Рис. 1.2.54. Старинные сечки.
Как отмечалось выше, практически все кованые предметы имели орнаментацию, поэтому необходимо сказать несколько слов о кузнечных орнаментах. Кузнец, в отличие от чеканщика или гравировщика, располагает значительно меньшим набором инструмента для орнаментации изделий. Он в основном пользуется своим рабочим инструментом: ручником, гладилками, обжимками, зубилами, пробойниками, а также некоторыми инструментами чеканщика и слесаря. Орнамент может наноситься как на горячую заготовку – это набивка (рис. 1.2.55 а), так и на холодную – это насечка (рис. 1.2.55 б). В первом случае орнамент получается объемный, глубокий; во втором – плоскостный.
Рис. 1.2.55. Примеры набивки (а) и насечки (б).
Штриховой орнамент или рисунок – насечку наносят на холодное изделие кузнечным зубилом: для насечки прямых линий пользуются зубилом с прямолинейным лезвием, а для кривых линий – зубилом с криволинейной режущей кромкой. При этом если режущая кромка зубила несколько притуплена, то линии будут иметь более мягкие очертания. Для окружностей разных размеров применяют специальный инструмент типа трубочки. Сочетая работу зубилами, имеющими различную кривизну лезвия, можно создавать довольно сложные и красивые орнаменты типа цветов, розеток, кружков, волют и т. п. В ряде случаев насечку наносят на элементы изделия и в процессе ковки: отковывают листочек, затем на его поверхности насекают зубилом различные прожилки и только после этого придают листу натуральную изогнутую форму. Если же насечку необходимо нанести на уже готовое объемное изделие, то следует применять специальные оправки, чтобы не изменить заданную форму.
Различные точки, углубления (круглые, квадратные, пирамидальные) наносят на откованную поверхность пробойником со специально заточенной поверхностью рабочей части. Кроме этих инструментов, кузнецы при орнаментации применяют различные чеканы, пуансоны и другие мелкие инструменты в зависимости от наносимого рисунка.
Набивка – нанесение на горячую поверхность углублений, канавок различных геометрических форм. Кузнецы при набивке обычно используют подкладной инструмент: гладилки, протяжки, пробойники, притупленные зубила.
Гладилки дают возможность получить местные треугольные углубления; протяжки – волнистую поверхность; пробойники с различным сечением рабочей части – круглые, квадратные и прямоугольные углубления и декоративные отверстия. С помощью притупленных зубил можно наносить различные бороздки и углубления.
Кроме этого, при орнаментации изделий можно пользоваться и специальным инструментом: пуансонами, чеканами, молотками со специальными рабочими поверхностями – бучарами.
Рис. 1.2.56. Образцы кузнечной огранки.
При помощи ручника кузнец на подготовленную горячую поверхность изделия наносит огранку (рис. 1.2.56), т. е. специальные грани, которые при различном освещении играют и повышают общую декоративность изделия. Эти грани могут наноситься как бойком, так и задком молотка.
Глава 3 Художественная отделка кованых изделий
Отделка художественных изделий – завершающая операция, которая придает изделию законченный, товарный вид. Существует большое количество способов отделки. Рассмотрим вначале механические способы отделки готовых изделий. К ним относятся крацевание, шлифование, полирование и др.
Крацевание – обработка изделия металлической щеткой. Для стальных изделий применяются щетки с диаметром стальных проволочек 0,15–0,2 мм, для мягких металлов – 0,1–0,2 мм. Изделия из драгоценных металлов крацуют щетками с латунной проволокой диаметром 0,1 мм. При крацевании изделие можно смачивать слабым раствором поташа (до 3 %), а также пивом или квасом. Для повышения производительности крацевание можно проводить круговыми щетками, закрепив их в патроне ручной дрели.
Шлифование – отделка поверхности путем обработки ее шлифовальными шкурками или абразивными порошками. Для ускорения процесса шлифования можно также применять ручную дрель с приспособлением для закрепления войлочных кругов, на которые столярным клеем наклеивают абразивный материал – корунд, наждак и т. п., а когда он сработается, остатки его удаляют и затем наклеивают новый слой.
Полирование – обработка поверхности до зеркального блеска. Небольшие поверхности полируют кожей, суконными тряпочками, фетровыми или деревянными предметами прямоугольной, круглой или плоской формы, с нанесенными на них мелким абразивным материалом или полировальной пастой. К твердым абразивным материалам относятся корунд, наждак, карбиды кремния и бора, синтетический алмаз разной зернистости. К полировальным пастам относят пасты ГОИ и алмазные пасты, которые также разделяются по зернистости.
Грубая паста ГОИ имеет светло-зеленый цвет, и после шлифования ею получается матовая поверхность. Средняя (зеленого цвета) – дает чистую поверхность без штрихов, а тонкая (черного цвета с зеленым оттенком) – придает изделию зеркальный блеск.
Алмазные пасты делятся на четыре группы: крупная (красный цвет), средняя (зеленый), мелкая (голубой) и тонкая (желтый).
При полировании мелких изделий из цветных и драгоценных металлов пользуются специальными полировальниками с рабочей частью из твердого материала – гематита (кровавика), которая укрепляется в медной оправке и соединяется с деревянной ручкой. Этим полировальником с усилием водят по полируемой поверхности и сглаживают неровности. При этом поверхность смачивается раствором соды, мыльной водой или пивом.
Для полирования внутренних поверхностей применяют фетровые насадки в виде шариков и конусных валиков, а труднодоступные места полируют натянутыми нитями, на которые наносится слой пасты. Ускорить процесс полирования можно, используя фетровые или хлопчатобумажные круги и различные шарики и стержни, укрепленные на шпинделе ручной или электрической дрели или бормашинки.
Химические способы декоративной отделки поверхности состоят в нанесении различных декоративных пленок путем нагрева или обработки изделия различными химическими растворами.
Эти покрытия в ряде случаев выполняют не только декоративные, но и антикоррозийные функции. Для нанесения покрытий изделие тщательно очищают от окалины. Если имеется пескоструйная установка, то снять окалину с изделия дело нетрудное. При отсутствии такой установки поверхность чистят проволочной щеткой, а также молотой пемзой с водой. После просушки деталь готова к дальнейшей обработке.
Оксидирование – покрытие изделия оксидной пленкой при нагреве. В зависимости от температуры нагрева (можно нагревать паяльной лампой) получаются различные цвета побежалости (см. Приложение табл. 5). После того как вся поверхность приобретет одинаковый цвет, ее покрывают слоем пчелиного воска (наващивают), а затем тщательно растирают и полируют.
Воронение – покрытие очищенной поверхности изделия различными маслами (льняным, конопляным) и кислотами с последующим медленным прогреванием изделия на огне.
В зависимости от сорта масла, кислоты и степени нагрева поверхность приобретает черный, темно-синий, фиолетовый и другие цвета. Если изделие будет находиться в помещении, то его целесообразно навощить (покрыть слоем воска) и отполировать; а если на улице, то покрыть цапонлаком или масляным лаком для наружных работ, в который добавлено 20 % воска для устранения блеска. Для получения черно-коричневого цвета очищенное изделие покрывают натуральной олифой (или другим растительным маслом) и нагревают до температуры 300–400 °C. Серые тона (светлые и темные) можно получить, если изделие обработать слабым раствором азотной кислоты (1 часть кислоты на 10 частей воды). Синий и синевато-черные тона получаются при погружении изделия в кипящий раствор следующего состава: 700 г каустической соды (едкого натра), 250 г нитрида натрия и 200 г нитрата натрия (натриевой селитры) на 1 л воды. При погружении в расплавленную натриевую селитру (t = 310÷350 °C) на 3–5 мин получают прочную пленку синеватого цвета.
Окрашивание изделий из меди и латуни. Медные кованые вещи можно окрасить в черный цвет, опустив их в раствор, содержащий 12–15 г серной печени (спекшейся смеси порошковой серы с поташем) и 15 г аммиака на 1л воды. Приготовить серную печень можно так: смешать поташ и серу в соотношении 2:1, расплавить на сковороде при постоянном помешивании в течение 20 мин (лучше на электроплитке), вылить на чугунную или керамическую дощечку, дать остыть и затем растолочь. Хранить в стеклянной банке с притертой пробкой.
Цвет меди от красно-бурого до темно-бурого получают в водном растворе серной печени. При этом чем слабее раствор, тем светлее окраска. Изделия обрабатывают приготовленными растворами, сушат и зачищают латунной щеткой.
Цвет старой меди получают путем смачивания изделия в растворе для чернения, а затем чистят порошком пемзы до желаемого цвета.
Цвет медной зелени получают, обрабатывая поверхность раствором 120 г тиосульфата натрия и 40 г уксуснокислого свинца на 1 л воды. Раствор нагревают до 60 °C и наблюдают за изменением цвета. В зависимости от времени выдержки получают оттенки от зелено-голубого до серовато-белого.
Коричневый цвет различных тонов можно получить при погружении (или покрытии) нагретого изделия в раствор сернистого аммония (20–25 г сернистого аммония на 1 л воды). В зависимости от температуры предварительного нагрева изделия изменяется тон цвета. Чем температура выше, тем тон темнее.
Темно-бурый цвет поверхности изделия получают в растворе 30 г сульфата меди, 15 г хлората калия и 10 г перманганата калия на 15 л воды. Раствор нагревают до 100 °C и погруженное изделие слегка трут тампоном.
Цвета от желто-оранжевого до синего можно получить, обработав изделия из латуни в смеси растворов: 130 г гипосульфата натрия на 1 л воды (первый раствор) и 35 г азотнокислого свинца на 1 л горячей воды (второй раствор). Затем оба раствора сливаются вместе.
Протравленный в азотной кислоте и промытый в воде предмет погружают в нагретую до 80 °C смесь растворов. При получении желаемого цвета изделие быстро вынимают из раствора, промывают, просушивают и покрывают бесцветным лаком для закрепления полученной цветной пленки.
Серые и черные цвета получаются при наложении (щеткой или кистью) хлористой сурьмы на готовое изделие. В зависимости от концентрации раствора и времени обработки достигают различных тонов черного цвета. Получив нужный тон, изделие промывают и просушивают.
Более простой способ обработки изделий из меди и латуни – травление поверхности крепкой азотной кислотой. При этом способе необходимо соблюдать особую осторожность и обрабатывать поверхность в хорошо проветриваемом помещении или на улице. На подготовленную поверхность наносят при помощи стержня с ватным тампоном крепкую (или разведенную водой) азотную кислоту, после чего начинается бурная реакция с выделением газов и поверхность постепенно зеленеет, а потом чернеет. Для получения темных тонов изделие (после прекращения реакции) нагревают и процесс повторяют. Затем изделие охлаждают, промывают в горячей проточной воде и высушивают, окончательно шлифуют и полируют.
Изделия из алюминия, как и из других цветных металлов, можно обрабатывать просто копотью от керосиновой горелки или от горящей бересты. А затем, протирая тампоном, смоченным в керосине, те места, в которых необходимо понизить плотность потемнения, создают необходимый колорит всего изделия.
Темно-серый цвет алюминия получают при обрабатывании поверхности раствором соляной кислоты с небольшим добавлением раствора медного купороса и серной кислоты (3–5 %). Цвет изделия зависит от концентрации раствора и марки алюминия.
Отделку изделий из серебра под старое серебро проводят раствором серной печени из расчета 10–20 г на 1 л воды.
Реакция протекает быстрее и качественнее, если раствор будет свежим и слегка подогретым, а изделие перед погружением нагрето.
К химическим способам можно еще отнести серебрение и меднение.
Для меднения стальных изделий их опускают в раствор, состоящий из 50 г сернокислого оксида меди и 50 г концентрированной серной кислоты на 1 л воды.
После омеднения предмет споласкивают водой и сушат.
Электрохимические (гальванические) способы отделки состоят в покрытии поверхности одного металла другим в результате его осаждения из растворов солей под действием электрического тока, однако эти способы довольно сложны и используются в основном в промышленности.
К декоративной отделке изделий следует отнести и нанесение рисунков и орнаментов при помощи специальных инструментов.
Гравирование – нанесение на подготовленную поверхность изделия рисунка или рельефа при помощи резцов (штихелей). Существует несколько способов гравирования: плоскостное (двухмерное), гравирование под чернь и обронное (трехмерное).
Гравирование разделяется на ручное стальными гравировальными штихелями и ручное электродрелью.
Наиболее древний способ гравирования – ручное штихелями (рис. 1.3.1 а). Для нанесения различных по размеру и форме линий штихели имеют различные сечения и размеры. Общая длина штихеля составляет 100–130 мм. Штихель вставляют в короткую деревянную ручку грибовидной формы, срезанную с нижней стороны для удобства работы.
Рис. 1.3.1. Штихель – инструмент гравировщика.
Резцы изготовляют из высококачественных сталей У7, У8. Если необходимо изготовить твердый инструмент, то лучше всего для этого взять высокоуглеродистую или быстрорежущую сталь.
Различают следующие основные типы сечений штихелей (рис. 1.3.1 б).
Шпицштихель – острый резец (п. 1). Его боковые стороны слегка выгнуты наружу, ширина спинки 1–4 мм. Он служит для выполнения большинства граверных операций: оконтуривания рисунка, подрезки углов в шрифтовых работах.
Мессерштихель – ножевой резец (п. 2). В поперечном сечении имеет форму остроугольного треугольника. Им можно наносить тонкие линии большой глубины.
Фасетштихель – фасетный резец (п. 3). У него боковые стенки параллельны, а режущие поверхности встречаются под углом 100°. Ширина спинки 1,5–3 мм. Им можно проводить линии относительно широкие и незначительной глубины.
Юстирштихель – юстировочный резец (п. 4). Его выгнутые боковые стороны на поперечном сечении образуют острый овал.
Флахштихель – плоский резец (п. 5). Спинка и полотно этого резца параллельны; в зависимости от положения боковых сторон спинка может быть шире или уже полотна. Ширина полотна 0,2–5 мм. Используется не только для нанесения широких и плоских линий, но и для выравнивания плоскостей.
Болштихель – полукруглый резец (п. 6). Полотно может быть уже или шире спинки, но оно всегда полукруглое; ширина полотна 0,1–5 мм; применяется для строгих шрифтов различной ширины, при гравировании углублений, при круглой и полукруглой выборке.
Фаденштихель – нитяной резец (п. 7). Похож на плоский резец. У него на полотне множество продольных желобков; его применяют для декоративных поделок и для оживления рисунков.
При работе штихель держат в правой руке, в кулаке, так, чтобы его рукоятка упиралась в ладонь, а большой и указательный пальцы поддерживали инструмент в рабочем положении. При этом локоть находится на весу и опорой руки служит только большой палец, который ограничивает проскальзывание штихеля вперед. В то же время указательным пальцем регулируют силу нажима на ребро штихеля и направляют его по линиям рисунка. Штихель ведут всегда только по прямой линии справа налево, проталкивая его вперед.
При гравировании кривых линий и закруглений поворот штихеля допускается лишь в небольших пределах, а все изгибы линий в соответствии с рисунком осуществляют левой рукой, поворачивая заготовку, закрепленную в шрабкугеле (или колодке).
Штихель должен быть хорошо и правильно заточен. Чем мягче металл, тем угол резания меньше (острее). При резании мягких материалов (дерево) угол равен 45°; для стали он достигает 60–50°. Тупым штихелем работать нельзя – он соскакивает с металла и легко может поранить левую руку, которая постоянно находится перед инструментом. Острый штихель легко режет металл и берет нормальную стружку.
Для плоскостного гравирования пригодны почти все металлы, но лучше всего поддаются гравированию латуни, томпак, пробное серебро, некоторые стали. Хорошо гравируются бронза, цинк, никелевые сплавы; хуже – чистое золото, чистое серебро, а также чистый алюминий.
Обронное гравирование – создание резцом рельефа или даже объемной фигуры. В обронном гравировании выделяют два варианта: выпуклое (позитивное) гравирование – когда рисунок, рельеф выше фона (фон углублен); углубленное (негативное) гравирование – когда рисунок или рельеф ниже фона.
Обронное гравирование – более трудоемкий процесс по сравнению с плоскостным гравированием, так как эта работа требует снятия значительно большей массы металла с заготовки. Поэтому, кроме штихелей, при обронной работе применяют зубильца, керны, сечки, чеканы и пуансоны.
Рабочий конец зубила отковывают и опиливают по форме того или иного штихеля. Кроме зубил и штихелей, к граверному ручному инструменту относятся: керн, применяемый для разметки; сечки – плоские зубила различной ширины с заточкой на одну сторону; чеканы – стальные стержни с различными рабочими концами для выравнивания фона и набивки фактуры, пуансоны, которые изготовляют обычно из рутков инструментальной стали толщиной 6,7 и 10 мм и длиной 65, 85 и 100 мм.