Кузнечное дело. От ремесла - к искусству (краткое введение)

РАБОЧЕЕ МЕСТО КУЗНЕЦА

Устройство и рекомендации

Создаваемая индивидуально любительская кузница должна соответствовать определенным стандартам и отвечать основным требованиям кузнечного дела. Имеется в виду создание условий противопожарной безопасности и необходимых вентиляции и освещения, сводящих на нет возможность несчастного случая.

Рабочее место кузнеца

Это - прежде всего. Пренебрежение этими требованиями чревато серьезными неприятностями.

Расположение оснащения кузнечно-слесарной мастерской должно быть тщательно продумано с учетом максимального удобства и безопасности. Рационально оборудованная индивидуальная кузница позволит ее владельцу дышать минимально загрязненным воздухом, сохранит зрение, избавит от синяков и ссадин, в конце концов, обезопасит от пожара. Для этого над грамотно расположенным кузнечным горном оборудуется соответствующая вентиляционная вытяжка, а помещение и особенно слесарный стол-верстак снабжается достаточным электроосвещением.

Рис. 1. Планировка кузницы: 1 — горн; 2 — емкость с водой; 3 — стеллаж для инструмента; 4 — переносной столик; 5 — наковальня; 6 — электроточило; 7 — сварочный аппарат; 8 — слесарный верстак; 9 — тиски; 10— ящик для угля

Сварочные операции необходимо производить только на открытом воздухе.

Вообще, если есть такая возможность, кузнечную и слесарную мастерские лучше расположить раздельно, т.е. в разных помещениях. Причем кузнечную лучше расположить во дворе, под навесом или в специально построенном вентилируемом сооружении из асбестоцементных плит и конструкций из металла, т.е. невозгораемых строительных материалов. Асбе сто цементными плитами обшивается и стационарная частная кузница. Высота потолка в ней должна быть не менее 2,5 м.

ОСНОВНОЕ ОСНАЩЕНИЕ КУЗНЕЧНО-СЛЕСАРНОЙ МАСТЕРСКОЙ

Горн с вытяжкой, емкость с водой, ящик с топливом, наковальня, правильня, гибочная, формовальная и гвоздильная плиты на подставке из стального уголка, механический молот.

Верстак, стеллажи для инструментов {стационарный (настенный) и переносной (небольшой и удобный), электроточило (с набором абразивных кругов), тиски кузнечные и слесарные, сварочный аппарат, электродрель с набором сверл, комплект слесарных инструментов, измерительный инструментарий.

ОСНАЩЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ КУЗНИЦЫ И ИНСТРУМЕНТАРИЙ

Кузнечный горн

Горн должен быть установлен так, чтобы к нему был доступ с трех сторон для удобства в работе.

Служит для разогрева заготовки. Может быть стационарным и переносным, открытого и закрытого типа, различных конструкций.
Рассмотрим те из них, которые применимы и наиболее рациональны в условиях индивидуальной кузницы.

Переносной горн очень удобен в частной мастерской благодаря малому размеру, возможности его перемещения и несложному изготовлению самим кузнечным мастером. Для изготовления небольших кованых изделий, инструментов переносной горн самодостаточен.

Но для работы с крупными заготовками переносной горн не пригоден. Поэтому в индивидуальной мастерской необходим и стационарный горн (хотя бы простейшей конструкции).

Для изготовления художественных кованых изделий наиболее подходит в индивидуальных условиях горн открытого типа. Он прост по конструкции и дает возможность разогреть заготовку любого размера. Топливо употребляется обычное: дрова, уголь. Марки угля — антрацит, коксующийся, древесный. Древесный уголь считается наиболее высококачественным топливом для кузнечного горна. Но он дефицитен, дорог и требуется в большом количестве. Чаще используется кокс.

Рис. 2. Шахта с тиглем в разрезе: 1 — крышка; 2,3 — стенки горна: внутренняя из огнеупоров и внешняя из обычного кирпича; 4 — подача воздуха; 5 — регулятор подачи воздуха; 6 — зольная камера; 7 — заслонка зольника для удаления золы; 8— колосниковая решетка; 9 — подставка под тигель; 10 — металл; 11 — топливо; 12 — тигель; 13 — отверстия для выхода газов горения

Горн традиционной конструкции выкладывается из кирпича или из бетона, имеет горновое гнездо, над которым разогреваются детали благодаря сгораемому в нем топливу; горновое гнездо выкладывается (футеруется) огнеупорным кирпичом или обмазывается огнеупорной глиной (шамотом). Такая футеровка необходима, иначе от высокой температуры при горении кокса горновое гнездо быстро разрушается. Соплом для подачи воздуха служит чугунная труба, также футерованная шамотом; подача воздуха в горновое гнездо осуществляется центробежным электровентилятором или простейшим способом при помощи меха; над горном крепится вытяжная труба с коническим расширением над горном по его размеру на высоте не выше метра; изготавливается вентиляционная вытяжка из листового металла.

Применяются также горны заводского производства из литого чугуна. Здесь размеры горнового гнезда из чугуна ограничивают работу с деталями нестандартных форм. А традиционный горн, имеющий заднюю стенку, не позволяет оперировать длинными деталями. Эти ограничения отсутствуют у горна, который можно сделать опять-таки самому, обойдясь без заводских литейных конструкций из чугуна.

Каркас такого горна сварен из уголка, стол сделан из листовой стали толщиной 5 мм, колосниковый под — из 10-миллиметровой стали. Из-за разности температуры сверху и снизу пода со временем он деформируется. Но его легко выровнять на наковальне или стальной плите.

Чтобы получить в горне пламя определенной силы, нужны колосники различной конфигурации. Для равномерного прогревания детали необходимо факельное пламя, которое достигается применением колосников с равномерно расположенными отверстиями. Местный нагрев достигается щелевидным подом.

Следует сказать, что коэффициент полезного действия или эффективность горна открытого типа невысока — всего до 5 %. Для получения более высоких температур нужен горн закрытого типа, т.е. имеющий крышку. В индивидуальном кузнечном деле проще устроить так называемую печурку из огнеупорного кирпича, поскольку горн закрытого типа сложен по конструкции и необходим частному мастеру крайне редко. Печурка строится из кирпичей в две стенки с кирпичной крышей. Отсутствие двух других стенок позволяет нагревать длинномерную заготовку.

Правила эксплуатации горна

Чтобы горн служил долго, необходимо:

— перед розжигом вычищать колосники и горновое гнездо;

— правильно разжигать горн;

— владеть приемами нагрева.

1. Перед розжигом необходимо колосники и гнездо освободить от окалины, нагара, остатковнесгоревшеготопливаизолы.

2. Порядок розжига: в гнездо укладывают щепки, поверх — дрова. Когда они загорятся, включают поддув и постепенно подбрасывают кокс до образования жаровой массы.

3. При чрезмерной подаче воздуха заготовка сильно выгорает и становится непригодной для ковки. При недостаточном поддуве нельзя достичь необходимой температуры, что особенно недопустимо при изготовлении инструментов. Несоблюдение температурного режима приводит к неоптимальному прогреву заготовки. А работа с холодным металлом не может не сказаться на качестве кованых изделий.

Красивые кованные изделия из металла возможны лишь при умелой ковке и наличии необходимых инструментов.

Специальные клещи — инструмент, без которого не обойтись ни у горна, ни у наковальни: голыми руками раскаленную заготовку не возьмешь. Клещи различают по размеру, конфигурации, форме губок. Для удержания заготовки (или ее части) определенного сечения подбирают соответствующие клещи.

Кроме клещей заводского производства мастер при необходимости для удержания детали сложной или необычной формы изготавливает щипцы с аналогичными губками.

Тиски, воротки, ключи — зажимные приспособления для удержания и обработки как холодных, так и горячих деталей.

Рис. 3. Формы губок кузнечных клещей для удерживания заготовок различной формы и сечения

Рис. 4. Кузнечные клещи: 1 —с круглыми губками; 2 — с прямоугольными губками; 3 — «волчья пасть»; 4 — с плоскими губками

Рис. 5. Воротки

Для удержания кузнечных подкладок (подложек) используется стальной тросик. Петля тросика удерживает подкладной инструмент той или иной формы на поверхности наковальни.

Наковальня — опорное кузнечное приспособление, на котором производятся всевозможные виды ковки. Наковальня изготовляется из углеродистой стали и должна иметь массу не менее 100 кг Для ковки маломерных изделий применяют другие приспособления, о которых речь пойдет ниже.

Рис. 6. Двурогая наковальня: 1 — лицо (наличник); 2 — рог; 3 основание; 4 — хвост

Рис. 7. Схема установки наковальни

Простейшая наковальня — квадратный (или прямоугольный) стальной массив. Ровная, гладкая, как зеркало, поверхность наковальни (которую иногда так и именуют) называется наличником (лицом). Наличники верхнюю часть закаливают, придавая тем самым зеркалу наковальни, по которому стучит кувалда, высокую прочность.

Изготавливают также более сложные виды наковален.

Заостренная часть именуется «рогом», предназначена для гибочных работ, разгонки колец и т.п. Противоположная часть, плоская сверху, продолжающая центральную часть, именуется «хвост» и предназначена для изгибания деталей под прямым углом. В ней сделано сквозное отверстие диаметром 350x350 мм для закрепления приспособлений, инструментов, а также деталей. Обычно наковальню устанавливают пятами на толстый чурбан твердых пород. При этом нужно учесть высоту подставки, чтобы вместе с наковальней она соответствовала росту кузнеца: большой палец опущенной руки должен касаться наличника наковальни. Крепление производят кдеревянной основе скобы. Основу можно сделать из бетона или сварить из уголка.

Ту же опорную роль играют шпераки — мини-наковальни. Они значительно уступают наковальне в массе, разнообразны по форме, часто бывают индивидуального изготовления (под определенные изделия). Их также забивают в чурбан или фиксируют в тисках, вставляют в отверстие наличника наковальни.

Рис. 8. Шпераки

Рис. 9. Кузнечная форма

Гибочная плита — стальная плита с отверстиями. Фиксируется в отверстие наковальни или в стационарной раме из уголка. Применяется для изготовления одинаковых элементов в больших количествах. В отверстия плиты по нужной форме вставляются стальные стержни, а по ним выгибают разогретую деталь.

Кузнечная форма — толстая закаленная плита с поперечными выемками-ручьями и отверстиями разной конфигурации в сечении, на которых ударными инструментами придают разогретой детали соответствующую форму.

Правильная плита. Ее грани расположены под прямым углом к поверхности.

Ударные инструменты

Ручник— кузнечный молоток массой в среднем 2 кг. Длина рукояти составляет не более 35 см. Это основной рабочий инструмент. Кузнец не выпускает его из руки — отсюда и название— ручник.

Кувалда — массивный молоток, молот. Масса —3-10 кг, рукоять — 60-80 см. Служит для изготовления крупных кованных изделий.

Фасонные молотки — молотки с фасонным бойком различной конфигурации и индивидуального производства. Боек и задок должны быть равнотяжелыми.

Специальные кузнечные инструменты

Кузнечные зубила с деревянной ручкой. Рабочая часть имеет различную форму — прямую, округлую, топориком. Для рубки горячей заготовки используют тонкие, для рубки холодных деталей — потолще. Применяются фасонные зубила.

Подсечка также предназначена для рубки металла. Вместо ручки у нее хвостовик, которым подсечка вставляется в отверстие наковальни: ее рабочее положение — вертикальное, лезвием вверх. И если при рубке зубило ставится под определенным углом к детали, то при использовании подсечки все наоборот: под нужным углом поворачивается деталь.

Пробойник (бородок) используется для пробивания отверстий в разогретых деталях, атакжедля чеканки погорячей заготовке. Рабочая часть — нужной формы для данного задания.

Фасонные кузнечные чеканы имеют бойки различной конфигурации, воспроизводящей определенный рисунок, фрагмент орнамента, геометрическую фигуру и т.п. С их помощью украшаются нагретые кованные детали, фрагменты изделия художественной ковки.

Раскатка (разгонка) применяется для ускорения вытяжки заготовки.

Подбойка (обжимка) — состоит из двух частей — верхни-ка и нижника: нижник вставляют в отверстие наковальни, а верх-ник снабжен деревянной ручкой. Служит для придания детали определенной формы, способствует вытяжке.

Рис 10. Бородки

Гладилка — инструмент со шлифованной рабочей частью. Предназначена для выглаживания поверхности детали после проковки. Снабжена деревянной ручкой.

В арсенале художника по металлу должно быть немало других вспомогательных кузнечных инструментов: вилки, наконечники, фасонные зубила, оправки и другие приспособления, помогающие добиться завершенности художественного металлического произведения.

Помочь в этом призваны контрольно-измерительные инструменты.

Рис. 11. Кузнечные чеканы: 1 — фасонные; 2 — двусторонние; 3 — односторонние; 4— односторонний натяжной; 5 — для насечки; 6 —для складок; 7 — бортовой

Рис. 12. Вспомогательный кузнечный инструмент: 1 — вилки; 2 — наконечники; 3, 12 — оправки; 4, 8, 9 — обжимки; 5 — подбойки; 6 — фасонные зубила; 7 — наконечник; 10 — пробойник для заклепок; 11 — гвоздильня; 13 — пробойная плита; 14 — подсечка

В кузнечном деле их классифицируют следующим образом: универсальные, специальные, шаблонные.

Универсальными контрольно-измерительными инструментами считаются традиционные линейка, угольник с углом 90°, рулетка, штангенциркуль.

Специальными считаются кронциркуль и нутромер, предназначенные для измерения заготовок в процессе ковки. Первый используется для измерения длины и диаметра заготовки, а второе приспособление — для установления внутреннего ее размера.

Рис. 13. Гладилки

Шаблоны призваны регулировать общие размеры и форму изделия. Различают фасонные контурные и профильные шаблоны. Усадочными шаблонами измеряют линейные величины заготовок с учетом усадки после охлаждения.

Фантазия кузнеца-художника безгранична, и, возможно, она поможет найти новые орудия для создания красоты из металла.