История кузнечного ремесла. Изготовление кузнечного горна в домашних условиях
История кузнечного ремесла. Изготовление кузнечного горна в домашних условиях
Владельщиков М.Н. 11МОУ «Новокаолиновая СОШ»
Маканова З.Ш. 11Моу «Новокаолиновая СОШ»
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Введение
Ручная ковка становится всё более популярной как для удовлетворения собственных потребностей, так и для производства различной продукции на заказ. Нагрев металла, с целью повышения его пластических характеристик, необходимо выполнять в специальных нагревательных устройствах, простейшим из которых является кузнечный горн.
Актуальность моего исследования.
Цель моего проекта: разработка и изготовление переносного горна в домашних условиях.
Задачи:
Изучить и проанализировать литературу и источники сети Интернет по данной теме.
Выяснить степень значимости древнего ремесла в наши дни.
Рассмотреть виды горнов и их характеристики.
Выполнить экскурсию в кузнечный цех нашего завода и изучить работу кузнечного горна и гидромолота.
Изучить виды материалов для изготовления кузнечного горна.
Создать переносный кузнечный горн в домашних условиях из подручных материалов.
Гипотеза исследования: кузнечные горны, изготовленные в домашних условиях, не отличаются от работы стационарных кузнечных горнов, можно делать такие же детали, ковать железо, плавить алюминий. Современные кузнечные горны поражают разнообразием, но принцип работы этих приспособлений одинаков и прост. Самостоятельное сооружение горна позволяет создать аппарат, максимально подходящий для специфики работы кузнеца. Главная задача горна – обеспечить стабильное повышение температуры металла до температур ковки, т.е., не менее чем до 1200 °С. Проблема заключается в том, что люди теряются в нынешних материалах, многие не могут подобрать, чем же топить горн: древесным углем или каменным углем, дровами, прессованными брикетами или газом.
Объект исследования: кузнечный горн.
Предмет исследования: практические работы по достижению максимальных температур в переносном горне.
Практическая значимость данной работы заключается в изготовлении кузнечного горна в домашних условиях из подручных материалов.
Методы исследования: подбор и изучение литературы, анализ, практические работы, экскурсия на предприятие, систематизация материала, корректировка полученных данных.
В ходе разработки данного проекта, я использовал в основном источники сети Интернет, фотографии, а также информацию и фотографии кузницы ОАО «Новокаолиновый горно – обогатительный комбинат».
Глава 1. История древнего кузнечного ремесла
Кузнечное дело – самое древнее ремесло, связанное с металлом. Первый изобретённый под ковку медных ножей и скребков (Ближний Восток, VI тысячелетие до н.э.) ещё древними халибами горн был в виде примитивного углубления в земле. Известны археологические факты того, что люди, проживающие уже в каменном веке, умели обрабатывать металл и ковать из него инструменты (приложение № 1). В дальнейшем кузнечное дело лишь развивалось. Строились кузницы, создавались удобные и практичные инструменты и приспособления для ковки металлических изделий. Одной из главных деталей кузницы всегда являлся кузнечный горн. Во многих музеях мира хранятся кузнечные инструменты тех далеких времен. Но точного времени зарождения кузнечного мастерства указать невозможно.
О том, как развивалось кузнечное дело в древней Руси, мы можем судить по данным археологических исследований. При раскопках древних поселений археологи находят остатки разнообразных инструментов, приспособлений и оборудования, которые применялись в кузнечном производстве. Это доказывает то, что все изделия из черного металла, которые оставила нам древняя Русь, были созданы кузнецами, владевшими очень сложной техникой производства. Кузнец бросал все дела и полностью отдавался занятию, которые требовали достаточно сложных технологических процессов[2].
В древнерусском поселении кузница ставилась отдельно от места проживания. Отовсюду вели тропки к сельской кузнице. Возле нее всегда было шумно и весело — скучать кузнецу не приходилось. Одна кузница обслуживала население в радиусе 10 — 15 километров [3].
В большинстве деревенских кузниц работали два человека – мастер и подручный (приложение № 2). Иногда в работе были заняты все члены семьи. Отец передавал сыну свое ремесло по наследству вместе с личным клеймом, которому сын добавлял «отпятныш» – дополнительную черту, обозначавшую, что клеймо принадлежит лично ему [3]. По наследству передавались и производственные секреты ремесла. Крыши кузниц украшались небольшими железными петушками. Ведь кузнечное ремесло было связано с огнем, а значит, с тайной, легендами и мифами, преданиями и поверьями, обрядами и ритуалами.
2.1. Краткая характеристика кузнечного горна
Кузнечный горн — один из главных деталей кузницы, непременный атрибут мастерских, занимающихся производством разнообразных изделий методом ручной художественной ковки. Лишь некоторое число кованых элементов можно изготовить пластическим деформированием металлов при комнатных температурах. В большинстве случаев требуется их нагрев. Для стали, в частности, диапазон оптимальных ковочных температур, составляет (в зависимости от марки стали) от 800…900 ͦ с до 1100…1200ͦ С. [1].
На сегодняшний день кузнечное дело настолько развито в промышленной и в частной сфере, что существует множество видов кузнечных горнов, приспособленных для тех или иных условий ковки и выдающих, необходимый результат работы (приложение № 3).
Виды кузнечных горнов
Существует бесконечное количество конструкции горнов. Начнем с того, что горны бывают двух типов. В зависимости от установки горны бывают стационарными и переносными, стационарные горны устанавливаются в кузнечном цеху и не подлежат дальнейшей транспортировке. А переносные горны удобны для транспортировки. Стационарные горны устанавливаются в кузнечном цеху и не подлежат дальнейшей транспортировке. Благодаря специфике своей конструкции такие горны могут иметь как открытую, так и закрытую форму. В свою очередь, переносные горны могут быть только открытыми.
Тип переносного кузнечного горна удобен в случае, если необходимо создать единичную деталь непосредственно на месте ремонта или даже в полевых условиях. Переносные горны зачастую разборные, дальнейшая эксплуатация переносного горна удобна независимо от места его создания [5]. Недостатком переносной модели является его малая производительность, он не подойдет для выполнения масштабных работ и ковки больших изделий (приложение № 5).
Переносные горны часто изготавливают вручную, потому их конструкция возможна разнообразная, а ее нюансы зависят от фантазии мастера и подручных средств. По большому счету переносной горн представляется собой металлический стол с кладкой из огнеупорного кирпича. Неотъемлемой его частью является фурма. Для поддержания горения топлива используется принудительная подача воздуха, она может производиться при помощи механических устройств, таких как ручные или ножные меха, или при помощи вентилятора, пылесоса и т.д.
Стационарный горн в основном строится в центральной части задней стены цеха. Параметры стационарного горна зависят от роста и других особенностей кузнеца. Среднестатистические параметры горна варьируются в таких диапазонах:
высота лежанки — 700-800 мм;
ширина и длина стола 1 (1,5)-1,5 (2) м. [6].
Основной деталью такого горна является постамент, он может быть цельнолитым металлическим или сваренным. Иногда его изготавливают не из металла, а из огнеупорного кирпича, камня или железобетона. Внутренние стенки горна выкладывают огнеупорными материалами, так как температура внутри него внушительная. Внешняя облицовка может быть выполнена из древесных материалов, кирпича или камней [7].
Параметры центрального очага зависят от целевого назначения горна и от размеров изготавливаемых изделий. Также от целевой продукции зависит то, будет горн открытым или закрытым. Так, горны открытых типов больше подходят для художественной ковки, это позволяет кузнецу нагревать изделия любых форм.
Для поддержания процесса горения и достижения необходимой температуры в горновом очаге на его дне оставляют отверстие, которое обеспечивает подачу воздуха. Решетки, которыми эти отверстия покрывают, создают необходимый кузнецу вид пламени. Этот момент особенно важен для художественной ковки. Задачей фурмы в горне является равномерное распределение воздуха по очагу и сбор отходов горения.
В результате горения образовываются тяжелые и летучие отходы. Для вывода дыма и газовых образований используется такая деталь горна, как зонт [8]. Зонты изготовляют как из металлической основы, так и из кирпичной. Металлический зонт прост в установке, но при воздействии на него высоких температур быстро прогорает и практически не поддается ремонту. Кирпичный зонт более надежный и долговечный, но из-за своей тяжести требует предусмотрительной установки и дополнительной поддержки.
Для принудительной подачи воздуха в стационарный горн используют вентиляторы или компрессоры, в классическом варианте горна для этой цели применяются меха [9].
Глава 3. Кузнечный горн ОАО «Новокаолиновый ГОКа»
История горно – обогатительного комбината п. Новокаолиновый началась с 1941 года с началом Великой Отечественной войны. В первую очередь был запущен завод по переработке глины, а позднее – вспомогательные цеха, началось строительство самого посёлка. Для того, чтобы выяснить, как устроен кузнечный цех и как работают кузнечные горны на нашем комбинате, я решил сходить и получить необходимую информацию (приложение № 5), встретился с мастером кузницы Симановым Юрием Алексеевичем, единственного на заводе, который знает это ремесло (приложение № 6), оно передалось ему от старых кузнецов, допуск к кузнечному горну только у него (приложение № 7).
Кузнечный горн размещён в кузнечном цехе (приложение № 8). Сделан он из самого обычного металла и разделён на две части: одна часть предназначена для деталей поменьше, вторая часть – для изготовления деталей побольше. Стенки горна сделаны из листов нержавеющей стали толщиной 10 миллиметров с отверстиями примерно 7 – 8 миллиметров, через которые поступает воздух для поддержания горения. Под столом проходит труба, которая заканчивается колосником, а сама труба выходит за пределы цеха. На начале трубы установлен электрический мотор, а над столом зонт, через который уходят различные газы. Разжигают горн сначала дровами, далее засыпают кокс, который разгорается постепенно от одного кусочка. В итоге образуется большой огонь. По словам кузнеца, коксом топить выгоднее, предприятие закупает примерно тонну – полтора горючего, его хватает на год. К тому, же за короткое время достигается максимальная температура.
Горн в основном используется в изготовлении лопастей (приложение № 9). Лопасть или, как называют кузнецы – лепесток, это часть шнека, которую делают при помощи специального приспособления – «матрицы» (приложение № 10). Лопасти изготавливают специально для шнеков, необходимых при дроблении крупных камней глины в дробильном цехе. Их сначала сваривают, потом одевают на шнеки и дробят глину. По словам кузнеца нашего кузнечного цеха, всего имеется три разные матрицы, сверху дробилки стоят большие шнеки, чем ниже, тем меньше.
В кузне имеется гидравлический молот (приложение № 11), с помощью которого выправляют ломы, металлические пруты.
Глава 4. Практическая часть: разработка и изготовление переносного
горна в домашних условиях
Горн я сделал на основе металлической трубы в виде уголка, двух больших кастрюль, одной маленькой кастрюли, минеральной ваты, песка, жидкого стекла и чугунной тары.
Для начала берем первую большую кастрюлю и уголок. Сварочным аппаратом нужно прожечь круглое или квадратное отверстие по центру дна кастрюли, т.к. кастрюля будет перевернута, то нужно сделать еще одно отверстие в боковой стороне кастрюли, после всех проделанных операций нужно вставить в отверстия концы угла заварить их. Первая часть горна готова. Затем я сделал квадратное отверстие по центру двух кастрюль одной большой и второй кастрюли диаметром с чугунок, который мы будем заливать жидким стеклом. Переворачиваем первую конструкцию переносного горна и ставим на нее большую кастрюлю так, чтобы торчащая труба связывала их, в верхнюю кастрюлю ставим еще одну емкость диаметром дна чугунка. Между маленькой и большой кастрюлей плотно уложим любой не горючий материал.
В чугунке нужно равномерно сделать дырки шуруповертом не более 5,5 миллиметров и не менее 3 миллиметров. Ставим на маленькую кастрюлю чугунную тару и заливаем жидким стеклом с песком 50 на 50 все, что можно.
Ждем и поправляем, что бы чугунок стоял ровно. Желательно стекло заливать слоями 15 – 20 сантиметров для того, чтобы ничего не вытекло. Вот горн и готов (приложение № 12).
На изготовленном переносном горне в домашних условиях можно использовать старые скобы, которые сначала обрезаются путем нагрева металла. Скобы нагреваются и прекрасно разрубаются топором на импровизированной наковальне. В своём кузнечном горне я пробовал выплавлять алюминий.
Как я ранее уже писал, что главная задача горна – обеспечить стабильное повышение температуры металла до температур ковки, т.е., не менее, чем до 1200 °С. На своём горне я проверил и понял, что проблема кузнецов заключается в том, чем же топить горн. Я на своём горне попробовал топить горн дровами, каменным углём, т.к. как не было в наличии кокса. И, конечно, разница в выборе материалов большая. Углём топить лучше, при этом я смог достичь максимальной температуры в 2900 градусов.Но, достигнув такой температуры, чугунок стал плавиться, из этого можно сделать вывод, что лучше использовать легированную сталь или более тугоплавкий сплав вместо чугунка.
Заключение
Одним из древних благородных ремёсел является кузнечное ремесло. Ещё в советское время, в каждом совхозе была кузница и мастера кузнечного дела. В настоящее время, ни одно из предприятий не обходится без кузницы, или, по крайней мере, какого – ни будь кузнечного горна и гидромолота. В последнее время всё чаще используются переносные кузнечные горны, а многие изготавливают их в домашних условиях из подручного материала.
Я попробовал изготовить кузнечный горн дома, используя кастрюли, чугунок. Но, прежде, меня заинтересовала история кузнечного ремесла, как одного из древних видов, выяснил степень значимости кузнечного дела в наши дни. В своей работе я рассмотрел виды горнов и дал краткую характеристику. Для того, чтобы понять работу кузнечного горна, я выполнил экскурсию в кузнечный цех нашего завода. В ходе беседы с мастером – кузнецом изучил работу кузнечного горна и гидромолота. Отталкиваясь от этой информации и анализа видов материалов для изготовления кузнечного горна, я решил создать переносный кузнечный горн в домашних условиях из подручныхматериалов и достиг в нем максимальных температур.
Поставленная цель была достигнута в ходе решения задач. Выдвинутая гипотеза была подтверждена. Кузнечные горны, изготовленные в домашних условиях, работают так же, как и стационарные горны, можно делать такие же детали, ковать железо, плавить алюминий, выправлять ломы и другие предметы.
Главная задача горна – обеспечить стабильное повышение температуры металла до температур ковки, т.е., не менее чем до 1200 °С. На своём горне я достиг максимальной температуры 2900 градусов при использовании каменного угля. Но, к сожалению, при такой температуре, чугунок начал плавиться. Поэтому, лучше использовать в качестве топлива – кокс. Об этом пишут в различных источниках, это подтверждает и кузнец нашего предприятия.
В заключение могу сказать, что теперь я знаю какие виды горнов,существуют, и что можно своими руками изготовить кузнечный горн. Но идея, которую я хотел воплотить и из-за которой начал углубляться в эту тему пока не реализована. Я с самого начала хотел выливать из алюминия различные фигуры, брошки, трубки, мечи, пистолеты из разных игр, а потом разукрашивать их. Но это еще одна технология, о нюансах которой можно говорить довольно долго, всегда есть к чему стремиться. Думаю, что моя работа будет продолжена именно в этом направлении.
Список используемых источников
Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф. и др. Технология металлов и материаловедение М.: Металлургия, 1987.
http://silverhorseshoe.narod.ru/kuznets.htm
http://www.microarticles.ru/article/kyznechnoe-delo-v-raznie-vremena.html
Кузнечные горны
https://wikimetall.ru/oborudovanie/kuznechnyie-meha.html
https://pikabu.ru/story/kuznechnyiy_gorn_svoimi_rukami_poshagovaya_instruktsiya_dlinnopost_2817836
https://moyakovka.ru/instrumenty/konstrukciya-kuznechnogo-gorna.html
https://www.syl.ru/article/198017/new_kuznechnyiy-gorn-svoimi-rukami-cherteji-poshagovaya-instruktsiya
http://stroykirpich.com/gorn-iz-kirpicha-svoimi-rukami.html
П риложения
Приложение № 1. Наконечники боевых
копий, XI век
Приложение № 2. Мастер и подручный в кузнице.
Приложение № 3. Стационарный кузнечный горн.
Приложение № 4. Переносной кузнечный горн.
Приложение № 5. Экскурсия на ОАО «Новокаолиновый ГОК»
Приложение № 6. Во время беседы с мастером кузнечного цеха Симановым Юрием Алексеевичем об устройстве кузнечного горна на предприятии ОАО «Новокаолиновый ГОК»
Приложение № 7. Мастер кузнец Симанов Юрий Алексеевич
Приложение № 8. Кузнечный цех ОАО «Новокаолиновый ГОК»
Приложение № 9. Лопасть, их сваривают, одевают на шнеки и дробят глину
Приложение № 10. Матрица для изготовления лопастей, необходимых для шнеков
Приложение № 11. Гидравлический кузнечный молот, который находится
на ОАО «Новокаолиновый ГОК»
Приложение № 12. Изготовление кузнечного горна своими руками в домашних условиях с использованием подручных материалов.
Фото 1. Ёмкость, необходимая для засыпки угля
Фото 2. Общий вид моего переносного горна.
Фото 3. Так осуществляется подача воздуха в горн
Фото 4. Выплавка алюминия в кузнечном горне, сделанном в домашних условиях
Фото 5. Старые скобы, которые сначала обрезаются путем нагрева металла
Просмотров работы: 118
Вызов огню или магия художественной ковки – ИА Камчатка
Вызов огню или магия художественной ковки
Сколько весит наковальня? Можно ли жарить шашлык в горне? И почему нужно остерегаться пневматического молота? Об всем этом читайте в новом материале фотопроекта «Посторонним В».
Кузнечное дело — одно из древнейших ремесел. Этот факт давно подтвердили археологи. Сейчас, конечно, никто массово не изготавливает в кузнице металлические наконечники для стрел, доспехи или пищали (прародители современных пушек), зато художественная ковка стала неотъемлемой частью архитектуры уважающих себя городов. Стальное кружево оград и мостов Санкт-Петербурга стало визитной карточкой северной Пальмиры. На Камчатке этот вид искусства пока не так популярен, но мастеров становится всё больше, как и ценителей долговечной красоты. Команда фотопроекта «Посторонним В» не могла пройти мимо места, где рождается кованое изящество. Сегодня мы представляем вашему вниманию фоторепортаж из кузницы.
Было бы глупо ожидать хирургической стерильности от кузницы. Особенно, в приспособленном арендованном помещении: горн — коптит, во время работы молота разлетается окалина, весенние талые воды подтапливают помещение… Но работа кузнеца всегда была для сильных, во всех смыслах, мужчин. И у каждого из них свой путь к этому ремеслу. К примеру, Алексей Ткаченко впервые пришел в кузнечный цех, когда ему было 15 лет.
Корреспондент: — Чем так «зацепило» кузнечное дело?
Алексей: — В двух словах не объяснишь. Просто стало очень интересно, а когда начал этим заниматься, стало еще интересней. (Смеется).
— Над чем вы работаете сейчас?
— Делаю ручки на комод. Часть работы уже сделана, остались еще дополнительные детали…
Работа, конечно же, начинается с подобного эскиза. Их Алексей делает сам (по образованию он — художник-оформитель).
«Я всегда работаю с ксерокопией, а оригиналы складываю в специальную папку, иначе эскизы очень быстро «умирают» в работе», — поясняет мастер художественной ковки.
Так выглядят заготовки. Кузнецы обычно работают с разными видами сталей. Металлические пруты разных диаметров покупают на металлобазе, привозят с материка. Также используют в работе детали автомобилей: их перековывают.
Теперь стальной прут ждет свидание с огнем.
Благодаря принудительной подаче воздуха на поверхности горения температура достигает 2,5 тысяч градусов Цельсия.
— Шашлык реально пожарить в горне?
— Попробовать можно, но снаружи мясо сгорит, а внутри останется сырым. Главное — не пытаться варить пельмени. (Смеется).
В качестве топлива Алексей использует каменный уголь. Он поясняет: «Древесный — слишком дорого для наших условий».
— Какова температура работы со сталью?
— От 600 до 900 градусов.
К слову, температура вулканической лавы колеблется от 500 до 1200 градусов Цельсия.
— Почему кованые изделия делают именно из стали?
— Температура плавления стали около 1100 градусов, температура, при которой алюминий полностью расплавится, — 600 градусов. При такой температуре сталь еще даже не куется. А вообще у стали рабочая температура — 800-850 градусов.
В кузнечном деле почти все делается из стали. Хотя можно и с латунью работать, и с медью. С цветными сплавами даже легче работать, чем со сталями. Они более пластичные.
— Плавкой стали тоже занимаетесь?
— Нет. Выплавить сталь вне заводских условий практически невозможно. При доступе кислорода она просто будет гореть. В этом технологическом процессе много тонкостей.
Вот, что будет, если заготовку перегреть.
«Сталь — сплав железа с углеродом. При температуре свыше 900 градусов углерод начинает вступать в реакцию с кислородом, который содержится в воздухе. То есть идет процесс горения, поэтому разлетаются искорки. Горит, как бенгальский огонь», — демонстрирует этот процесс кузнец.
Испорченные прутки отправляются в мусорную корзину или на металлолом. «Для дальнейшей работы они не пригодны. После горения сильно меняется структура металла. Заготовка становится хрупкой», — говорит Алексей и за долю секунды разламывает перегретую деталь пополам.
Заготовка легко ломается, из-за того, что металл становится пористым.
Следующий прут мы портить не будем. Нам из него еще деталь для комода мастерить. :)
Чтобы огонь не погас, Алексей добавляет в горн угля.
— Руками?! В огонь?! — я практически теряю дар речи.
— Ничего страшного. Перчатки пока нагреются… 3–4 секунды у меня есть. (Смеется). Вот если в горн голыми руками… Это, конечно, неприятно.
Буквально за несколько минут пруток нагревается до нужной температуры. Теперь в дело вступает пневматический молот.
Этот агрегат приводится в действие электрическим двигателем. Он — очень шумный. Управляется с помощью специальной ножной педали.
Во время работы молота мастер художественной ковки просит нас держаться от станка подальше: окалина разлетается на довольно большие расстояния.
«Этой мой любимый молот», — говорит Алексей.
— Чем он это заслужил?
— Он — главная трудяжка. Если без молота, многие вещи очень сложно было бы сделать, и долго. Молот — значительно облегчает жизнь кузнеца. Бывает, подойду к нему, поглажу, говорю: «Хороший мой молот». (Смеется).
Этот пневматический молот — наследие Советского союза.
«Ему — больше трех десятков лет (он 1983 года выпуска), — рассказывает кузнец. — Но у этих станков очень большой срок эксплуатации. Я одно время работал на молоте 1953 года производства. И он до сих пор работает!»
Вес этого станка — 3 тонны 300 килограммов. Энергия удара — 140 килограммов на квадратный сантиметр, это 13 тонн на боек.
Кстати, молот до сих пор считается одним из самых травмоопасных станков на производстве.
«Когда ко мне приходят ученики, то часто спрашивают, что будет, если засунуть под молот руку. Я им демонстрирую, что будет, — говорит Алексей. Он достает ненужную перчатку и смачивает её в воде. — Мокрая хлопчатобумажная ткань по плотности похожа на человеческое мясо. Вот смотрите, почему без должных навыков к этому станку лучше не подходить».
Буквально за секунду молот превращает перчатку в фарш.
Мы немного отвлеклись. Предлагаю вернуться к нашей заготовке. После молота будущая деталь для ручки комода отправляется на наковальню.
Деталь остывает за 15-20 минут. Сейчас её температура около 600 градусов. (Чем больше масса заготовки, тем она медленнее остывает). Руками не удержишь, поэтому мастер использует в работе специальные клещи.
«Наковальня — инструмент, форма которого за несколько тысяч лет была отточена до совершенства. Каждый уступ, каждая выемка используется для различных целей. К примеру, с помощью рога можно загнуть кольца, причем разных диаметров», — поясняет Алексей Ткаченко.
Весит эта наковальня — 70-75 килограммов, и считается маленькой.
Кстати, рабочая одежда кузнеца — расходный материал. Без специального кожаного фартука её хватает максимум на месяц, с фартуком — на полгода: во время работы у горна даже самая качественная хлопчатобумажная ткань прогорает очень быстро.
Отдельный разговор — инструменты.
Клещи, обжимки, гладилки, молотки всевозможных размеров, зубила… Всё это инструментарий, который используется в работе кузнеца практически каждый день. Инструменты имеют не только разную форму, но химический состав (марку стали). В кузнечном деле много нюансов.
«Каждый кузнец сам под себя делает инструмент, — рассказывает Алексей. — То есть 99% всех приспособлений, которые вы видите здесь, изготовлено вручную в кузнице, в этих же условиях. Кузнецом человек становится только тогда, когда изготавливает себе первый инструмент».
— Даже горн сделан собственноручно?
— Да. Столы, горн и многое другое. Каждый инструмент делается из своей стали (разных видов специальной инструментальной стали). К примеру, резчикам по дереву достаточно определенного набора резцов. А когда работаешь с железом, под каждую форму нужен свой инструмент.
— Кстати, когда держишь что-то горячее клещами, они нагреваются?
— Нагреваются постепенно. Если сильно нагрелись, можно просто взять и охладить в воде, например.
— Огромные молотки у вас есть?
— Нет. Я не беру в руки молоток тяжелее 2 килограммов.
— Почему?
— Я ленивый. (Улыбается). Если серьезно, на самом деле больше двух килограмм и не нужно.
— А сколько весит самый легкий молоток?
— Граммов 150. Вместе с ручкой.
Еще в кузнице используется сверлильный станок. По словам Алексея, это — «дедушка» сверлильных станков. Он сошел с конвейера во времена Сталина.
Помогает в работе 40-тонный пресс, самодельная отрезная машина и порой даже…
электропила.
Есть в кузнице и несколько изделий, которые либо готовы, либо почти готовы. Вот это, к примеру, печь для бани.
Подставка для цветов.
А здесь — экран для батареи центрального отопления. Сделан с помощью электродуговой сварки.
Есть вещи и поэкзотичней. Например, доспехи.
«Они были сделаны специально для выставки «Твой дом» лет восемь назад, чтобы привлекать внимание», — поясняет Алексей.
— То есть они всегда были только образцом работы?
— Почему же? Доспехи уже все, кому не лень, померили. Для фотосессии брали…
— Сколько доспехи весят?
— Около 15 килограммов со шлемом. Шлем отдельно весит 3 килограмма.
— Сколько колец?
— Очень много. Они все вручную собирались.
Кстати, не зря говорят, что ковка — союз красоты и утилитарности. Тому пример этот стол с кованой ножкой, скоро он украсит чей-то частный дом.
Ему компанию составит пара стульев. Работа над ними еще не завершена.
В соседнем помещении хранится заготовка для другого стола. Он будет со стеклянной столешницей.
Из теплой «бытовки» за уличной жизнь наблюдает местная любимица кошка Масяня — пушистый талисман кузницы.
Если все предыдущие изделия — заказы клиентов, одним словом, работа, то эта вещь — особенно мила душе кузнеца. Сабля, конечно, не заточена и вреда никому не причинит.
«Эта игрушка из разряда “захотелось”. Она нерабочая, если можно так сказать. Всё-таки изготовление холодного оружия — дело подсудное. А оружие я не делаю», — говорит мастер.
Больше мы не может отвлекать Алексея от работы. Поэтому оставшиеся вопросы задаю между делом. В прямом смысле. Кузнец занят ковкой очередной детали.
— Что для кузнеца самое важное? Сила?
— В любом деле самое важное — голова. Сколько бы ни было силы, если голову не приложил, не подумал лишний раз, ничего толком не выйдет. Иногда бывает такая работа, что думаешь неделями, находишь техническое решение и делаешь за два часа.
— Правда, что во время обучения кузнечному ремеслу пришлось множество конспектов написать?
— В то время было сложно достать книги, поэтому приходилось их конспектировать. Сейчас проще гораздо стало с доступом в интернет. Вопрос самообучения всегда актуален. Мне вот очень полезна в профессиональном смысле была поездка в Санкт-Петербург. Там была возможность пообщаться с человеком, который преподает художественную ковку в «Мухинке». Это очень многое мне дало. Вообще Санкт-Петербург, что касается художественного железа, один из самых сильных городов в мире. С ним сравнить можно Барселону, допустим. В мире — единицы таких городов.
— И сколько было исписано тетрадей во время конспектирования?
— Семь тетрадей формата А4 по 96 листов каждая.
— Своё самое первое кованое изделие помните? Что это было?
— Если честно, уже не помню. Все они были — технические: в кузнице колхоза имени Ленина мы делали кольца под сети, гаки промышленного производства, скобы и так далее… Художественной ковки там особо не было.
— А каким был самый необычный заказ?
— Интересный вопрос. Наверное, скульптура, которая уехала в Донецк. Я делал её в прошлом году к 9 мая. Мне было интересно её делать. Скульптура в моей работе — довольно редкий момент. В основном, заказывают вещи более-менее утилитарные, для использования.
— Дерево любви, которое украшает центр Петропавловска, тоже скульптура?
— Да. Это вообще одно из первых деревьев, которые были мной сделаны. Тоже был довольно интересный проект. Но проходит определенное время, и ты уже смотришь на свою работу другими глазами. Сейчас я бы его уже по-другому сделал. Ведь с каждой работой нарабатывается опыт, возникают разные мысли другие… Это — путь к самосовершенствованию.
— Правда, что в кроне этого дерева жила птичка?
— Там жили две птички. Но какие-то нехорошие люди их оттуда выломали.
— Сотрудники администрации Петропавловска не раз призывали горожан не вешать на хрупкую конструкцию дерева любви свадебные замки. Но они всё появляются и появляются… Как объяснить таким людям, почему замки портят скульптуру?
— А какой смысл объяснять? Если эти «люди» не способны это понять. Они, наверно, никогда ничего в своей жизни своими руками не сделали и не знают, что такое вложиться в работу. Похожая ситуация произошла в сквере у ДК КамчатГТУ на 5 километре. Там поставили памятник черемше. Люди с ним фотографировались. Но нашелся человек, который пытался рубить её топором. Ему даже удалось отломать один лист. Хотя это не так уже и легко сделать, учитывая то, что скульптура стальная. И вот кто он после этого? В итоге лист пришлось чинить.
— Чем штамповка отличается от художественной ковки?
— Штамповка, в основном, это то, что делается на заводе с помощью определенного оборудования. К примеру, берется лист железа и с помощью одного нажатия пресса выходит тот же листик для перил, например. Ковка происходит обязательно на горячую, как говорится. В этом случае тот же лист для перил изготавливается из раскаленного стального прутка. Этот процесс вы уже видели.
Прощаясь с мастером Алексеем Ткаченко, мы желаем, чтобы в горне не гас огонь, а магию художественной ковки и кропотливость труда кузнеца по достоинству ценили заказчики.
Текст: Леся Сурина, фото: Матвей Парамошин, Леся Сурина.
Если вам понравился материал, поделитесь ссылкой на него с друзьями в социальных сетях. За приключениями команды фотопроекта «Посторонним В» следите на сайте: pressa41.ru в специальном разделе.
Обустройство кузницы
Горячую ковку производят в кузнице — специально оборудованной мастерской, в которой находятся горн, наковальня, подставка с различными кузнечными и слесарными инструментами, бак с холодной водой, точило, сверлильный станок, а иногда и сварочный аппарат.
Кузнечный горн и наковальня — самое необходимое оборудование кузницы. По сути дела, кузнечный горн — это печь для нагрева металла. В отличие от обычной печи топка ее открыта и она имеет не свободную, а принудительную подачу воздуха, работая на древесном или каменном угле.
Кузнечные горны делали из камня, кирпича и даже дерева. Для деревянного горна из бревен рубили сруб высотой примерно по пояс и плотно набивали его землей или глиной. Приблизительно такой же высоты выкладывали горн из кирпича или камня. Примерно в середине делали углубление — горнило, к которому сбоку подводили ТОЛСТУЮ ТРУБУ из чугуна или меди -так называемую ФУРМУ или сопло. Через фурму воздух из мехов подавался в горнило, в котором находились раскаленные угли.
В стародавние времена меха первоначально приводились в движение вручную, а в крупных кузницах — ветряком или водяным колесом. Чем сильнее был поток воздуха, тем выше становилась температура в горниле. Кузнец клал стальную заготовку на раскаленные угли и нагревал ее до определенной температуры, которую определял по цвету каления. Газы, образующиеся при горении угля, поднимались наверх, вначале попадая в горновой кожух, или очелыш, затем — в трубу и на улицу.
Если есть возможность и специальное помещение, то можно выложить стационарный горн из кирпича вместе с трубой. У современных кузнецов распространен передвижной горн, который можно при необходимости поставить в любом месте и даже вынести на улицу. Горн имеет доступ со всех сторон, поэтому на нем удобно накалять любые сложные заготовки.
Современный горн представляет собой стол, сделанный из стального уголка. Детали соединены друг с другом сваркой или болтами. Сверху уголки располагают ребрами вверх. В образовавшуюся раму кладут толстый железный лист с отверстием, в которое вставляется воздушная камера с соплом. В металлоломе заранее подбирают подходящий толстостенный резервуар от какой-либо машины, приспособления и т. п. Сверху камеру накрывают так называемой подовой доской. Можно использовать обычные печные колосники, которые продаются в сельских магазинах. Остальное пространство листа закрывают одним слоем кирпича. Над колосниками образуется углубление — это и будет горновое гнездо, или горнило. Желательно, чтобы кирпичи, образующие его 00 стенки, были огнеупорными. Воздух в камеру через сопло можно подавать от пылесосов или компрессора. У пылесоса силу воздушного потока регулируют с помощью отверстия, которое имеется в патрубке, закрывая или открывая его надетой сверху трубкой. Над горном нужно обязательно сделать горновой кожух. По сути дела, это обычная вытяжка, которая имеется в любом школьном кабинете химии. Через него вредные газы будут выходить на улицу.
Размеры горна не указываются по той причине, что они будут зависеть от тех нестандартных деталей, которые окажутся в вашем распоряжении.
Устраивая кузнечный горн, не забывайте о противопожарной безопасности. Необходимо, чтобы кузница стояла в стороне от основных строений, имела каменный, земляной или бетонный пол. труба вытяжки отстояла от стены не менее чем на 20 см. Рядом с горном должна быть бочка с водой. Ее используют не только для охлаждения металла, но и в случае пожарной опасности. Чтобы вода в бочке была постоянно холодной, ее на две трети зарывают в землю. На расстоянии около двух метров от горна устанавливаются наковальня и подставка с кузнечными инструментами. В кузнице должны также быть стол со слесарными тисками и шкаф с набором слесарных инструментов, точило.
Кузнечный горн растапливают следующим образом. В горнило на колосники насыпают тонкий слой угля. Сверху кладут слой стружек и мелких древесных щепок, смоченных керосином, а также сухие дрова. На горящие дрова насыпают еще один слой угля и включают дутье. Постепенно уголь загорается, и, как только он раскалится докрасна, горн можно использовать для нагрева стальных заготовок. При этом уголь надо сбрызгивать водой, чтобы образовалась сверху корочка, удерживающая внутри угольной массы высокую температуру.
У раскаленной в кузнечном горне или муфельной печи стали во, много раз понижается прочность и увеличивается пластичность, которая и позволяет кузнецу «лепить» из нее нужные формы, как из пластилина.
При отжиге заготовок и закалке стальных изделий температуру нагрева приближенно контролируют, ориентируясь на цвета каления.
Газета «Железнодорожник Поволжья»
В этом году на станциях Приволжской магистрали «Воинский эшелон» посетили около 25 000 человек
Праздничный тур ретропоезда «Воинский эшелон», приуроченный к 76-й годовщине Великой Победы, завершился 23 мая на станции Сенная. Состав находился в рейсе 35 дней. Он прошёл 6 300 км и сделал остановк…
На Приволжской магистрали в разгаре работы по подготовке котельных к новому отопительному сезону. Наше сегодняшнее интервью – о планах и перспективах модернизации котельных и о строительстве новых объ…
Активисты представили проекты, направленные на развитие профсоюзного движения на Приволжской магистрали
На этой неделе на базе детского оздоровительного лагеря имени Лизы Чайкиной в Базарно-Карабулакском районе Саратовской области состоялся 3-й этап комплексной программы для работающей молодёжи «Школа м…
Стартовал приём заявок на участие в конкурсе инновационных проектов «Новое звено». Регистрация продлится до 11 июня.
Дефектоскопист по магнитно-порошковому и ультразвуковому контролю моторвагонного депо Анисовка Нина Зинькова 23 апреля 2021 года награждена Почётной грамотой начальника Приволжской железной дороги….
У тружеников Волгоградской химико-технической лаборатории есть свой гимн. «Всегда мы будем химию любить, всё лучше, и лучше, и больше анализов делаем мы. Приволжская наша дорога, навеки тебе мы верны!…
От внимания дежурного по станции не ускользнули странные действия незнакомца на посту ЭЦ
Дежурный по железнодорожной станции Астрахань-1 Ренат Гайнетдинов благодаря проявленной бдительности обнаружил на посту ЭЦ подозрительную сумку и оперативно среагировал на произошедшее.
Инспектор моторвагонного подвижного состава Денис Чичварин в составе команды моторвагонного депо Анисовки стал обладателем бронзовой медали в футбольном турнире 8х8.
В Астраханском регионе жаркое лето наступило не дожидаясь окончания весны. Ветераны-железнодорожники и медики советуют, как выбрать напитки для утоления жажды, чтобы сохранить здоровье при высоких тем…
Быть здоровым и поддерживать отличную физическую форму можно не только в спортзале или на стадионе. Альтернатива турникам и тренажёрам – танцы. Они дают комфортную нагрузку на тело, избавляют от стрес…
В ЧУЗ «КБ «РЖД-Медицина» г. Саратов» внедрены новые программы реабилитации пациентов, переболевших вирусной инфекцией COVID-19
В центре восстановительной медицины и реабилитации для больных с ковид-ассоциированными патологиями выделено 12 из 20 койко-мест.
В Приволжской дирекции управления движением реализован проект дистанционного проведения аттестаций, собеседований с целью проверки знаний сотрудников региональных центров организации работы железнодор…
Способ применения старогодных материалов при обновлении стрелочных переводов предложили сотрудники Волгодонской дистанции пути. Изменение технологии они оформили в проект бережливого производства «Про…
В Волгоградской механизированной дистанции инфраструктуры нашли способ существенно сэкономить при проведении технического обслуживания путевой техники. Сократить финансовые и временные затраты позволи…
Приволжская дирекция по управлению терминально-складским комплексом получила переходящий кубок
По итогам работы в 2020 году инженерный корпус Приволжской дирекции по управлению терминально-складским комплексом стал обладателем переходящего кубка «Лидеру инженерного корпуса ЦМ». Он получен благо…
Новинки книжного фонда Приволжского центра научно-технической информации и библиотек помогут найти новые идеи для улучшения производственного процесса.
Реализация мультифункционального проекта бережливого производства «Повышение производительности маневрового локомотива станции Астрахань-1» позволила более рационально использовать подвижной состав и …
Ярослава Снаткина, начальника производственно-технического отдела путевой машинной станции (ПМС) № 152, по праву можно назвать одним из самых инициативных рационализаторов Приволжской дирекции…
На Приволжской железной дороге нашли способ уменьшить затраты на неразрушающий контроль рельсов
На Приволжской магистрали оптимизирован график работы мобильных средств диагностики инфраструктуры за счёт вывода из эксплуатации двух дефектоскопных автомотрис АДЭ–055 и МТКП.
Ручная горячая кузнечная обработка | Слесарное дело
Ручная горячая кузнечная обработка
Что называют ручной горячей кузнечной обработкой?
Ручной горячей кузнечной называется обработка металла, нагретого до температуры выше границы рекристаллизации (для стали в пределах 750—1350° С), с целью придания ему определенной формы при помощи ручного молотка или молота. Температура, до которой нагревается материал, зависит от содержания углерода в стали. При низком содержании углерода необходима более высокая температура ковки. Ручная горячая пластическая обработка (кузнечная сварка) позволяет получить прочные неразъемные соединения деталей и более высокое качество стали.
Перечислить оборудование для ручной горячей кузнечной обработки.
К основному оборудованию для ручной горячей кузнечной обработки относятся: стационарный кузнечный горн (рис. 53), воздуходувка и вытяжка продуктов горения. В ремонтных мастерских встречается полевой кузнечный горн (рис. 54).
Описать стационарный кузнечный горн.
Кузнечный горн состоит из следующих частей: горна, вентиляционной установки, подающей воздух в горн, сопла, конуса, которым заканчивается сопло, вытяжного устройства и резервуара для воды.
Перечислить виды воздуходувок для кузнечных горнов.
Есть несколько видов воздуходувок, подающих воздух под давлением к горну.
Наиболее старым и простым по конструкции устройством является кузнечный мех (рис. 55), приводимый в движение ручным или механическим способом.
Стационарный, полевой кузнечный горн и кузнечный мех
К новым конструкциям воздуходувок следует отнести вентиляторы: крыльчатые, лопастные или турбинные (рис. 56). В полевом кузнечном горне чаще всего применяется кузнечный мех с ручным или ножным приводом.
Турбинный вентилятор
Перечислить способы удаления продуктов горения.
Страницы: 1 2 3
Автор admin | Категория | 11 23, 2008 | Комментариев нет
Теги: вал, гибка, мастер, металл, молот, операция, ремонт, сварка, стали, сталь, температура, ток, уголь, участок
Устройство и оборудование японской кузницы
Японская кузница должна быть правильно размещена! Без надлежащего выполнения этого условия рассчитывать на высокое качество клинков не приходится.
Дело в первую очередь в том, что при выборе места надо учитывать его микроклимат. На вершине горы или в сухой местности водяного пара, играющего роль активного разуглероживающего фактора, очень мало, и клинки, сделанные там, получаются жесткими. С другой стороны, у подножия горы, где регулярно скапливается утренний туман, а также во влажной местности клинки получаются излишне мягкими. Учитывая это обстоятельство, кузнецы издревле строили свои мастерские на середине горных склонов. Учитывалось также присутствие грунтовых вод, опять-таки способствующих общему повышению влажности. Кузнец конца XVIII — начала XIX в. Хории Тосихидэ в книге «Бидзэн-дэн» писал: «Способы, ковки мечей в сухой местности не годятся для местности болотистой. Различаются даже способы, используемые на участках местности с повышенной сухостью и с повышенной влажностью, а способы, применяемые на вершине горы, не подходят для середины склона и, тем более, для подножия этой горы».
Кроме этого японская кузница должна находиться в месте, максимально укрытом от непогоды, от пронизывающих ветров, но не застойном. Иначе или зимой окоченеешь от холода, или летом обессилеешь от жары. Техническая цивилизация решила все эти проблемы, но подобно тому, как отличаются яйца с птицефабрики от яиц из личных крестьянских хозяйств, так и клинкам, созданным в комфортных современных условиях, зачастую, особенно при отсутствии одаренности у кузнеца, не хватает особой мистической притягательности, выражающей искания, кровь, пот и слезы их создателей. Впрочем, каждый волен иметь свое мнение на этот счет, однако мир японских кузнецов в ультрасовременной Японии остается очень консервативным. Если к сказанному добавить, что кузница должна быть особым образом ориентирована по сторонам света, чему традиционная наука толкового объяснения, конечно же, не дает, то без религиозного отношения к созданию клинка меча нам уже не обойтись.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОВКИ ЯПОНСКИХ МЕЧЕЙМногие могут подумать, что самое сложное в изготовлении меча – это ковка его формы, однако, на самом деле, основная и наиболее трудоемкая часть всего процесса – подготовка материала. Подготовка к работе начинается с того, что кузнец колет уголь. Традиционно используется сосновый (древесный) уголь, но в последнее время зачастую его заменяют на каменноугольный кокс. Сталь для японского меча получают из сатэцу – чёрного пескообразного магнетита Fe3O4. Для выплавки высокоуглеродистой стали тамахаганэ песок сатэцу сплавляют с углём в печи татара. Продукт эрозии естественных залежей железной руды сатэцу часто находится в или рядом с руслами рек, смешанный с илом и другими отложениями. Железо в этой песчаной смеси составляет только около 1 процента.
В Японии существует только одна действующая печь татара – она находится в префектуре Симанэ. Самая высокая температура в татара может достигать 1200—1500° С. После капитуляции Японии и окончания Второй мировой войны производство мечей в стране было запрещено, а все имевшиеся у населения клинки, по приказу оккупационных властей, подлежали изъятию.
Изготовление мечей по классической технологии в качестве произведения искусства было возобновлено только после снятия этого запрета. В 1977 году печь татара была восстановлена по древнему образцу. Сейчас она работает всего два месяца в году. Из 13 тонн сатэцу в ней получают всего 1 тонну стали тамахаганэ.
Все 300 лицензированных кузнецов, действующих в Японии, пользуются исключительно сталью, выплавленной в этой печи.
Сталь тамахаганэ отличается от заграничной железной руды тем, что практически не имеет примесей, поэтому именно она используется для создания японского меча. Кузнец отсортировывает куски стали в зависимости от содержания в них угля.
Потом он переходит к этапу тамацубуси – накаляет сталь тамахаганэ и отбивает в пласты, а затем дробит их на мелкие куски. Чтобы разбить раскаленный металл на куски, его предварительно опускают в воду. Кузнец смотрит на разрез каждого куска и сортирует на качественный и некачественный металл.
У качественного металла частицы, видимые в разрезе, очень мелкие, поэтому он обладает хорошей цепкостью. У плохого же они, наоборот, крупные, что делает его очень ломким. Затем отобранные осколки складывают друг на друга на железный лист как мозаику, стараясь оставлять как можно меньше просветов, оборачивают лист рисовой бумагой и завязывают.
После этого его обливают со всех сторон смесью из соломенной золы и жидкой глины и потом снова раскаляют. Этот материал и становится основой меча. При достижении необходимой температуры раскалённый брусок помещают на наковальню, и его начинают отбивать ученики мастера или автоматический молот.
В результате брусок вытягивается и сужается, а края остаются ровными, прямоугольными. Затем его вновь помещают в печь. Далее блок разрезают стамеской пополам, ровно загибают и снова отбивают. Каждое такое «складывание» сопровождается обливанием глиной и обсыпанием золой. Таким образом, блок складывают от пяти до двадцати раз. В результате получается поверхность дзиганэ (поверхностная сталь). Весь этот процесс носит название орикаэси-танрэн.
Постепенно из бруска выстукивается нужная форма и длина меча. После этого кузнец удар за ударом придаёт форму острию, ребру и хвостовику клинка. Последний этап (якиирэ) – самый ответственный: это закалка лезвия. От исхода этого этапа зависит конечный результат. Этот момент считается священным, поэтому перед его началом кузнец произносит молитву у специального алтаря.
Предварительно на поверхность меча наносится раствор из глины, песка и порошка древесного угля. Таким образом достигается твёрдость лезвия. Этот этап проводится в полной темноте. Кузнец определяет температуру нагрева на глаз, по цвету раскалённого металла, наблюдая за цветом раскалённого хвостовика. Если клинок не довести до необходимой температуры или же передержать, такое изделие не будет качественным. Когда достигается необходимый цвет, раскалённый меч резко опускают в воду. Клинок получается твёрдым, острым и не ломким. При закалке происходит изгибание меча, связанное с усадкой обуха. Поэтому кузнецу с самого начала необходимо предусмотреть этот момент и выбить клинок так, чтобы не поломать и не искривить лезвие. В самом конце мастер полирует меч прямо в кузнице, чтобы посмотреть на линию закалки – хамон.
После этого он отдаёт меч профессиональному полировщику для заточки лезвия и окончательной шлифовки. Полировка – это отдельный вид искусства в традиции изготовления японского меча, которым занимается отдельный мастер-полировщик. Меч шлифуют семью или восемью различными полировочными камнями, держа его при помощи специальных тряпочек. Способы полировки тела клинка и его лезвия отличаются. Тело полируют до сине-чёрного цвета, а лезвие – до белого.
Мастер-полировщик не только полирует меч, но и затачивает лезвие. После наступает второй этап шлифовки, когда меч зафиксирован и в этом состоянии натирается камнем. Мастер зажимает полировочный камень большим пальцем и вручную доводит им до блеска тело клинка. В результате этого на мече выявляется узор от закалки. Мастер наносит на клинок масло со специальной пудрой и втирает его ватой, что защищает меч от коррозии и придаёт окончательный блеск. Затем масло снимается с линии хамон.
После этого берётся специальный камень, при помощи которого лезвию окончательно придают остроту. Этот камень промазывают лаком дерева уруси, а сверху приклеивают рисовую бумагу, чтобы камень не сломался, потому что он очень хрупкий и легко разваливается в руках. Мастер аккуратно проходится им по мечу, чтобы показать всю красоту созданного клинка.
Самый последний этап – это изготовление ножен сая и выполнение гравировки мэй, служащей подписью мастера.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОВКИ ЯПОНСКИХ МЕЧЕЙЯпонские меха фукисаси фуйго [меха, бьющие струей, дующие дважды] — это деревянный ящик с двумя сообщающимися камерами: большой и малой. В большой камере двигается управляемый рукой деревянный поршень с сальником из шкуры енота, в малую камеру из большой через один из двух клапанов нагнетается воздух. Давление воздуха в малой камере повышенное, что позволяет точно дозировать количество воздуха в каждый ответственный момент работы.
Воздух нагнетается при движениях поршня в обоих направлениях, что удобно и экономит силы — КПД данного устройства весьма высокий, особенно в сравнении с традиционными европейскими мехами.
В наружной стенке малой камеры имеется отверстие со вставленной трубкой, по которой воздух нагнетается в горн. Традиционно эта трубка сделана из дерева павлонии, но на ее конец насажена трубка из железного или медного листа, направленная в горн под углом вниз.
Меха устанавливают с особым старанием. Сперва заливают бетонное основание, поверх него настилают доски толщиной 20-25 мм и только после этого сверху ставят меха. Некоторые кузнецы спереди и сзади подпирают ящик грузами по 7-10 кг, а сверху также накладывают груз — очень важно, чтобы ящик не сдвигался при работе, так как нагнетательная трубка вмурована в стенку горна. Вмуровывается она таким образом, чтобы дутье направлялось на противоположную стенку горна и немного в сторону места кузнеца. Край нагнетательной трубки должен быть ниже основания мехов примерно на 12 см. Чтобы предотвратить сгорание самой трубки, стенки горна, окружающие ее, утолщают.
Для изготовления горна используется самая высококачественная огнеупорная глина. После того как горн сделан, его просушивают: накладывают 1-1,5 кг порошка древесного угля до уровня 3-6 см ниже фурмы и разводят огонь. Размеры горна и его форма очень важны, но детали в книге не передать. Это сродни настройке музыкального инструмента — многое делается согласно опыту, таланту и интуиции.
Между горном и мехами возводится кирпичная стенка, предохраняющая деревянный ящик мехов от сильного жара, исходящего от горна.
Самая незамысловатая деталь в японской кузнице — это наковальня, представляющая собой стальной параллелепипед длиной 75 см, вкопанный в землю на глубину 45 см. Торец 13 х 25 см, находящийся на высоте 30 см над уровнем пола, является рабочей поверхностью.
У кузнеца имеется несколько молотков и щипцов разных размеров, которые он охлаждает в небольшой ванне с водой, стоящей возле его рабочего места. В процессе работы кузнец пользуется туго стянутым пучком соломы, счищая им окалину с раскаленной заготовки.
Кузнец сидит на низком стульчике или на циновке, а молотобойцы стоят лицом к нему с противоположной стороны от наковальни. Чтобы при ударах им не приходилось низко наклоняться, молоты выполнены в форме цилиндров со смещенным к нерабочему концу отверстием под длинную деревянную рукоять.
Молотобойцы играют важную роль в работе кузнеца. Их обычно трое. Основного называют «голова», остальных — «старший брат» и «младший брат». Работа у них ответственная— бить в определенное место с нужной силой в нужном темпе и нужным образом. Все четверо работают как единое целое. Поэтому для молотобойцев важен опыт. Недаром кузнец Хории Тосихидэ много лет потратил на бесплодные поиски хороших молотобойцев в надежде выковать первоклассный клинок. В наше время пневматический молот, заменивший молотобойцев, является самым радикальным и чуть ли не единственным вторжением цивилизации в японскую кузницу.
При описании инструментов японского кузнеца мечей можно упомянуть и необычный инструмент, сделанный из камня. В средние века при ковке в присутствии высокопоставленных особ молотобойцы работали каменными молотами. В XVII в. для этих целей применялся камень, выкапываемый из небольшого холма Ёко недалеко от селения Осафунэ в провинции Бидзэн. Это камень в форме желудя, очень твердый и крупнозернистый, размером со страусиное яйцо. В его вершине высверливали отверстие для рукояти, которую туго притягивали лианами глицинии.
ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ
Недооценивать роль угля в изготовлении высококачественного клинка безрассудно! Существует выраженная зависимость свойств изготавливаемой стали от твердости используемого древесного угля. Разобраться в этом можно, лишь накопив основательный опыт. Имеется много секретов в методике получения угля (почти всегда соснового, реже каштанового), для того чтобы продукт получился определенной твердости.
Хории Тосихидэ в книге «Бидзэн-дэн» писал: «...уже шестым чувством понимаешь, какой твердости и размеров требуется уголь для получения нужной стали, едва взглянув на излом [используемой стали] или услышав [ее] звон при одном-двух ударах молота… если не разбираться в этой зависимости [угля и стали] досконально, то получить нужную сталь невозможно». Величина кусков используемого древесного угля — другой важный момент в его применении. Уголь измельчают ножом и даже нарезают ножницами (!), обследуя каждый кусочек на ощупь и сортируя их по твердости и плотности. Куски размером с грецкий орех и немного крупнее (2-3 см) используют для ковки, а более мелкие фракции (1-1,5 см) — для закалки. Угольный порошок применяют для розжига горна, для переплавки железа (оросизации, см. ниже), и как составной элемент закалочных паст.
Огонь в горне разводят следующим образом. Сперва активно плющат на наковальне конец железного бруса, доводя его до толщины тонкой фольги. К этому моменту количество выделяемой в нем энергии в виде тепла таково, что поднесенная к нему сухая щепка или лист бумаги мгновенно вспыхивают. Остается разжечь при помощи дутья угольный порошок, и можно приступать к работе.
ИЛ СО ДНА ВОДОЕМОВ
Без флюса немыслима операция сплавления или кузнечной сварки (цуми-вакаси). Флюс способствует качественному свариванию стали, препятствует обезуглероживанию поверхности раскаленной стали, более того, ее сгоранию, но после себя флюс должен оставить минимум шлаков.
Здесь все важно! Без кузнечной сварки клинок не сделать, но крупные частицы шлака, спрятавшиеся в его теле, будут источниками напряжения, вызывающего появление трещин; обезуглероженную сталь нельзя надлежащим образом закалить, и клинок не будет соответствовать своему назначению. Поэтому серьезные кузнецы во всем мире находятся в постоянном поиске высокоэффективных и «безобидных» в химическом отношении флюсов. Здесь каждый старается найти лучшее средство и почти всегда хранит его в тайне. Качественный флюс — залог успеха!
Японские кузнецы используют в роли флюса ил (доро) со дна водоемов. Это не какая-то болотная грязь, а благородный и нужный материал. Требования к нему строгие, и секретов при его выборе и обработке великое множество. В качестве доступного примера может служить способ древнего Бидзэн: берут надлежащей плотности ил, выбранный согласно опыту, высушивают, мелко перемалывают, просеивают через шелковую ткань и смешивают в пропорции 1:1 с таким же образом просеянным порошком древесного угля. Некоторые кузнецы добавляют буру.
ПЕПЕЛ РИСОВОЙ СОЛОМЫ
Этот пепел (варабаи) — еще один флюс, используемый в Японии. Вещь также не простая. Солома годится не любая, а только рисовая, причем только трех сортов: рис клейкий, рис заливных полей и рис суходольный (японские названия — мотигомэ, суйто, окабо). Лучше всего использовать солому клейкого риса, более других содержащего кремниевую кислоту, необходимую для кузнечной сварки, а хуже всего — суходольного риса.
В принципе в роли флюса можно использовать упомянутый выше ил, но некоторые сорта железа, «рыхлые» и «неочищенные», силом не хотят «уживаться». В этом случае пепел соломы очень кстати, так как он — субстанция мягкая и липкая. Прилипая к железу, он помогает илу удерживаться там и не отпадать.
В процессе ковки кузнец постоянно пользуется пучком полусырой рисовой соломы, счищая им окалину с раскаленной добела заготовки. Для предотвращения выгорания углерода заготовку постоянно посыпают пеплом рисовой соломы.
Возможны и другие виды флюса. «Обычно используют только доро и варабаи, но вот Кадзияма Ясутоку из Кудан еще посыпает бурой. А некоторые в процессе цуми-вакаси бросают в топку соль», — Курихара Хикосабуро в книге «Кузнечные школы и их секреты мастерства».
Кузнечная сварка | Мир ковки
Кузнечной сваркой образуют неразъемное соединение в результате действия кузнечного ударного инструмента на металл, находящийся в пластическом состоянии. Кузнечной сваркой в основном выполняют неразъемные соединения из низкоуглеродистых конструкционных сталей с содержанием углерода до 0,3%, так как при большем содержании углерода свариваемость стали резко ухудшается.
Получить качественное неразъемное соединение кузнечной сваркой можно только при условии удаления с соединяемых поверхностей окисленных и других загрязняющих пленок к моменту ковки. Кузнечная сварка не обеспечивает высокой надежности сварного соединения, она малопроизводительна, пригодна для ограниченного количества металлов, требует высокой квалификации кузнеца и почти не применяется на заводах, где всегда имеются более эффективные методы сварки. Однако в полевых условиях при ремонте неответственных деталей машин и при ковке поковок ручной ковкой кузнечную сварку применяют достаточно часто.
Технология выполнения, кузнечной сварки следующая.
Нагрев заготовок для кузнечной сварки осуществляют в горнах или печах. При этом требуется, чтобы в очаге не было лишнего топлива, а пламя должно быть не окислительным. Наилучшими видами топлива для горна при нагреве заготовок под кузнечную сварку является древесный уголь и кокс, в которых почти отсутствует сера, снижающая прочность сварного шва. Однако в большинстве случаев применяют каменный уголь с содержанием серы не более 1% и золы до 7%. Уголь для нагрева заготовок под сварку должен быть отборным, т. е. некрупным и хорошо просеянным, так называемый «орешек». Горн нужно хорошо очистить и засыпать в него столько угля, чтобы хватило для нагрева одной заготовки под сварку. Заготовки следует загружать в очаг только после того, как уголь хорошо прогорит и большая часть серы из него уже выделится.
Подготовленные к сварке концы заготовок нагревают до температуры, несколько большей температуры начала ковки. Чем меньше углерода в стали, тем выше должна быть температура ее нагрева. Например, низкоуглеродистую сталь нагревают до температуры 1350… 1370 ˚С. При этой температуре концы заготовок, подлежащие сварке, имеют ослепительно белый цвет. При сварке стали с повышенным содержанием углерода, например при сварке лезвия топора из стали У7 с основным телом топора заготовку нагревают до температуры 1150°С. При такой температуре заготовка будет иметь белый с желтоватым оттенком цвет каления.
Кузнечное дело в национальном историческом памятнике Герберта Гувера (Служба национальных парков США)
Кузнец обрабатывает металл в кузницеNPS Фото Джона Эйхера
В кузнице Национального исторического музея Герберта Гувера работает кузница. Кузнецы обучаются в том же стиле, что и отец президента Гувера, Джесси Гувер. Это стиль, известный как традиционное кузнечное дело, в котором методы, инструменты и источники топлива используются веками. Кузнецы демонстрируют мастерство и трудолюбие, чтобы превратить обычное железо в полезные вещи.
Физические и психические навыки
Кузнечное дело требует огромных усилий — чисто физической силы, но чаще умственной. Кузнецы годами осваивают свое искусство, традиционно работая подмастерьями, прежде чем заняться бизнесом самостоятельно. Кузнец всегда должен хорошо решать проблемы, иногда используя математику, химию и даже физику для производства качественного продукта.
Джесси Гувер обладал необходимыми деловыми навыками, чтобы иметь собственную кузницу и мастерскую по ремонту вагонов.Он продал свой растущий бизнес в 1878 году, чтобы открыть новый магазин сельскохозяйственной техники на углу Главной и Первой улиц.
Отопление металла
Этот магазин, как и магазин Джесси Гувера, работает на угле в качестве топлива. Уголь хранится в ведре у кузницы и в большом бункере в северо-западном углу цеха.
Кузнецы готовят уголь до тех пор, пока не выгорит большая часть примесей. В результате получается кокс, топливо, которое почти полностью состоит из углерода, что позволяет нам достигать температуры от 3000 до 4000 градусов по Фаренгейту в ядре пожара! Такой горячий огонь может быстро разогреть металл до температуры сварки около 2500 градусов.
| Температуры | Цвет | Описание |
|---|---|---|
| от 400 до 500 ° F | Тускло-серый | Слишком холодно для работы |
| 900 ° F | Красный | |
| от 1300 до 1950 ° F | Оранжевый | |
| 2000 ° F | Желтый | Типичная температура ковки |
| от 2100 до 2500 ° F | от ярко-желтого до белого | Достаточно горячий для сварки |
Формирование металла
После создания нужной формы кузнец помещает еще горячее железо в резервуар для закалки с холодной водой, чтобы сталь затвердела и снова охладила ее до безопасной температуры прикосновения.Когда ковка завершена, обеденный треугольник, инструмент или другой предмет готовы к использованию. Взгляните на стены магазина, и вы увидите многие предметы, созданные нашими кузнецами.
Обладая творческим подходом к решению проблем и подходящими инструментами, кузнец может создать из металла практически любую форму. Многие квалифицированные кузнецы сегодня в основном работают ремесленниками и проявляют свои творческие способности, обрабатывая металл. Джесси Гувер использовал свои собственные навыки, чтобы оказать услугу обществу.
Когда Джесси Гувер был на работе, рабочая кузница была обычным делом. Работа кузнеца играла решающую роль в повседневной жизни почти каждого жителя города Айова 1870-х годов. Сегодня торговля живет здесь, в Национальном историческом месте Герберта Гувера.
Инструменты кузнеца
Есть ли в этой кузнечной мастерской инструменты, похожие на что-то в вашем собственном доме?
Главный инструмент — кузница, кирпичная печь и дымовая труба, где кузнец сжигает уголь.Слева от кузницы находятся культовые инструменты кузнеца — молот и наковальня. В каждой кузнице будут молотки разного размера и формы и как минимум одна наковальня.
Клещи вокруг кузницы предназначены для удержания горячего железа при придании ему формы. Каждая пара щипцов имеет определенное назначение и используется в зависимости от формы металла или угла, над которым работает кузнец.
Сильфон — еще один важный инструмент. В этой кузнице сразу за кузницей установлен двухступенчатый мех.Простое нажатие на рукоятку, висящую над ней, поднимает верхнюю часть сильфона. Падающий вес сильфона выталкивает воздух через трубу прямо в кузницу и в огонь. Это добавляет больше кислорода, позволяя огню достигать более высоких температур.
Температура ковки подходит для изготовления мечей
Вы пробуете свой первый меч? Или у вас было много неудачных попыток выковать меч просто потому, что вы не могли получить нужную температуру?
Кузнечное дело включает нагрев и повторный нагрев; Таким образом, кузнецы часто нуждаются в информации о температуре поковки стали, когда они работают над ней.Это происходит по разным причинам, таким как отжиг, закалка и отпуск.
Согласно истории, профессиональные кузнецы изготавливают мечи. Они были кузнецами мечей, клинками и даже мастерами по металлу.
Ковка меча включает несколько процессов нагрева. Обычно кузнечная кузница больше похожа на огромную супер-горячую печь.
Большинство обычных кузнецов используют угольные кузницы, в то время как современные кузнецы предпочитают газовые или электрические кузницы.
Как бы то ни было, все они желают одного и того же результата; который должен нагреть сталь до идеальной температуры для придания формы мечу.Итак, выбор кузницы зависит от ваших предпочтений.
Какие факторы определяют качество меча?Меч характеризует четыре качества; сила, твердость, гибкость и равновесие. Хороший меч должен быть стандартной силы, он должен быть твердым, гибким, а также сохранять равновесие.
Чтобы меч имел эти характеристики, он должен пройти определенные процедуры. Эти процедуры помогают улучшить качество меча.
Есть определенные материалы, которые идеально подходят для ковки мечей. Материалы, используемые для изготовления меча, могут определять качество меча.
Способ изготовления меча и температура ковки также определяют качество меча.
Одним из важных факторов, определяющих качество меча, является температура, используемая для его ковки. Чтобы сделать меч прочным и долговечным, вам нужно нагреть и разогреть меч до определенной температуры.
Непрерывное нагревание и повторное нагревание меча увеличивает его прочность. Все эти факторы определяют конечный результат вашего меча.
Советы по выбору правильной температуры ковки для мечаВыбор нужной температуры для изготовления меча зависит от типа стали, которую вы выбрали для использования. Кроме того, по цвету можно определить температуру стали.
Вот несколько основных советов, которые помогут вам достичь идеальной температуры.
Следуйте описанию производителяПри работе с современной однородной сталью следует придерживаться температуры, рекомендованной производителем. Диапазон температур ковки для O1 и W2 составляет от 1500 21 до 2100.
Когда вы почти приближаетесь к своей целевой форме, вы можете выковать от 1500 ℉ до 1600 ℉. Тем не менее, это зависит от вас и от того, чего вы пытаетесь достичь.
Ваш целевой объем производства и тип используемой стали определяют температуру, при которой вы будете выковывать свой меч.Если вы настраиваете форму точно, вы все равно можете опускаться до диапазона от 1100 ℉ до 1300 ℉.
По мере того, как вы приближаетесь к желаемой форме и свойствам вашего меча, температура, при которой вы выковываете меч, должна постепенно снижаться.
Остерегайтесь изменений цветаЕще один совет — следить за цветом стали. Цвет стали может указывать на температуру, подходящую для обработки стали.
Очень важно определить температуру раскаленной стали, прежде чем переходить к другому процессу.Горячий цвет от оранжевого до желтого — хорошая температура для перемещения стали.
Когда цвет стали меняется с оранжевого на красный, это означает, что температура подходит для перемещения стали. Как только цвет изменится на красный, самое время снова нагреть сталь.
Обычно сталь нагревается докрасна около 1200-1500 ℉ и становится оранжевой примерно при 1800 ℉. Большинство стальных сплавов попадают в эти диапазоны, и их температурный цвет попадает в этот диапазон.
Любая сталь, выходящая за пределы этого диапазона, либо относится к другому типу, либо она не достигла рабочей температуры для ковки и ковки.Если сталь не нагревается до приемлемой температуры и приобретает синий цвет, в процессе обработки молотком она может разрушиться.
Используйте подходящую температуру для каждого процессаИспользование одной и той же температуры на протяжении всего процесса изготовления меча может не дать вам наилучших результатов. Лучше всего определить и использовать подходящую температуру для каждого процесса.
Стадия придания шероховатости
Для черновой обработки рекомендуется оставаться в пределах от 1500 ℉ до 1800.При черновой обработке меча температура должна быть умеренной.
Движение стали должно происходить при высокой температуре. Процесс черновой обработки, включающий формование и сглаживание, должен происходить при более низкой температуре.
В этот момент сталь подвергается дымлению и ковке приобретает красно-оранжевый цвет. Лучше всего выполнять большую часть движения стали при более высокой температуре, и температуру следует снизить, когда придет время для исправлений и правки, прежде чем снова помещать в кузницу.
Этап снятия фаски
При формировании фаски лучше всего начинать с 2000 ℉ и наносить более легкие удары, когда сталь остынет примерно до 1100.
На данный момент он все еще очень горячий, но не светится. Цвет будет от темно-вишневого до черного.
Сталь лучше и легче формовать и обрабатывать молотком при низкой температуре. Теперь легче забивать метки и делать поверхность более ровной, потому что металл не очень горячий, чтобы он мог сломаться, и он не холодный, чтобы его было трудно молотить и придавать форму.
При этой умеренной температуре самое время придать стальному мечу шероховатость; сформированный и сглаженный. Рекомендуется отполировать поверхность и попытаться улучшить форму до тех пор, пока сталь не станет серой, потому что в этот момент вы можете ясно видеть поверхность следов от молотка и линий меча.
Этап консолидации
Еще одно изменение цвета, на которое следует обратить внимание, — это цвет белого каления. При консолидации, особенно когда вы работаете с рассыпчатой сталью, налет следует складывать и консолидировать, пока он не станет однородным.
Чтобы сталь затвердела, ее необходимо обработать высокой температурой; температура от 2300 до 2400 ℉. На этом этапе сталь раскаливается добела.
Сталь начинает искриться, а другие металлы и вещества с более низкими температурами кипения начинают плавиться.
После нескольких плавок при складывании убедитесь, что вы снизили температуру до более низкого уровня, чем раньше. Температура должна быть от 2200 до 2300.
Из 100 процедур кузнечного дела 60 связаны с температурой.Косвенно 60 процентов процедур изготовления стального меча связано с температурой.
Какие
другие процессы включают изменения температуры ?Ниже приведены другие процедуры и методы, связанные с температурой.
ПоковкаЭто касается нагрева стали до высокой температуры. Меч сделан из железного песка, который содержит очень мало серы или совсем не содержит ее.
Этого можно добиться, нагревая железный песок и углерод вместе при очень высокой температуре.Благодаря этому меч имеет высокую прочность и способность удерживать острые края и снижает риск поломки.
Комбинация железа и углерода выполняется при высокой температуре, примерно от 1200 до 1500 градусов Цельсия. При этой температуре его нагревают до 72 часов.
Кузнечное делоЭтот процесс включает нагрев стали примерно до 900 градусов Цельсия. Комбинация железа и углерода формируется в блоки.
В процессе формования блоков нагрейте сталь примерно до 900 градусов Цельсия.
После нагрева молотком и загибаем блок, чтобы он стал толще. Затем вы снова помещаете его в огонь, чтобы он снова нагрелся.
Повторите это несколько раз от 10 до 16 раз. Суть этого в том, чтобы сделать стальной блок однородным.
Термическая обработкаНормализация стали очень важна. Это помогает снизить напряжения, возникающие в процессе ковки.
Термическая обработка лезвия выполняется после нормализации лезвия.Это связано с тем, что в процессе ковки и нагрева могут возникнуть некоторые аномалии в нагреве и охлаждении стали.
Также будет некоторая резкая разница; какая-то часть забита сильнее, чем другая.
Итак, если сталь не нормализована, при термообработке лезвия отпуск и закалка могут быть неравномерными. Это может даже создать напряжение в лезвии, что приведет к его выходу из строя под большим напряжением.
Даже в современном изготовлении мечей всегда учитывается температура, при которой его выковывают.Это связано с тем, что температура сильно влияет на качество меча.
Современный метод изготовления мечей очень эффективен, так как температуру можно контролировать и контролировать. Точный контроль температуры и современные средства подогрева и закалки повышают качество меча.
Какие
материалы и инструменты используются при изготовлении мечей?При изготовлении мечей используются разные материалы. Каждый используемый материал определяет качество меча.
Наиболее распространенные материалы лезвий, используемых для изготовления мечей, включают углеродистую сталь, нержавеющую сталь, инструментальную сталь и легированную сталь.
При изготовлении лезвий используются и другие материалы. Эти материалы включают сплав кобальта, титановый сплав, обсидиан, керамику и пластик.
Лезвие меча содержит определенные элементы. У этих элементов есть свои функции, и они заключаются в следующем:
- Углерод: Этот элемент увеличивает твердость меча.Это также улучшает удержание кромок и снижает трение.
- Хром: Обладает стойкостью к коррозии. Это делает стальной меч нержавеющим. Это происходит из-за образования оксидного покрытия.
- Кобальт: Усиливает и подчеркивает индивидуальный эффект других элементов в более сложной стали.
- Медь: Этот элемент создает стойкость к коррозии.
- Марганец: Он дегазирует и раскисляет, удаляя кислород из расплавленного металла.
- Никель: Он помогает повысить прочность стали. Он также предотвращает затвердевание при термической обработке.
- Ниобий: Повышает прочность стали и снижает рост карбидных зерен. Он также создает самый твердый карбид.
В стальном мече найдены и другие элементы. Эти элементы также придают стальному мечу свою защиту и функцию.
Меры предосторожности и предупреждения при изготовлении мечейБезопасность — один из основных методов кузнечного дела.Принятие необходимых мер предосторожности не только снизит вероятность опасностей и несчастных случаев, но и обеспечит высокое качество изготавливаемого вами меча.
Ниже приведены некоторые важные советы по технике безопасности и мерам предосторожности при ковке меча.
- Для изготовления меча требуется высокая температура; следовательно, лучше всего осторожно обращаться со всеми металлами в магазине.
- Используйте соответствующую температуру для каждого процесса.
- Будьте осторожны при ударе молотком, чтобы не пораниться.
- Обязательно используйте перчатки, фартуки и другие защитные аксессуары, необходимые для процесса.
- На протяжении всего процесса помните о других правилах безопасности и мерах предосторожности для кузнецов.
Правильная температура для ковки стальных мечей зависит от природы и типа стали. Для некоторых сталей, когда температура становится слишком высокой, они горят, а другие — нет.
Для других сталей при понижении температуры они трескаются. Итак, в зависимости от типа металла, который вы используете, кузнец должен определить правильную температуру ковки.
Кроме того, вы должны знать пиковую температуру любой кузницы, которую вы хотите использовать. Например, вы должны знать степень нагрева вашей газовой или угольной кузницы в зависимости от того, какая опция доступна в вашем магазине.
Насколько горячей должна быть сталь перед ковкой ?Сталь должна достичь определенной температуры, прежде чем вы сможете выковать из нее все, что захотите.Типичная температура ковки стали обычно составляет 2150–2375 градусов по Фаренгейту.
Это одна из первых вещей, которую нужно знать при обучении ковке стали.
Чуть больше этого значения может привести к плавлению стали, которая не подходит для ковки. Более низкая температура также затруднит ковку стали.
Какова температура ковки железа?Железо, как и сталь, должно достичь определенной температуры, прежде чем с ним можно будет работать.Лучшая температура, которую железо должно достигать для ковки, обычно составляет 2400-2600 градусов по Фаренгейту.
Утюг должен достичь этой температуры, прежде чем с ним можно будет относительно легко работать.
Насколько сильно нагревается кузница?
Максимальная температура, которую может получить кузница, зависит от типа кузницы. Некоторые кузницы даже имеют функцию контроля температуры, которая может помочь вам регулировать количество выделяемого тепла.
Газовая кузница может нагреваться до 3000 градусов по Фаренгейту.Кузница по дереву и уголь может работать в диапазоне температур 1500-2500 градусов по Фаренгейту.
Вы можете использовать специальную кузницу, подходящую для различных процессов.
Насколько жарко в кузнечной кузнице?
Температура кузнечной кузницы зависит от типа используемой кузницы и температуры, которую вы собираетесь достичь. Кузнечная кузница может нагреться до 3000 градусов по Фаренгейту.
Чем кузнецы нагревают металл?
Кузнецы используют кузницу для нагрева металлов.Существуют разные кузницы, и кузнецы могут использовать любую из них для нагрева металлов.
Можно ли ковать сталь на дровах?Возможно, вам не удастся создать кузницу на дровах. Перед ковкой сталь необходимо нагреть до определенной температуры (обычно выше 1000 градусов по Фаренгейту).
Огонь дров не может нагреваться выше 900 градусов по Фаренгейту, что не подходит для нагрева стали и других металлов до высоких температур.
Могут ли кузнецы ковать сталь без огня?Кузнецу практически невозможно выковать сталь без огня.Хотя существует метод ковки, известный как холодная ковка, он не работает со сталью.
Может работать с другими материалами, такими как медь.
Что горит сильнее угля и древесного угля?Горючее для ковки, которое горит сильнее угля или древесного угля, — это кусковой древесный уголь. Он немного отличается от обычного древесного угля.
Кусковой древесный уголь может гореть до 1400 градусов по Фаренгейту.
Как сегодня используются мечи?В отличие от средневекового периода, когда мечи использовались строго как оружие, современные мечи используются в церемониальных целях.Тем не менее, они по-прежнему используются в качестве оружия в некоторых регионах мира.
Могу ли я ковать и продавать мечи?Конечно, вы можете получить приличный доход, делая и продавая мечи. Есть прибыльный рынок для изготовления мечей.
Могу ли я использовать мечи вместо ножей?К сожалению, вы не можете использовать мечи вместо ножей. У каждого есть свое уникальное предназначение, даже если у них мало пересечений.
Например, вы не можете использовать мечи в домашних целях, хотя вы можете использовать ножи в качестве оружия.
Как долго может прослужить меч?Мечи — один из самых прочных материалов, который кузнецы выковывают. Он долговечен благодаря процессам ковки и источнику материала.
Кузнечная кузница может прослужить до 250 лет. Некоторые могут длиться дольше или меньше. Некоторые средневековые мечи, датируемые более 500 лет назад, до сих пор хранятся в различных художественных галереях.
Легко ли ломаются мечи?Мечи ломаются, но нелегко.Один из основных процессов ковки меча — это закалка, которая затрудняет поломку.
Ржавеют ли мечи?Сталь обычно является основным материалом для изготовления мечей. В стали есть железо, что означает, что она также подвержена ржавчине в неблагоприятных условиях.
Гнутся ли мечи?Мечи можно гнуть. Вопреки непопулярному мнению, что мечи тяжелые и жесткие, процесс закалки и закалки придает мечам жесткость, гибкость и твердость.
ЗаключениеТемпература, при которой нагревается стальной меч, определяет прочность, сопротивление и гибкость меча. Качество хорошего меча во многом зависит от температуры его ковки.
Большинство процедур, используемых при ковке мечей, связаны с температурой. Эти процедуры, если они будут выполнены профессионально и аккуратно, улучшат качество меча, который вы планируете выковать.
Советы, представленные в этом посте, бесценны, и им очень легко следовать.Они помогут вам в вашей следующей попытке выковать меч и обеспечат желаемый результат.
Насколько сильно нагревается кузница?
При работе в кузнечном деле одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать, является правильное количество тепла для инструментов, которые вы будете делать. Однако вы можете задаться вопросом, сколько тепла выделяет кузница.
Кузнечные кузницы могут нагреваться до 3500 ℉ (1 977 ℃), если вы используете угольную кузницу . Однако температура зависит от топлива, типа кузницы и металла, с которым вы работаете. Не для всех проектов кузнечной сварки требуется такая высокая температура, и не все виды топлива достигают этой высокой температуры.
Следующая информация в этой статье посвящена обсуждению нескольких тем, связанных с этим вопросом, например, какая температура требуется для кузнечной сварки, какое топливо подходит для высоких температур и количество тепла, необходимое для ковки различных типов металла.
Какое топливо горит сильнее при пожаре в кузнице?
Древесина, уголь и пропан обычно являются наиболее популярными материалами для горения в кузнице.
Хотя все они являются жизнеспособным выбором для кузнечной сварки, важно проанализировать положительные и отрицательные стороны всех трех видов топлива, чтобы определить, какое из них вы будете использовать в процессе кузнечной сварки.
| Тип кузницы | Температура (по Фаренгейту) | Температура (Цельсия) |
| Угольная кузница | ||
| 1,900 | ||
| 1260 ℃ | ||
| Wood Forge | 1148 ℉ | 620 ℃ |
Wood Forge
Древесина горит примерно до 1148 ℉ (620 ℃).Он не такой горячий, как угольная кузница, но все же достаточно горячий, чтобы плавить некоторые виды металла.
При сжигании древесины образуется древесный уголь, который продолжает гореть, пока не превратится в золу. Уголь — это то, что вызывает интенсивное нагревание, необходимое для сварки.
Преимущество способа сжигания древесины заключается в том, что при этом не образуется столько едкого дыма, как от других видов топлива, таких как уголь.
Кроме того, древесная зола может быть переработана для других целей, в отличие от угольной золы, которая становится бесполезной после сжигания.
При сжигании дровами лучше всего использовать куски меньшего размера: около 3 дюймов (7,62 см) с каждой стороны или палки размером 2 × 6 дюймов (5,08 x 15,24 см).
Использование меньших кусков приводит к тому, что древесина быстрее загорается, в результате чего выделяется больше тепла. Это особенно полезно при ковке с металлами, имеющими более высокую температуру плавления, что будет обсуждаться более подробно в конце этой статьи.
Однако наилучшие результаты дает использование необработанной древесины твердых пород.К сожалению, древесина хвойных пород горит быстрее, быстрее превращается в древесный уголь и в конечном итоге производит меньше золы.
Coal Forge
Как было сказано в начале этой статьи, уголь горит самым горячим при температуре примерно 3500 ℉ (1977 ℃).
Большим преимуществом использования угля является то, что он горит сильнее, чем дерево. Благодаря его эффективности, вам не нужно будет использовать почти столько же угля, сколько дров. Например, уголь размером с дыню сгорел бы в течение часа, а не 5 галлонов (18.9 литров) количество дров.
Однако, когда мы сжигаем уголь, выделяется много едкого дыма. Он будет вдыхать, вызывать почернение на лице и одежде и, в конечном итоге, создавать менее приятные впечатления от сварки.
Если вы по профессии кузнец, эту проблему можно легко решить с помощью надлежащей вентиляции.
Однако, если вы любитель или кузница на полставки, сумма денег, необходимая для такой вентиляции, может оказаться нецелесообразной, в зависимости от вашего уровня использования кузницы.
Пропановая кузница
Особая проблема, связанная с сжиганием угля, заключается в том, что часто бывает трудно контролировать тепло.
В случае пропана, однако, это так же просто, как включение и выключение, чтобы обеспечить сбалансированное тепло. Эта автоматическая система не препятствует достижению пропаном тепла, необходимого для кузнечной сварки.
Пропан горит примерно при 2300 ℉ (1260 ℃), что ниже угольной, но более горячей, чем древесина.
Однако, как и уголь, пропан требует вентиляции, чтобы его можно было безопасно использовать.Если ваша кузница не вентилируется должным образом, горящий пропан может привести к отравлению угарным газом, к которому не следует относиться легкомысленно.
Уголь обычно горит сильнее, чем дрова или пропан. Тем не менее, несмотря на сильную жару, кузнец, который работает любителем, получит больше преимуществ от сжигания дров из-за расходов, необходимых для вентиляции кузницы как для угля, так и для пропана.
Древесина также является самым безопасным вариантом в целом, поскольку дым, который она производит, не так опасен, как уголь или пропан.Однако топливо и кузница, которые вы решите использовать, будут зависеть от металла, с которым вы будете работать.
Какая температура требуется для кузнечной сварки?
Выбор топлива для кузницы во многом зависит от типа металла, с которым вы работаете. Каждый металл имеет разную температуру плавления и, следовательно, требует разного уровня нагрева при сварке.
Если вы кузнец по профессии, вы можете работать с различными формами металла, требующими разного уровня нагрева.Поэтому разумно рассмотреть возможность использования разного топлива для разных металлов.
Однако если вы любитель, вы можете работать только с одним типом металла, поэтому ваш выбор топлива будет проще основываться исключительно на этом металле.
Температура плавления металла
Наиболее распространенными металлами, используемыми при кузнечной сварке, являются железо, сталь и их смежные аналоги. Точки плавления каждого металла следующие:
| Металл | Точка плавления (по Фаренгейту) | Точка плавления (Цельсия) |
| Нержавеющая сталь | 1510 ℃ | |
| Углеродистая сталь | 2500 ℉ — 2 800 ℉ | 1371 ℃ — 1540 ℃ |
| Чугун | 2060 ℉ — 2200 ℉ | 1127 — 1204 ℃ |
| 2700 ℉ — 2 900 ℉ | 1482 ℃ — 1593 ℃ |
Важно отметить, что при ковке стали температура ковки обычно должна быть ниже точки плавления металлов.
Когда металл нагревается до температуры ковки, вы можете придать ему форму и формовать без образования трещин в металле.
Железо имеет низкую температуру плавления, поэтому она наиболее необходима для стали или других металлов с аналогичной температурой плавления.
Температура ковки для этих же металлов следующая:
- Точка ковки из углеродистой стали — 2246 ℉ (1230 ℃)
- Точка ковки из нержавеющей стали — 2 003 ℉ (1095 ℃)
Таким образом, топливо и Тепло, необходимое для вашей кузницы, будет зависеть от металлов, с которыми вы регулярно работаете.
Для металлов с низкой температурой плавления, таких как железо, древесина является идеальной формой топлива. Для металлов с более высокими температурами плавления, таких как сталь, использование угля или пропана будет разумным выбором для сварного шва.
Конечно, эти металлы можно сваривать со всеми вышеупомянутыми видами топлива, но для получения высококачественного шва лучше выбрать топливо, более подходящее для характеристик температуры плавления ваших металлов.
Заключение
При использовании угля, самого горячего вида топлива, температура в кузнице может достигать 3 500 ℉ (1 977 ℃).
Однако температура может варьироваться в зависимости от доступного вам топлива. Если у вас на рабочем месте нормальная вентиляция, уголь и пропан станут идеальными источниками топлива.
Однако, если у вас нет доступа к надлежащей вентиляции, вам, возможно, придется довольствоваться более низкотемпературным ожогом в виде дровяной кузницы.
Решая, какое топливо вы будете использовать, важно принять во внимание типы металлов, с которыми вы будете работать, поскольку их плавление и температура плавления будут определять уровень тепла, необходимого для вашего огня.
Правильный выбор кузницы с учетом этих параметров не только гарантирует надлежащее качество ваших кованых деталей, но и принесет вам больше удовольствия от практики кузнечной сварки. Также не забываем учитывать стоимость кузнечных кузниц.
Спасибо за чтение и получайте удовольствие от своих будущих проектов!
Ура, владельцы инструмента!
Джек Адамс
Привет! Меня зовут Джек, и я пишу для ToolsOwner.Я увлечен всем, что связано с инструментами и проектами DIY по дому. Вы часто встречаете меня в моей мастерской над новыми проектами.
Руководство по типам ковки — холодная штамповка и горячая штамповка
Горячая штамповка и холодная штамповка — это два разных процесса обработки металлов давлением, дающие схожие результаты. Ковка — это процесс деформирования металла в заданную форму с использованием определенных инструментов и оборудования — деформация выполняется с использованием процессов горячей, холодной или даже горячей ковки.В конечном итоге производитель будет рассматривать ряд критериев, прежде чем выбрать, какой тип ковки лучше всего подходит для конкретного применения. Ковка используется там, где расположение зернистой структуры придает детали направляющие свойства, выравнивая зерно так, чтобы оно выдерживало самое высокое напряжение, с которым может столкнуться деталь. Для сравнения, литье и механическая обработка обычно имеют меньший контроль над структурой зерен.
Процессы ковки
Ковка определяется как формовка или деформирование металла в твердом состоянии.Большая часть ковки осуществляется в процессе осадки, когда молот или плунжер перемещаются горизонтально, чтобы прижаться к концу стержня или стержня, чтобы расшириться и изменить форму конца. Деталь обычно проходит через последовательные станции, прежде чем достичь своей окончательной формы. Таким образом, высокопрочные болты имеют «холодную головку». Клапаны двигателя также сформированы высаженной поковкой.
При штамповке методом капельной ковки деталь забивается в штампе в соответствии с формой готовых деталей, что очень похоже на кузнечную ковку с открытым штампом, когда металл забивается молотком по наковальне для придания желаемой формы.Различают ковку в открытых и закрытых штампах. При открытой штамповке металл никогда полностью не ограничивается штампом. В закрытом штампе или штампе ковка металла ограничена между половинами штампа. Повторяющиеся удары молотка по матрице заставляют металл принимать форму матрицы, и в конечном итоге половинки матрицы встречаются. Энергия для молота может подаваться паром или пневматически, механически или гидравлически. При истинной ковке с падением только сила тяжести толкает молот вниз, но многие системы используют усилитель мощности в сочетании с силой тяжести.Молоток наносит серию ударов с относительно высокой скоростью и небольшой силой, чтобы закрыть матрицу.
При ковке на прессе высокое давление заменяется высокой скоростью, и половины штампа закрываются за один ход, обычно обеспечиваемый силовым винтом или гидроцилиндрами. Молотковая ковка часто используется для производства небольших объемов деталей, в то время как ковка на прессе обычно используется для больших тиражей и автоматизации. Медленное применение ковки на прессе имеет тенденцию обрабатывать внутреннюю часть детали лучше, чем удар молотком, и часто применяется к большим деталям высокого качества (например.г., титановые переборки самолетов). Другие специализированные методы ковки различаются по этим основным темам: обоймы подшипников и большие зубчатые колеса изготавливаются с помощью процесса, называемого, например, ковкой катаного кольца, в результате которого производятся бесшовные круглые детали.
Горячая штамповка
При горячей штамповке кусок металла должен быть значительно нагрет. Средняя температура ковки, необходимая для горячей штамповки различных металлов:
Во время горячей ковки заготовку или блюм нагревают либо индуктивно, либо в кузнечной печи или печи до температуры выше точки рекристаллизации металла.Этот вид экстремального нагрева необходим для предотвращения деформационного упрочнения металла во время деформации. Поскольку металл находится в пластичном состоянии, можно изготавливать довольно сложные формы. Металл остается пластичным и податливым.
Для ковки некоторых металлов, таких как суперсплавы, используется метод горячей ковки, называемый изотермической ковкой. Здесь штамп нагревается примерно до температуры заготовки, чтобы избежать охлаждения поверхности детали во время ковки. Ковка также иногда выполняется в контролируемой атмосфере, чтобы минимизировать образование накипи.
Традиционно производители выбирают горячую ковку для изготовления деталей, поскольку она позволяет деформировать материал в его пластическом состоянии, при котором с металлом легче работать. Горячая ковка также рекомендуется для деформации металла с высоким коэффициентом деформируемости — мерой того, какой степени деформации металл может претерпеть без развития дефектов. Другие рекомендации по горячей штамповке включают:
- Производство отдельных деталей
- Точность от низкой до средней
- Низкие напряжения или низкое деформационное упрочнение
- Гомогенизированная зернистая структура
- Повышенная пластичность
- Устранение химических несоответствий и пористости
К числу возможных недостатков горячей штамповки можно отнести:
- Меньшие допуски
- Возможное коробление материала в процессе охлаждения
- Различная зернистая структура металла
- Возможные реакции между окружающей атмосферой и металлом (образование накипи)
Холодная штамповка (или холодная штамповка)
Холодная штамповка деформирует металл, когда он находится ниже точки рекристаллизации.Холодная ковка несколько увеличивает прочность на разрыв и предел текучести при одновременном снижении пластичности. Холодная ковка обычно происходит при комнатной температуре. Наиболее распространенными металлами при холодной ковке обычно являются стандартные стали или углеродистые легированные стали. Холодная штамповка обычно представляет собой процесс с закрытой штамповкой.
Холодная ковка обычно предпочтительна, когда металл уже является мягким, например, алюминием. Этот процесс обычно менее затратен, чем горячая штамповка, и конечный продукт требует небольших отделочных работ, если они вообще требуются.Иногда при холодной штамповке металла до желаемой формы его подвергают термообработке для снятия остаточных поверхностных напряжений. Из-за улучшений, которые холодная ковка вносит в прочность металла, иногда могут использоваться материалы меньших сортов для производства обслуживаемых деталей, которые невозможно изготовить из того же материала путем механической обработки или горячей штамповки.
Производители могут предпочесть холодную ковку горячей ковке по ряду причин — поскольку холодные кованые детали требуют очень мало или совсем не требуют отделочных работ, этот этап процесса изготовления часто является необязательным, что позволяет сэкономить деньги.Холодная ковка также менее подвержена проблемам загрязнения, а конечный компонент имеет лучшую общую поверхность. Другие преимущества холодной ковки:
- Легче придать свойства направленности
- Повышенная воспроизводимость
- Повышенный контроль размеров
- Выдерживает высокие нагрузки и высокие нагрузки на матрицу
- Позволяет производить детали с чистой или почти чистой формой
Некоторые возможные недостатки включают:
- Перед ковкой металлические поверхности должны быть чистыми и свободными от окалины
- Металл менее пластичный
- Может возникнуть остаточное напряжение
- Требуется более тяжелое и мощное оборудование
- Требуется более прочный инструмент
Теплая поковка
Теплая штамповка проводится при температуре ниже температуры рекристаллизации, но выше комнатной температуры, чтобы преодолеть недостатки и получить преимущества как горячей, так и холодной штамповки.Образование окалины представляет меньшую проблему, и допуски могут быть соблюдены ближе, чем при горячей штамповке. Затраты на инструмент меньше, и для производства требуются меньшие усилия по сравнению с холодной штамповкой. По сравнению с холодной обработкой уменьшается деформационное упрочнение и улучшается пластичность.
Приложения
В автомобильной промышленности ковка используется для изготовления компонентов подвески, таких как натяжные рычаги и шпиндели колес, а также компонентов трансмиссии, таких как шатуны и шестерни трансмиссии.Поковки часто используются для стержней, корпусов и фланцев трубопроводной арматуры, иногда из медного сплава для повышения коррозионной стойкости. Ручные инструменты, такие как гаечные ключи, обычно кованые, как и многие детали для троса, такие как розетки и талрепы. Поковки широко используются в судостроении, авиакосмических компонентах, в сельскохозяйственной технике и внедорожной технике. В компонентах электропередачи, таких как зажимы подвески и крышки опор, используются поковки из медного сплава для повышения устойчивости к погодным условиям.
Ковочные стали, используемые для изготовления осей, шатунов, пальцев и т. Д., Обычно содержат 0,30–0,40% углерода для повышения формуемости. Термическая обработка после ковки позволяет деталям развивать лучшие механические свойства, чем у низкоуглеродистой стали. В тяжелых коленчатых валах и высокопрочных зубчатых передачах содержание углерода иногда увеличивается до 0,50% с добавлением других легирующих элементов для улучшения прокаливаемости.
Сводка
В этой статье кратко обсуждается горячая и холодная штамповка.Для получения дополнительной информации о других продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах. Дополнительную информацию о процессах ковки можно найти на веб-сайте Ассоциации кузнечной промышленности.
Прочие изделия из металла
Прочие «виды» статей
Больше от Custom Manufacturing & Изготовления
Поковки: простые углеродистые и низколегированные стали | 2013-12-01
В процессе ковки создаются компоненты, обладающие превосходными свойствами по сравнению с другими производственными операциями, такими как литье и механическая обработка.Разнообразие металлов, которые можно подделать, довольно велико, но каждый класс материалов имеет свой собственный набор проблем, которые необходимо понять кузнецу, чтобы можно было производить высококачественные компоненты. В этой первой из серии статей будет рассмотрена ковка гладкоуглеродистых и низколегированных сталей.
Поскольку стали широко используются, этому классу материалов будут посвящены две статьи. В этой статье мы обсудим химию, типичные области применения и некоторые операционные вопросы ковки.В следующей статье будут рассмотрены металлургические вопросы стали, операции после ковки и типичные физические свойства различных кованых материалов.
Общее описаниеСталь — это сплав на основе железа с небольшими добавками углерода и других элементов, улучшающих различные свойства. Сталь — один из самых полезных металлов. Это металл, который имеет наибольшую прочность на единицу стоимости. Существует широкий спектр стальных составов, а также широкий спектр микроструктур, которые могут быть изготовлены.Эти диапазоны позволяют получить широкий выбор свойств в пределах семейства стальных сплавов. При низких температурах микроструктура стали часто находится в области фаз феррит плюс карбид железа, тогда как при высоких температурах микроструктура стали находится в области фазы аустенита. Различные фазы указывают на различия в кристаллической структуре. Что еще более важно, они указывают на различия в свойствах. Горячая штамповка проводится в области аустенитной фазы, а холодная штамповка выполняется в области ферритной фазы.
Стали обычно состоят из 95–99% железа с содержанием углерода 0,005–1,0%. Углерод придает сплаву прочность и закаливаемость. К другим элементам, которые обычно добавляют в сталь, относятся марганец для улучшения обрабатываемости в горячем состоянии; хром и молибден для улучшения ударной вязкости и прокаливаемости; никель для увеличения прочности и ударной вязкости; кремний, который в первую очередь является раскислителем, но может также увеличивать прочность; и алюминий, который является раскислителем.
Нежелательные остаточные элементы, обнаруженные в сталях, включают фосфор и серу, хотя сера иногда специально добавляется для улучшения обрабатываемости.Ковка серосодержащих сталей труднее. Еще один остаточный металлический элемент, содержание которого увеличивается с увеличением производства стали из лома, — это медь. Медь из автомобильной электропроводки не удаляется до того, как старые автомобили будут превращены в лом для сырья для электродуговой печи. Чрезмерное количество меди может увеличить склонность сталей к жаропрочности.
Области примененияНа Рисунке 1 показаны некоторые типичные области применения компонентов из кованой стали.Сталь — отличный конструкционный материал с широким спектром применения. Обладая превосходной прочностью, ударной вязкостью, жесткостью и устойчивостью к усталости при разумной стоимости, сталь является основным материалом для транспортировки. В таблицах 1 и 2 представлены выбранные механические свойства нормализованных углеродистых сталей и сталей, подвергнутых закалке и отпуску, соответственно. Более 50% веса типичного легкового автомобиля связано с содержанием в нем стали. Большинство крепежных изделий, строительного и горнодобывающего оборудования, станков и крупных конструкций преимущественно из стали.Трубопроводы, железные дороги, сельхозтехника, корабли и шасси для самолетов изготавливаются из стали. Наконец, сталь является основой оборонных применений, начиная от боеприпасов и заканчивая авианосцами. На рисунке 2 показан диапазон температур, в котором обычно ковка стали и используются компоненты.
Температуры ковкиПоведение стали во время ковки, за исключением обрабатываемых марок, отличное. Следует понимать, что ковка сама по себе может влиять на пластичность, ударную вязкость и усталостную долговечность конечного компонента.Это улучшение свойств происходит из-за нарушения сегрегации, закрытия пор и содействия гомогенизации, которую ковка обеспечивает стали. Ковка также может уменьшить размер зерна и создать волокнистую структуру зерна (то есть поток зерна) в компоненте. Типичные структуры зерен показаны на рисунках 4 и 5. Если поток зерен ориентирован перпендикулярно трещине, которая могла бы образоваться во время использования (из-за удара или усталостной нагрузки), поток зерен может препятствовать распространению трещины и улучшать ударные и усталостные свойства поковок.Хотя кованая сталь обычно обладает превосходными характеристиками усталости и вязкости, следует отметить, что ковка оказывает лишь незначительное влияние на конечную твердость и прочность детали. Твердость и прочность обычно регулируются выбранным составом стали и термообработкой.
Горячая штамповка — Это наиболее распространенный процесс для сталей. При высоких температурах пластичность отличная, а напряжение течения составляет 10-20% от предела текучести при комнатной температуре (рис. 3).Температура ковки, которую можно использовать, в первую очередь зависит от содержания углерода в стали. Стали с более высоким содержанием углерода или легирующих элементов имеют более низкие максимально допустимые температуры ковки из-за более низкой температуры плавления. Если температура стали слишком высока, то может произойти «выгорание» или начало плавления границ зерен.
В то время как типичные температуры горячей ковки составляют от 2150 ° F до 2375 ° F — значительно ниже температуры плавления более 2500 ° F — деформационный (адиабатический) нагрев приводит к локальному нагреву.Локальное повышение температуры на 200 ° F или более может привести к локальному плавлению, что значительно снизит механические свойства и пластичность ковки. При температурах горячей ковки скорость или скорость деформации влияют на устойчивость стали к деформации. Чем выше скорость деформации, тем выше прочность стали и большее усилие требуется для ее деформации. Рисунок 3 иллюстрирует этот момент для горячей штамповки.
Горячая ковка — Обычно это происходит в диапазоне температур 1500-1800 ° F и используется для формовки многих различных марок стали.Теплая ковка снижает затраты энергии на нагрев, а также количество окалины и теплового сжатия, которое происходит во время постпроцессного охлаждения. Нагрузки пресса, необходимые для теплой ковки, могут быть значительно выше, чем при ковке при традиционных температурах из-за более высокого напряжения течения. Эти повышенные нагрузки могут сократить срок службы штампа. Теплая ковка также может создавать улучшенную микроструктуру, так что кованый компонент может не нуждаться в последующей термообработке. Инструменты для горячей штамповки, как правило, дороже, потому что они рассчитаны на гораздо более высокие уровни нагрузки.Горячие кованые детали чаще всего используются в механических прессах в больших объемах, например, в компонентах автомобильных трансмиссий.
Холодная ковка — Сталь также может подвергаться холодной ковке при температурах ниже 500 ° F. Холодное формование практически всегда выполняется при комнатной температуре, поскольку выгода от нагрева на несколько сотен градусов незначительна, а затраты на нагрев значительны. Компонент должен быть довольно маленьким, так как сталь будет сильно закаливаться во время холодной ковки, что приведет к значительному увеличению прочности материала, что приведет к увеличению и без того высоких нагрузок при ковке.Напряжение течения очень велико для процессов холодной штамповки. Стоимость и сложность инструмента экспоненциально выше, поскольку требуются очень сложные комплекты инструментов для поглощения контактного давления, значительно превышающего 100 000 фунтов на квадратный дюйм. Холодногнутые детали ограничиваются операциями чеканки и крупносерийными прессами, такими как крепежные детали, корпуса свечей зажигания, компоненты подшипников и ручной инструмент.
Ковочные операцииПредварительный нагрев стальных заготовок для горячей и горячей ковки чаще всего выполняется в газовых (или других) печах для больших деталей, малых партий, осадки, открытых штампов и операций в цеху.По большей части время нагрева может превышать 30 часов! Это долгое время приводит к образованию окалины, которую необходимо удалить перед ковкой, иначе деталь будет иметь очень плохую отделку поверхности, поскольку окалина врезается в поверхность. Накипь можно удалить путем высадки или механического удаления. Часто можно увидеть, как оператор использует воздух под высоким давлением для удаления окалины с больших поковок во время процесса. Большие количества поковки малого и среднего диаметра (менее 10 дюймов) часто нагреваются в горизонтальных индукционных установках, чтобы обеспечить быстрое время нагрева, улучшенный контроль процесса и значительно меньшее масштабирование.Резистивный нагрев возможен, но довольно редко.
Сталь очень устойчива к охлаждению поверхности от окружающей среды во время процессов горячей и теплой ковки. Во время горячей штамповки инструмент смазывается, за очень немногими исключениями. Самая распространенная смазка — графитовая. Во время большинства процессов холодной штамповки смазочные материалы наносятся на заготовку в виде покрытия. Температура инструмента (штампа) редко бывает критической при производстве стальной поковки. В цехе нередко изготавливают продукт на инструментах, предварительно нагретых до температуры менее 300 ° F при ковке заготовки при 2350 ° F.По большей части стальные поковки устойчивы к широкому диапазону технологических условий.
Заключительные комментарииСтали — это класс материалов, которые легко поддаются ковке, и их часто выбирают клиенты, занимающиеся ковкой. Необходимо понимать поведение стали во время операции ковки, чтобы наилучшие из возможных компонентов были отправлены заказчику. В следующей статье этой серии мы продолжим обсуждение углеродистых и низколегированных сталей.
БлагодарностиПоддержка этой работы со стороны программы PRO-FAST приветствуется.Программа PRO-FAST реализуется специальной командой профессионалов, представляющих как Министерство обороны, так и промышленность. Эти товарищи по команде полны решимости обеспечить, чтобы кузнечная промышленность страны могла противостоять вызовам 21 века. Ключевые члены команды: группа по исследованиям и разработкам (DLA J339), отдел исследований и разработок в области логистики (DLS-DSCP) и Ассоциация кузнечной промышленности (FIA). Эта работа была первоначально подготовлена для курса FIA Theory & Applications of Forging and Die Design компанией Scientific Forming Technologies Corporation.
Соавтор доктор Чет Ван Тайн — профессор FIERF, факультет металлургической инженерии, Колорадская горная школа, Голден, штат Колорадо. С ним можно связаться по телефону 303-273-3793 или [email protected]. Соавтор Джон Уолтерс — вице-президент компании Scientific Forming Technologies Corporation, Колумбус, Огайо. С ним можно связаться по телефону 614-451-8330 или [email protected].
Эта статья представлена в сборнике «10 лет FORGE: 10 лучших статей кузнечной отрасли». Прочтите другие избранные статьи и проголосуйте за понравившийся!
Подробнее Содержание кузнечной промышленности
Три основных температуры ковки
Кузнечная промышленность имеет широкий спектр производственных процессов, позволяющих производить множество различных типов продукции.Кованые изделия, от крепежных изделий для аэрокосмической отрасли и автомобильной промышленности до оборудования и инструментов, можно найти практически везде, куда бы вы ни посмотрели. Ассоциация кузнечной промышленности предоставляет отличный краткий обзорный видеоролик о всех различных типах процессов ковки. Алюминий, медь, сталь и титан — самые популярные металлы, которые используются в процессе ковки. Несмотря на то, что существует несколько различных способов ковки металла, процесс, по сути, остается тем же. Для этого требуется нагреть кусок металла, а затем придать ему определенную форму.Для некоторых кованых деталей контроль температуры имеет решающее значение для достижения желаемых металлургических и структурных свойств вновь кованых деталей. Вот три основных температуры, которые необходимо измерить в процессе ковки.
1. Температура заготовки
На самом деле существует два типа температуры заготовки: одна выполняется внутри печи для заготовок (для периодического нагрева), а другая — перед входом в матрицу, чтобы убедиться, что деталь достаточно нагрета до того, как она попадет в матрицу.
1а. Измерение в печи
На кузнечной установке алюминиевые, латунные или стальные заготовки нагревают в печах перед загрузкой в штамп для формования. Заготовки могут быть большими или маленькими, а печь для заготовок может быть газовой или индукционной. В некоторых случаях нагревается и формируется только конец изделия, например, конец стержня или трубки. В остальных случаях нагревается вся заготовка. Эффективность процесса нагрева и консистенция формованного продукта зависят от хорошо контролируемой температуры предварительного нагрева заготовки.
При измерениях внутри газовой печи выбор длины волны имеет решающее значение для рабочих характеристик датчика. Для получения точных показаний инфракрасные датчики температуры необходимо фильтровать на длинах волн, которые видны сквозь пламя и побочные продукты горения без помех. Пирометры отношения обычно рекомендуются, так как они автоматически компенсируют изменение коэффициента излучения и могут допускать умеренный масштаб поверхности. Если у вас есть широкий допуск на температурную погрешность, можно использовать одноволновые пирометры, отфильтрованные на короткой длине волны, чтобы минимизировать чувствительность к изменению коэффициента излучения и масштабированию.
1б. Размер входа в матрицу
Инфракрасный термометр является важным инструментом при нагреве заготовки индукционным нагревателем или для окончательной проверки температуры перед тем, как заготовка будет вставлена в матрицу. Обратная связь по температуре необходима для обеспечения постоянной температуры заготовки, во избежание повреждения штампа и для обеспечения качественного производства формованных деталей.
Инфракрасный термометр наиболее эффективен, когда используется для измерения температуры во время цикла нагрева, а не просто для проверки после того, как заготовка уже покинула нагреватель.Иногда датчик может быть установлен так, чтобы смотреть в индукционную печь между обмотками катушки или через выходной порт печи. В других случаях может быть желательно вставить оптоволоконный зонд (непроводящая световая трубка) через боковую стенку индукционной катушки.
2. Температура штампа
Температура штампа для штамповки оказывает значительное влияние на консистенцию штампованной детали. Слишком горячая или слишком холодная матрица будет изнашиваться преждевременно, потребует излишка смазки для обеспечения правильного формования или предотвращения прилипания и повлияет на качество формованной детали.Если матрица слишком горячая, это может привести к расплавлению дефектов поверхности. Если матрица слишком холодная, могут возникнуть трещины на поверхности.
Измерение температуры штампа затруднено из-за прерывистого воздействия, прерывистого пламени, разбрызгивания смазки, а также вставки и удаления заготовки и поковки. Некоторые инфракрасные термометры Williamson поставляются с запатентованной технологией преобразования сигнала, которая позволяет датчику распознавать допустимые условия измерения. Используя эту уникальную функцию, пирометр измеряет только температуру матрицы.Воздействие пламени, смазки, заготовок и кованых деталей полностью исключено, и измеряется только температура штампа. Эта инновационная возможность обеспечивает простое и легкое измерение температуры матрицы.
3. Температура процесса
Инфракрасный термометр может использоваться для контроля температуры технологического процесса во время процесса штамповки для тех процедур ковки, когда металлическая часть подвергается наблюдению во время формования. Хотя формованная деталь не может быть видна во время процесса формования в закрытой штампе, ее можно рассматривать в процессе открытой штамповки, включая детали в форме молотка и кольца.
Температура формируемой детали имеет решающее значение для процесса ковки. Как только деталь вынимается из печи предварительного нагрева, она постепенно теряет тепло. Если деталь станет слишком холодной, она потрескается по мере формирования, и инструмент для деформации изнашивается преждевременно. Кроме того, температура детали может использоваться непосредственно для обратной связи по процессу, поскольку хорошо нагретая деталь может подвергаться большей деформации с каждым ударом, чем та, которая приближается к нижнему температурному пределу деформации.Следовательно, удар можно регулировать для оптимизации каждого удара в соответствии с температурой деформируемой детали.
Точно контролируя температуру на этих трех различных этапах процесса ковки, вы можете улучшить качество продукции, уменьшить количество брака и повысить эффективность процесса. Чтобы узнать больше о том, какая технология пирометра наиболее подходит для вашего приложения, загрузите наше бесплатное руководство по выбору длины волны.
Как кузнецы измеряют температуру своей кузницы и стали?
Независимо от того, какой металл вы пытаетесь ковать, процесс в основном один и тот же.Вам нужно нагреть металл до определенной температуры, при которой ему будет легко придать форму. Но как кузнецы измеряют температуру и узнают, когда их металл достаточно горячий, чтобы работать с ним?
Как кузнецы измеряют температуру своей кузницы или стали, с которой они работают? Раньше у кузнецов не было термометров, и для определения температуры им приходилось полагаться на цвет своего пламени и металл. Современные кузнецы используют такие технологии, как инфракрасные термометры (также известные как пирометры) и термопары, чтобы получить более точные показания температуры кузницы и металлов, с которыми они работают.
Контроль температуры имеет решающее значение при ковке многих металлов. Температура ковки изделия определяет его структурные и металлургические свойства. Из этой статьи вы узнаете, как кузнецы измеряют температуру, где они ее измеряют и какие инструменты используют.
Как кузнец измеряет температуру своей кузницы и металлаЕсть несколько различных методов и инструментов, которые кузнецы используют для измерения температуры.
На глазДо недавнего времени большинству кузнецов приходилось полагаться на цвет стали, с которой они работали, чтобы определить приблизительную температуру.
Даже при наличии новых технологий я все же рекомендую, чтобы начинающий кузнец просто выучил основной цвет, который нужно искать при работе с металлом, вместо того, чтобы полагаться на причудливые термометры.
Если вы когда-нибудь видели кузнеца за работой, то вы видели сталь, светящуюся различными оттенками желтого, красного и оранжевого цветов.Каждый цвет соответствует разной температуре металла.
- Сталь начинает светиться тускло-красным цветом при температуре около 1100 градусов по Фаренгейту (около 600 по Цельсию).
- Красный цвет усиливается примерно до 1500 F (800 C), когда он становится ярко-красным.
- Затем он начинает больше переходить в оранжевый цвет к тому времени, когда достигает 1700 F (925 C.)
- Наконец, цвет начинает меняться с оранжевого на желтый. При температуре около 2000 F (1100 C) сталь светится ярко-желтым светом.Значительно выше этой температуры, и сталь станет раскаленной добела и начнет плавиться при температуре около 2500 F (1300 C.)
Температура, необходимая для нагрева стали, на самом деле зависит от того, какой тип изделия вы делаете и какую задачу выполняете.
- Закалка стали обычно проводится при температуре от 450 F до 800 F. При этих температурах сталь приобретает светло-соломенный, коричневый, пурпурный и синий цвета.
- Ковка и формовка обычно выполняются при температурах от 1400 F до 2000 F. Кузнечная сварка выполняется при температурах выше 2000 F.
Современные кузнецы могут воспользоваться преимуществами новых технологий, чтобы получить более точное представление о температурах, с которыми они работают. Инфракрасные термометры или пирометры отлично подходят для безопасного измерения высоких температур, поскольку им не нужно соприкасаться с измеряемым объектом.
Обратной стороной является то, что может быть трудно найти пирометры, которые работают при более высоких температурах, хотя они могут быть удобны, если вы просто закаливаете, а не обязательно ковку.
Как работают пирометрыКаждый объект излучает инфракрасную энергию. Чем горячее объект, тем больше ИК-энергии он выделяет. Пирометры могут обнаруживать эту энергию и использовать ее для определения температуры.
Существует множество различных инфракрасных технологий для измерения различных длин волн и температурных диапазонов.
SW (коротковолновый) — этот тип рекомендуется для измерения температуры стали, титана или меди внутри печи. Поскольку печь излучает собственное тепло, это может лишить вас способности точно измерять температуру вашего металла с помощью некоторых других типов ИК-датчиков.
LW (длинноволновый) — Обычно это самые дешевые пирометры, которые вы можете найти. Они универсальны и могут действительно эффективно измерять температуру ниже 100 ° C (200 ° F).) По этой причине они нам как кузнецам малопригодны.
TC (двухцветный) — Эта технология подходит для стали или титана, если она не имеет слишком большого количества окалины или поверхностного окисления.
DW (две длины волны) — лучше подходят для стали или титана, где присутствует значительное количество окисления поверхности или окалины. Они также более терпимы к оптическим препятствиям и перекосам, чем технология TC.
МВт (многоволновой) — подходит для нержавеющей стали, цинка, меди и алюминия.
Использование термопарыТермопара может выдерживать высокие температуры и входит непосредственно в печь или обжиговую печь, чтобы вы знали, с какой температурой вы работаете.
Если вы используете термопару, вам также понадобится ПИД-регулятор, который будет отображать температуру на экране.
Что такое ПИД-регулятор? Это означает пропорционально-интегрально-производный регулятор. Что, черт возьми, это значит? Не беспокойтесь об этом … это все очень научные вещи, которые вам не нужно знать.Все, что вас волнует, это то, что это дает вам контроль и последовательность над вашей кузнечной печью.
Для кузнечной печи или кузницы вы, скорее всего, захотите использовать термопару типа K. Это самый распространенный вид термопар. Они надежны, точны, имеют широкий диапазон температур и относительно недороги. С керамическим изолятором они должны выдерживать температуру до 2300 F.
Когда кузнецу следует измерять температуру? Температура заготовкиСамо собой разумеется, что вы захотите измерить температуру вашей заготовки или большого куска стали или железа, с которым вы работаете.В конце концов, вся причина использования тепла заключается в том, чтобы нагреть металл настолько, чтобы с ним можно было легко работать.
Возможно, вы захотите измерить температуру вашей заготовки внутри печи, чтобы знать, когда она достаточно горячая, чтобы начать работу.
Что еще более важно, вам нужно будет следить за температурой вашей стали, когда вы с ней работаете. Иногда это называют «рабочей температурой». Когда он начнет остывать, вам станет труднее формировать его и манипулировать им, и вам, возможно, придется снова положить его в печь, чтобы снова немного нагреться.С хорошо нагретым куском стали легко работать, но каждый удар может становиться все труднее и труднее, поскольку он начинает терять тепло.
Лучше всего дать стали остыть в течение 20 или 30 секунд после того, как вы достали ее из печи, прежде чем проверять ее температуру. Если вы используете квадратный или прямоугольный кусок металла, углы могут нагреваться быстрее и горячее, чем остальной металл, и примерно полминуты будет достаточно времени, чтобы это нормализовалось.
При ковке критически важно поддерживать нужную температуру стали.Если ваша деталь остынет, она может потрескаться, пока формируется. Это ослабит и деформирует все, что вы делаете, что в дальнейшем приведет к преждевременному износу.
В кузницеВам нужно знать температуру вашей печи или кузницы, чтобы упростить нагрев металла до нужной температуры.
Если вы можете довести кузницу до постоянной температуры, тогда отпадает необходимость в измерении температуры вашей стали после ее выхода.Поместите сталь в кузницу на достаточно долгое время, и она нагреется до той же температуры.
Термопары чаще используются для измерения температуры внутри кузниц, поскольку они могут давать непрерывное считывание.
ЗаключениеСамый простой способ узнать, какой температуре находится кусок стали, — это просто посмотреть, какого цвета он светится. Когда сталь начинает приближаться к температуре ковки, она начинает светиться красным, затем оранжевым и, в конечном итоге, желтым и белым, когда температура становится все выше и выше.
Для более точных измерений температуры можно использовать такие инструменты, как инфракрасные термометры и термопары.
Точный контроль температуры на различных этапах процесса ковки имеет решающее значение для его успеха. Работа с металлом при правильной температуре улучшает качество продукции, делает процесс более эффективным и помогает уменьшить количество брака.
Связанные вопросы Q: Могу ли я использовать любой ИК-термометр для измерения температуры моей кузницы и металла, с которым я работаю?
А: Нет.Большинство обычных инфракрасных термометров (также называемых пирометрами) не измеряют температуру, достаточно высокую для того, что нам нужно измерить при кузнечном деле. Вам понадобится пирометр, специально разработанный для измерения более высоких температур. В идеале 2000 F или выше.
Q: Что такое закалка чугуна или стали и почему кузнецы это делают?
A: Закалка — это быстрое охлаждение куска металла. Обычно это делается путем погружения горячего металла в масло или воду. Есть две причины, по которым кузнецы закаливают готовые металлические изделия.Он упрочняет сталь и является первым этапом термической обработки куска металла перед его отпуском. Закалка также обеспечивает локальное охлаждение и предотвращает перегрев или выгорание более тонких деталей металлического изделия.