуэт всегда хорошо заметен, он воспринимается как фигурная деталь архитектуры здания.
Искусство изготовления дымников сохраняется и в наше время. Мастера, проявляя фантазию создают нарядные, сложные композиции из металла, в котором арнаментальные мотивы сочетаются с фигурами птиц, животных и т.д. Просечный металл находит применение даже в ювелирном деле – кулонах, ожерельях, браслетах, где железо использовано в виде ленты, прутка, проволочки, образующие орнаментальный узор вместе с включенными в украшения прозрачными бусинами.
Гибкой называется кузнечная операция, при которой поковке придается изогнутая форма по заданному контуру.
При гибке толстых заготовок происходит искажение первоначальной формы и размеров поперечного сечения в зоне изгиба. Чтобы устранить искажение формы и утяжку, необходимо до гибки произвести осадку того участка, где предполагается согнуть заготовку.
Явление утяжки проявляется тем сильнее, чем больше угол загиба и чем меньше радиус скругления. Утяжку нельзя устранить правкой. Однако искажение формы поперечного сечения – овальность – легко исправить правкой и проглаживанием.
Гибка имеет следующие разновидности: гибка под углом – производится на ребре наковальни с предварительным нагревом только участка гибки. Нагретую заготовку устанавливают так, чтобы будущее ребро сгиба на заготовке совпадало с передним ребром наковальни, и прижимают сверху кувалдой. Ручным молотком ударяют не по концу заготовки, а ближе к ребру наковальни. Если необходимо заготовку согнуть без радиуса сгиба (под углом 90 градусов), используют вилку. С помощью вилки заготовку подготавливают под гибку, после этого на ребре наковальни с помощью молотка и гладилки выправляют угол.
Гибка под 90 градусов без радиуса скругления (в тисках).
Нагретую заготовку сгибают на ребре наковальни, зажимают в тиски и ударяют в торец металла. В зоне загиба происходит осадка металла (утолщение), запас которого необходим для выправления угла. Если необходимо согнуть длинную полосу или пруток несколько раз и места сгибов расположены близко друг к другу, гибку производят на шпераках с рогом подходящей формы. Для того чтобы гнуть заготовки под любым углом, применяют нижник, который изготавливают в процессе работы. Нагретую заготовку кладут на нижник, сверху перпендикулярно ей – пластину, равную по ширине детали, которую нужно обогнуть, и сильным ударом кувалды продавливают (изгибают) в нижник. Если нижника нет, можно воспользоваться вилкой, которую также можно согнуть во время работы над изделием. После изгибания в вилке поковку выправляют гладилкой или на квадратном роге наковальни.
Гибка по дуге производится на роге наковальни или соответствующих по дуге шпераках.
Сложные профили гнут на оправках, шаблонах и гибочной плите. Гибку по шаблону делают тогда, когда в изделии один и тот же элемент повторяется много раз. Из достаточно толстого полосового металла выгибают шаблон будущего элемента. Его закрепляют одним концом в тиски или он может быть смонтирован на подкладку и нагретой заготовкой огибают. Изготавливать шаблон нужно внимательно и тщательно, так как будущие элементы изделия будут повторять шаблон.
Гибка на конусе. При изготовлении декоративного элемента – конусной спирали – применяют инструмент – конус, который представляет собой коническую оправку, сечение которой и обусловливает внутреннее сечение будущей спирали. Нагретый прут металла закрепляют вместе с оправкой в тиски и огибают до вершины оправки. Витки нужно класть один к одному. Окончание прутка, которое служит вершиной спирали, претерпевает различные изменения. Если сечение прутка достаточно тонкое, то работу проводят в холодном состоянии. В этом случае железо отпускают.
Гибку без конуса применяют при изготовлении спирали, которую можно гнуть без оправки – как бы саму на себя. Конец прутка загибают на угол 90 градусов, в нагретом состоянии закрепляют в тисках и огибают на себя. При достаточном количестве витков спираль нагревают и за конец, который является вершиной будущей конусной спирали, вытягивают.
Скручиванием называется кузнечная операция, сущность которой заключается в повороте одной части четырехгранной поковки вокруг общей оси по отношению к другой под определенным углом. Выполняется в холодном и горячем состоянии. Скручивание толстых поковок производят посредством воротка, при этом другой конец заготовки зажимают в тиски. Широкие полосы удобно захватывать с помощью вилки.
При скручивании можно часть заготовки поворачивать на угол до 180 градусов.
Так, например изгибают цветы для большей пластической выразительности. Закручивание на 180 градусов производится на шпераке на роге наковальни с помощью ручного молотка, а более мелкие элементы скручивают круглогубцами.
Скручивание может осуществляться многократно на угол 360 градусов. Этот прием часто используют при изготовлении оконных решеток. Скручивание тонких заготовок производят два кузнеца. Захватив заготовку клещами, они вращают ее в двух противоположных направлениях одновременно. Наиболее красивые декоративные элементы, получают из двух круглых прутков, туго свитых между собой. При скручивании заготовка должна быть нагрета до ярко-красного каления. При более низкой температуре скручивание требует больших усилий, а в металле могут возникнуть трещины.
Сваркой называется кузнечная операция, посредством которой производится соединение в одно целое отдельных частей заготовок.
Горновой сварке хорошо поддается только мягкая углеродистая сталь, которая содержит 0,15 – 0,25 процентов углерода.
Свариваемые концы заготовок нагревают в горне до температуры 1300 1380°С, что соответствует белому цвету каления с желтоватым оттенком. Затем быстро вынимают из горна, ударами об наковальню или щеткой удаляют с поверхности шлак и окалину, свариваемые концы соединяют, посыпают флюсом (чистый кварцевый песок или бура) и проковывают место сварки сначала слабыми частыми ударами, а затем сильными.
Проковку начинают с середины свариваемого шва, чтобы удалить оставшуюся окалину и шлак между свариваемыми поверхностями. Заканчивают горновую сварку интенсивной проковкой поверхности шва с последующей отделкой.
В настоящее время, как правило, применяют электродуговую или автогенную сварку.
Отделка (выглаживание)
К этой кузнечной операции приступают после того, как основная форма изделия откована и необходимо придать поковке законченный вид, отделать кованные поверхности с помощью гладилок различной формы и обжимок для цилиндрических поверхностей.
После работы молотком всегда остаются следы в виде волнистости и изделие имеет неряшливый вид.
Выглаживание ведут при темно-красном нагреве заготовки, перемещая гладилку по поверхности и ударяя по ней молотком. Иногда выглаживают только отдельные, наиболее выступающие части изделия, оставляя нетронутым углубления, что придает изделию своеобразный вид и выразительность.
Насекание рисунка, набивка рельефа и фактуры.
Эти операции являются отделочными и относятся к завершающим ковку. Выполняют их зубилами и чеканами в холодном и горячем состоянии, набивая на поверхности изделия штрихи, насечки, узоры, шрифтовые надписи.
Насекание производят на более или менее плоских поверхностях, чтобы они были хорошо заметны. Специальными подбойками, пуансонами создают дополнительные рельефные выступы, углубления, канавки и т.п.
При выполнении набивки рельефа и фактуры для выравнивания и шлифовки выступов и канавок применяют напильники, надфили, порошок пемзы, наждачную бумагу и др.
Сборка кованых изделий
Работу над изделием необходимо начать с представления его не только в целом, но и в деталях, зная характер их соединения и обратив внимание на приемы соединения, так как прием соединения выполняет не только соединительную функцию, но и влияет на силуэт и характер изделия, подчеркивая его образное построение. Одним из свойств кованого металла является единство функционального и архитектурного.
Выполняя изделия из металла методом художественной ковки заранее определяют, какая часть изделия будет коваться целиком, а какие элементы будут выполнять отдельно и затем соединять. Кроме рисунка, для разработки технологии необходимо иметь точный чертеж с учетом припусков на механическую – токарную и фрезерную обработку, если таковая будет производиться.
По чертежу рассчитывают массу необходимо материала для изготовления поковки. К массе поковки добавляют отход металла на обсечку до 30 процентов, на угар из расчета 2 процента на каждый нагрев и 2 процента на каждый подогрев.
Разрабатывая чертеж деталей под ковку, нужно учитывать специфику техники ковки и избегать нехарактерных для нее форм и конфигураций, например, ребристых сечений или пересечения цилиндрических поверхностей между собой, ибо в некоторых случаях детали в технике свободной ковки выполнять либо очень сложно, либо невозможно. Детали с большой разницей в размерах лучше делать сварными или собрать на резьбе.
Например, если в основе изделия использован единый растительный мотив, лучше всего соединять детали сваркой или клепкой или комбинацией приемов. В таких изделиях места соединения закрывают соседними декоративными элементами, цветами, листьями и др.
Если изделия собраны из повторяющихся элементов, то соединением служит скоба (хомут) – клепка с ясно выраженной головкой, которую иногда изготовляют в виде цветка.
Все конструктивные соединения ясно выражены, в этом случае они несут и архитектурную функцию.
Многие мастера используют растительные элементы украшений, такие как стебли, плоды, листья, цветы и т.д. Техника ковки достигла высоких результатов.
Если ранее, в работах романского стиля мастер использовал три универсальных инструмента – зубило, бородок, ручной молот и работа была в основном связана с горном и наковальней, то в работах стиля барокко кузнецы начинают применять многочисленные штампы, оправки, пуансоны, работая с листовым металлом и т.д.
Для изготовления методом свободной ковки некоторых соединительных элементов и украшений, например, листьев из металлической полосы, необходимо в полосе шириной 30 мм и толщиной 10 мм сделать перебивку и конец вытянуть на стебель. Заготовку укладывают в нижник и проковывают: полукруглым зубилом вырубатся контуры листа и насекаются зубилом жилки, листу придается форма на шпераке.
Для изготовления листа без нижника, заготовку осаживают и придают ей форму. Сильными ударами проковывают часть, которую осадили, одновременно придавая ей правильный силуэт листа. Обратной стороной ручного молотка или подбойкой необходимо сделать углубления и секачом наметить стебель. При хорошо организованной работе такой листок мастера делают с одного нагрева.
Для изготовления листка из прутка на конце заготовки производят осадку и осажденному концу придают форму. Заготовку нагревают, укладывают в нижник и проковывают. Последние удары можно делать через гладилку.
Клепка в практике художественной ковки является одним из средств соединения кованых элементов. Например, при изготовлении металлических дверей в некоторых случаях расходуется до 200 клепок на одну дверь. Изготавливают клепки из малоуглеродистых сталей из прутка большего, чем стержень, сечения будущей клепки. Гвоздильня служит инструментом. Нагретый конец стали несколькими ударами вытягивают. Надрубают на насечке и вставляют в отверстие, 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 разнообразной. После извлечения клепки из гвоздильни ее отрезают 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.
Защита поверхности кованого металла
Художественные изделий из кованого металла создаются для украшения экстерьера. Чтобы сохранить их эстетический внешний вид длительное время, применяют различные виды защиты. Приступая к антикоррозийным работам, нужно знать область применения изделия. Если оно будет находится снаружи, необходима более надежная защита. На поверхности готового изделия из железа образуется слой окалины большой толщины. От коррозии окалина не защищает и ее снимают на больших изделиях пескоструйной обработкой или механическим способом на изделиях, имеющих практическую ценность. Подготовленное изделие промывают водой или другими средствами и насухо вытирают.
При размещении в кованых изделий в интерьере для защиты применяют способ оксидирования металла на воздухе. Заключается он в нагреве поверхности изделия паяльной лампой. Работа требует опыта и аккуратности. Нагрев нужно производить осторожно, чтобы цвета побежалости изменялись как можно медленней.