Последовательность ковки сварного топора показана на рис. 1.2.7 б, п. 10–14. Берем полосу толщиной 10–12 мм и шириной 40–50 мм и, оставив в средине заготовки участок 40 мм (п. 10), протягиваем края заготовки до толщины 5–6 мм, затем разгоняем щечки (п.11) и сгибаем топор, как показано на рисунке (п. 12). После этого отковываем клин из инструментальной стали У7-У8 и ввариваем его в основу топора (п. 14).
Рекомендации по кузнечной сварке см. в Приложении В. Если кузнечная сварка прошла успешно, то можно окончательно проковывать всю головку топора.
Тесак. Технология его изготовления значительно проще, чем топора. Берем полосовую сталь толщиной 5–6 мм, надрубаем полоску (рис. 1.2.8 а), отгибаем и оттягиваем ее «на острие» (рис. 1.2.8 б) под черенок для ручки. Рабочую часть резака оттягиваем к лезвию, после чего пробиваем отверстие, оформляем обушную часть (рис. 1.2.8 в) и насаживаем ручку.
Рис. 1.2.8. Изготовление тесака.
Железные косы известны в России с IX–XI вв., и ковались они в сельских кузницах из кричного железа. Заводское производство кос началось на Урале только в 1809 г. на Артинском заводе, а уже к 1880-м гг. косы и серпы делали в Вятской, Пермской, Владимирской, Тверской, Ярославской и других губерниях.
Рис. 1.2.9. Технология изготовления косы.
На рис. 1.2.9 представлены основные технологические стадии изготовления косы. Вначале из полосы оттягивают конец (процесс ковки идет с верхнего ряда слева направо), затем отгибают ушко и выдавливают зубец. После этого начинают оттягивать лезвие путем расковки полосы. Процесс расковки ведут в четыре этапа: нагрев и расковка носовой части; второй нагрев, поворот косы и ковка с другой стороны; третий нагрев и общая расковка и, наконец, окончательная расковка и загибка обуха. После этого начинают отделку острия в два нагрева.
Дальнейшую отделку ведут в холодном состоянии. Косу правят и выравнивают молотом. После обрезки лезвия «начисто» косу калят в масле и отжигают. Затем косу отбивают (наклепывают) молотом, полируют и вторично отбивают.
Кованые железные гвозди на Руси применялись уже в X–XI вв., и в это время появилась специальность «гвоздочника», т. е. кузнеца, который кует в основном гвозди. Широкое производство гвоздей, скоб и других изделий для строительства и судостроения начинается в период Петровских реформ в начале XVIII в. В это время куется большой ассортимент гвоздей: корабельные (длиной 250–500 мм), полукорабельные (150–200 мм), брусковые (200–250 мм), тесовые (30–180 мм), кровельные (до 75 мм), обойные (10–12 мм), шпалерные (6–7 мм), а также подковные, штукатурные и др.
Пробовали делать гвозди путем нарезки из листового металла, однако они получались недостаточно качественными. Наибольший скачок в гвоздильном деле произошел в то время, когда для изготовления гвоздей начали использовать проволоку. Первые автоматы для изготовления гвоздей из проволоки появились в Европе в начале XIX в.
В России кузницы, в которых ковали гвозди, называли гвоздарными, а иногда и «мирщинными», так как для производства гвоздей использовали различные листовые обрезки и железный лом, которые собирали «с миру». Собранный металл сваривали кузнечной сваркой, а затем проковывали в полосу и из нее уже делали гвозди.
Технология изготовления гвоздей и болтов во всех кузницах примерно одинакова. Гвозди получают следующим способом: мерные заготовки из проволоки укладывают в щелевую печь для нагрева. После нагрева заготовку (рис. 1.2.10 б, п. 4) вставляют в гвоздильню (рис. 1.2.10 б, п. 2), установленную на наковальне (рис. 1.2.10 б, п. 1) так, чтобы ее верхний высаживаемый конец выходил на требуемую длину а нижний упирался в подставку (рис. 1.2.10 б, п. 5). Ударом ручника (рис. 1.2.10 б, п. 3) головку осаживают и придают ей заданную граненую форму при помощи шляпного молотка (рис. 1.2.10 б, п. 6). Необходимо иметь в виду, что за один удар можно высадить и не согнуть заготовку длиной l, в 2–2,5 раза большей, чем ее диаметр d.
Рис. 1.2.10. Изготовление гвоздей и головок болтов.
Если необходимо изготовить гвозди с большой шляпкой, то вначале для получения небольшого конуса используют специальный подкладной инструмент (рис. 1.2.10 а, п. 7) с конусным углублением. А при втором ударе, используя шляпный молоток (рис. 1.2.10 а, п.6), получаем граненую головку. После этого оттягиваем стержень гвоздя (рис. 1.2.10 в).
Головку болта высаживают аналогично головке гвоздя, но для получения граней ее деформируют в специальной гвоздильне (рис. 1.2.10 г, п. 8) с шестигранным углублением.
Гвоздь с большой шляпкой можно ковать, не используя высадку, а путем оттяжки стержня из заготовки с большим сечением, с последующим отрубанием гвоздя от основной заготовки и оформлением головки.
Кузнец из Соликамска А. Малышев предложил еще один способ набора металла для формирования увеличенной головки гвоздя или болта. Для этого необходимо изготовить две специальные оправки (рис. 1.2.11, п. 2, 5) с центральным отверстием, диаметр которого совпадал бы с диаметром заготовки. Первая оправка (рис. 1.2.11, п. 2) сверху имеет внутренний конус, а вторая (рис. 1.2.11, п. 5) – без конуса.
Рис. 1.2.11. Высадка больших головок.
Принцип работы следующий: заготовку с нагретым концом вставляют в отверстие оправки, предварительно вставив в нее опорный цилиндр заданной длины (рис. 1.2.11, п. 3), а затем оправку с нагретой заготовкой устанавливают на наковальню или нижний боек молота (рис. 1.2.11, п. 4) и сверху наносят серию ударов бойком молота (рис. 1.2.11, п. 1). Нагретый металл деформируется в коническую полость. Высаженную заготовку переносят во вторую оправку и ударом бойка формируют цилиндрическую увеличенную головку.
Уральские кузнецы в качестве сувениров куют уникальные гвозди с большими шляпками (фото 1.2.1) из четырехгранного стержня и завязывают его красивым «морским» узлом.
В 2008 г. на чемпионате кузнецов в Швеции отковали самый длинный гвоздь – его длина получилась более 2,5 м. Это изделие вошло в Книгу рекордов Гиннесса.
При соединении металлических деталей с деревянными, например жиковин с дверью или воротами, применялись специальные болты с квадратным подголовником, который входил в квадратное отверстие детали. Шляпку с подголовником оформляют в гвоздильне, а стержень – в цилиндрических обжимках. Резьбу нарезают метчиками. При навеске жиковин под гайку надо обязательно накладывать шайбу. Такие болты дают надежное соединение и удобство при сборке, так как при откручивании (или закручивании) гайки нет необходимости удерживать болт за головку во избежание прокручивания.
Гаечный ключ можно отковать из полосы соответствующего размера. Полосу (рис. 1.2.12, п. 1) ставят на ребро на «нижник» (рис. 1.2.12, п. 4), который вставлен в наковальню (рис. 1.2.12, п. 5), и, удерживая ее клещами (рис. 1.2.12, п. 6), пережимают в области головок при помощи верхней пережимки (рис. 1.2.12, п. 2). После этого протягивают рукоятку ключа (рис. 1.2.12, п. 7), скругляют головки (рис. 1.2.12, п. 8) и прошивают или просверливают отверстия соответствующих размеров. Затем при помощи ножовок прорезают «зев» ключа и правят его на специальной оправке (рис. 1.2.12, п. 10). Последней операцией является формирование граней под размер гаек. После отделки головок и рукоятки ключ готов.
Рис. 1.2.12. Ковка гаечного ключа.
Ковку гаечных ключей небольшого размера можно осуществлять из круглой заготовки. Вначале на концах заготовки путем высадки набираем металл и протягиваем его на наковальне, затем проковываем рукоятку и далее обрабатываем по приведенной выше технологии.
Технология изготовления подков и элементов конской сбруи
Первые металлические приспособления для защиты копыт лошади появились уже в I в., но это были еще не подковы, а скорее башмаки, которые привязывались к копыту лошади ремнями (рис. 1.2.13). На Руси еще в начале XI в. большинство лошадей ковали только на зиму, так как им приходилось работать на дорогах с ледяным покровом. Зимние подковы имели острые шипы, изготовленные как единое целое с подковой. Ковка лошадей всегда требовала большого умения от кузнеца.
Рис. 1.2.13. Защитные приспособления для копыт солеа (а) и способ их крепления (б).
Киевские дружинники и древнерусские всадники летом не ковали лошадей, но зимой к копытам прикрепляли специальные ледоходные шипы. На рельефе Дмитриевского собора города Владимира легендарный конь князя Олега изображен подкованным.
Подкова – это железный профиль, загнутый по форме копыта лошади. Верхняя сторона подковы (рис. 1.2.14, п. 1), обращенная к копыту лошади, имеет отворот (рис. 1.2.14, п. 2) и бухтовку (скругление ребра) (рис. 1.2.14, п. 3). Нижняя сторона, соприкасающаяся с землей, – шипы: передний, или зацепной (рис. 1.2.14, п. 7), и два задних – шпоровых (рис. 1.2.14, п. 4); бороздку для утопления головок гвоздей (рис. 1.2.14, п. 5) и гвоздевые отверстия (рис. 1.2.14, п. 6). Кроме этого, у подковы различаются наружные (рис. 1.2.14, п. 8) и внутренние (рис. 1.2.14, п. 9) ветви.
Рис. 1.2.14. Подкова и ее основные элементы.
Подковы разделяются на подковы для рабочих, кавалерийских и спортивных лошадей. Подковы для рабочих и кавалерийских лошадей изготовляют как свободной ручной ковкой, так и штамповкой на молотах, а спортивных – только ручной ковкой индивидуально по специальным меркам на каждую ногу. При этом в спортивной практике различают подковы для скаковых лошадей, лошадей-троеборцев (или двоеборцев) и для рысистых лошадей.
В старые времена параметры подковы задавались тремя размерами на специальной палочке (рис. 1.2.15 б, п. 4): наибольшая длина определяет расстояние от передней части подковы до конца ветви (ПЗ, рис. 1.2.15 а, п. 1); второй отрезок дает наибольшую ширину подковы (МШ, рис. 1.2.15 а, п. 2) и третий определяет расстояние между ветвями у пятки (ПП, рис. 1.2.15 а, п. 3). Аналогично (на той же палочке) даются размеры и для задних подков.
Рис. 1.2.15. Старинный способ измерения копыт лошадей.
Подкову для скаковых лошадей в настоящее время делают без шипов. Вначале проводят гибку одной ветви, затем с нижней стороны подковы делают дорожку глубиной 4–5 мм и в ней пробивают прямоугольные отверстия (специально заправленным бородком) для гвоздей – ухналей. Затем аналогично оформляют другую ветвь. Для зимних подков в зацепной части делают (путем приварки) невысокий шип.
Подковы для лошадей-троеборцев (или двоеборцев) имеют только два задних шипа. Переднего шипа не делают, чтобы он не мешал при преодолении препятствий и не травмировал лошадь и всадника в случае падения. Необходимо отметить, что на внутренней ветви скругляют («забивают») острые углы, чтобы лошадь не ранила себе ноги.
Самые сложные в изготовлении – подковы для рысистых лошадей. Они подразделяются на летние и зимние. Летние, или, как их еще называют, «гастрольные», подковы имеют с нижней стороны дорожку и гвоздевые отверстия, а с верхней – передний отворот, который способствует более плотному прилеганию подковы к копыту.
Число гвоздевых отверстий определяют в зависимости от размера копыт: для небольших подков – 3–4 отверстия на каждой ветви, а для крупных – 6–8.
Зимние подковы для рысистых лошадей ковать намного сложнее, так как они имеют шипы – один лобовой и два шпоровых – или резьбовые отверстия для сменных шипов, а на задних подковах еще и дополнительные ответвления с острыми шипами – ковыли против скольжения на виражах. До недавнего времени зимние подковы делались с острыми зубьями по всему периметру подковы и назывались пилой или полупилой.
Ковка передних и задних подков. Берут нагретую заготовку (рис. 1.2.16, п. 1) квадратного сечения (12 × 12 мм) и, немного отступя от середины, протягивают при помощи ручника (рис. 1.2.16, п. 2) одну ветвь (рис. 1.2.16, п. 3), отбивают гладилкой задний (шпоровый) шип (рис. 1.2.16, п. 4) и всю ветвь загибают. Затем в ней пробивают гвоздевые отверстия и намечают отверстия для сменных шипов. После второго нагрева оттягивают вторую ветвь, отбивают задний шип и сгибают ветвь. Затем пробивают гвоздевые отверстия и отбивают гладилкой (рис. 1.2.16, п. 5) передний шип.
Рис. 1.2.16. Ковка передних и задних подков.
Подкову проверяют по размерам и калибруют специальной шпилькой гвоздевые отверстия, а ручником оттягивают отворот и забивают (притупляют) острые кромки.
Задние подковы в технологическом плане куются практически так же, как и передние. В некоторых случаях, чтобы лошадь на крутых поворотах не скользила, с наружной стороны подковы отковывают ковыль (рис. 1.2.16, п. 6). Подковы для крупных лошадей иногда делают замкнутыми. Для этого после отбивки шпорового шипа оттягивают так называемую ласку (рис. 1.2.16, п. 7), нагревают ее (под слоем флюса) до сварочной температуры и сваривают кузнечной сваркой с основой подковы. Замкнутыми подковами укрепляют больные и ослабленные копыта, что создает лучшие условия для их лечения.
Если заготовка довольно толстая, то можно отковать подкову с передним шипом. Для этого после нагрева делают в середине заготовки подсечку и оттягивают одну ветвь, затем ее изгибают по форме, отгибают задний шип, делают бороздку и пробивают гвоздевые отверстия. Для изготовления второй ветви все операции повторяют. Когда подкова примет заданную форму, оформляют передний шип и отворот – подкова готова.
Кавалерийские подковы обычно имеют сменные резьбовые шипы. При этом подковы для упряжных лошадей имеют три вставных шипа (иногда два шипа в зацепной части), а для верховых – только два задних шипа.
В настоящее время подкова широко используется как сувенир, ее вешают над дверью ветвями кверху – в этом случае все блага с небес будут собираться в подкове и перетекать в дом, принося счастье всем в нем живущим. Кроме этого, часто подкову объединяют с кованой розой. Подсвечник «Любовь и счастье» (фото. 1.2.2) изготовил уникальный мастер из Ижевска Александр Макаров по рисунку автора книги.
Большое значение при креплении подков имеют качество подковных гвоздей – ухналей и правильная ковка. Ухналь (рис. 1.2.17 а) состоит из головки (п. 1), шейки (п. 2) и клинка (п. 3) с жалом (п. 4). Подковные гвозди обычно изготовляют из низкоуглеродистой проволоки или прутка диаметром 6 мм. После нагрева конца заготовки оттягивают шейку, клинок и острие с жалом ухналя. Затем заготовку отрубают от прутка, высаживают шейку ухналя в специальной гвоздильне и окончательно обрабатывают головку. Затем гвоздь вставляют в гвоздильню, оформляют головку и оттягивают жало.
Рис. 1.2.17. Ухнали – подковные гвозди (а) и способ крепления подковы (б).
Совет от мастера: ковка ухналя должна выполняться с одного нагрева, тогда он приобретет равномерную структуру и не будет ломаться при подковывании.
Ковка лошадей осуществляется обычно в станке и состоит из следующих операций: обкусывание кусачками старой роговицы, обрезка и зачистка копыта; подгонка подковы и ее прибивание к копыту лошади. Ухнали забивают в белую линию копыта и устанавливают их так, чтобы жало выводило конец гвоздя наружу копыта (рис. 1.2.17 б), после чего конец гвоздя подтягивают кусачками, откусывают и загибают кончик в поверхность копыта.
Инструмент кузнеца-коваля показан на рис. 1.2.18. Он состоит из прямого зубила (п. 1), клещей (п. 2, 3), кувалды и ручника (п. 4, 5), дорожника и пробойника (п. 6, 7), полукруглого зубила (п. 8), шпильки (п. 9), обсечки и ковочного молотка (п. 10, 11), рашпиля и клещей (п. 12, 13), секача и ножа (п. 14, 15), лапы (п. 16) и шинового ключа (п. 17).
Рис. 1.2.18. Инструмент кузнеца-коваля.
Ковкой изготовляют также удила, стремена и шпоры. Ковку удил начинают с ковки правой и левой частей грызла (рис. 1.2.19, п. 2, 3.). После нагрева круглого прутка расплющивают его концы и пробивают в них отверстия, затем отковывают два кольца (рис. 1.2.19, п. 1) и производят сборку. Окончательная операция – обработка удил напильником, шлифовка и полировка.
Рис. 1.2.19. Конские удила.
На рис. 1.2.20 показаны два вида стремян: а – старинные стремена для мягкой обуви, б – современные стремена для сапог с твердой подошвой. Ковку стремян обычно ведут из заготовки круглого или квадратного сечения. Концы заготовки расплющивают, а затем сваривают между собой, образуя широкую подножку (п. 3). После этого обрабатывают боковые ветви (п. 2) и пробивают прямоугольное отверстие (п. 1) – ушко для путлища верхней части стремени.