Технология художественной ковки металлических изделий

Особенности технологии ковки

 

Технология обработки металла путем ковки состоит из ряда способов, выбор которых напрямую зависит от характеристик металла и специфики задания, поставленного перед мастером художественной ковки металла.

Художественную ковку металла можно смело назвать искусством, у которого есть свои проверенные временем приемы и технологии.

Технология ковки включает в себя различные методы, требует применения инструментов, которые используются в строгой последовательности.

В общих чертах основные операции, которые составляют ковку металла, можно свести к следующим:

1. Осадка заготовки.
2. Вытяжка заготовки.
3. Рубка изделия.
4. Разрубка изделия.
5. Проделывание отверстий на заготовке.
6. Гибка изделия.
7. Скручивание.
8. Нанесение орнамента.
9. Набивка рельефа на металлическом полотне.

Рассмотрим вышеназванные операции ковки металла поочередно и более детально.

Осадка заготовки из металла

Осадка и высадка металла: а. осадка цилиндрической заготовки; б,в. высадка верхней и нижней частей заготовки; г. высадка конца плоской заготовки; д. высадка средней части заготовки; е. высадка головки в гвоздильне.

Применение осадки необходимо для увеличения на определенном участке изделия величины поперечного сечения за счет его высоты.

Существует два вида осадки: локальная и полная. При проведении локальной осадки происходит деформация определенного участка заготовки, а при полной осадке деформации подвергается весь кусок металла. В зависимости от того, какой тип осадки выбран, производится соответствующий нагрев изделия – локальный или полный.

Как правило, осадка используется при таких обстоятельствах:

1. Чтобы получить отдельные уплотнения поковки (путем осадки периферии или центральной части) при изготовлении украшающих элементов с переменным сечением. К примеру, при ковке растительных орнаментов необходимо делать уплотнения на побегах, ягодах, плодах и пр.
2. Подготовка материала перед операцией загибания под определенным углом; осадка в этом случае необходима для компенсации требуемого материала для формирования угла.

После проведения осадки заготовка проходит дополнительную обработку с помощью обжимов и подбоек.

Осадка проводится следующим образом: металл необходимо нагреть, привести в вертикальное положение, установив на наковальне, и бить по его верхнему концу кувалдой или ручником. По высоте заготовка не должна превосходить более чем в два раза свой диаметр, в противном случае металл может изогнуться. Если размеры поковки не дают возможности бить по ней кувалдой, осадку осуществляют путем ударения заготовки о наковальню.

В процессе осадки очень важно, чтобы изделие было прямым, а его концы были сбиты под прямым углом.

Устройство тисков, которые используются для осадки металла.

Чтобы провести осадку изделия на небольшом участке с некоторой разницей в сечении, необходимо опустить нагретый металл в воду, за исключением того места, где будет произведена осадка. Эту манипуляцию нужно проводить как можно быстрее, нельзя долго держать металл, опущенным в воду. Этот метод используется для изготовления крупных гвоздей и болтов.

Некоторые мастера художественной ковки производят осадку концов материала таким образом: нагретая часть загибается под прямым углом, после чего молотком бьют по загнутому участку с торцевой стороны. При этом нельзя допустить формирования складки на загнутой части. Этим способом успешно пользуются в процессе горновой сварки.

Также осадку периферии изделия можно осуществлять при помощи тисков: нагретую поковку зажимают в тисках таким образом, чтобы над губами стояла рабочая область металла. Эта процедура тоже требует скорости, так как нагретый металл, зажатый в тисках, моментально стынет от соприкосновения с инструментом.

Рассмотрим случай с длинной заготовкой, когда осадку необходимо производить по центру металлического изделия. Вышеназванные способы осадки в этом случае использовать нельзя. Нужно выгнуть металл в области осадки и придать ему Z-образную форму, после чего сделать удар поверх изгиба. Когда осадка завершена, заготовке придают прежнюю форму.

Технология проведения вытяжки поковки

Вытяжка металла: а. на ребре наковальни; б. при помощи задка кувалды; в. на подбойке; г. на парной подбойке; д. с верхней подбойкой; е. при помощи гладилки; ж. в оправках.

Операция вытяжки металла используется с целью увеличения длины изделия при одновременном уменьшении площади поперечного сечения.

Производится вытяжка заготовки следующим образом. Нагретый металл укладывается на наковальню, где вытягивается под ударами молотка или кувалды. Потом поворачивают изделие на 90 градусов и бьют по выпуклости от первого удара. Проделав еще несколько таких циклов, кузнец постепенно вытягивает металл.

Главным условием при осуществлении вытяжки является соблюдение квадратной формы поперечного сечения металлической заготовки.

Чтобы ускорить процесс вытяжки, можно осуществлять ковку на рог наковальни. Тогда изделие будет вытягиваться между парой выпуклостей, что ускоряет увеличение длины изделия.

Существует другой способ вытягивания заготовки – при помощи раскатки или разгонки. Как правило, раскатка имеет полукруглую форму. Направление вытяжки будет зависеть от того, как располагается раскатка на металле – поперек или вдоль.

Вытяжку на конце выполняют для изготовления светцов, жиковин, гвоздей.

Операции рубки, разрубки и обрубки металлических заготовок

Операции рубки: а. отрубка при помощи зубила; б. отрубка при помощи зубила и подсечки; в. разрубка отщепов в тисках; г. продольная разрубка; д. вырубка (просечка).

Рубку заготовки производят затем, чтобы разделить ее на элементы. Чтобы металл разрубить, его необходимо нагреть до температуры темно-красного каления, положить на наковальню и, приставив специальное зубило, прорубить приблизительно на 75 процентов толщины. После этого изделие переворачивается и рубится зубилом, на этот раз до конца.

Если вы при рубке работаете с горячим толстым металлом кузнечными зубилами, то не забывайте время от времени охлаждать инструмент, поскольку при длительном соприкосновении с раскаленной металлической заготовкой лезвие зубила может опуститься. Потом, чтобы вновь работать инструментом, с него нужно убрать посредством легкого постукивания водяные капли.

Проведение разрубки (не путать с рубкой) позволяет только надрубить металлическое изделие. Такая операция очень часто используется художниками-кузнецами при ковке. Прорубленные части впоследствии вытягиваются, закручиваются, подвергаются разным приемам ковки и в итоге приобретают вид цветов, листиков и завитков. Особенно популярна операция разрубки для производства светцов, жиковин и пр.

Заготовка разрубается только с одной, лицевой стороны. Сперва выполняются легкие удары, чтобы разрубалась только канавка. Заготовка должна быть слабо нагрета, что даст возможность не спеша раскраивать изделие. Когда заготовка раскроена, металл нагревают до высоких температур и одним резким ударом прорубают.

Обрубка используется для того, чтобы снять слой металла по наружному контуру. Это действие еще называют обсечкой. К ней часто прибегают в процессе ковки сложных декоративных форм: жиковин, накладок и пр.

Процесс вырубки является аналогичным обрубке, только при этом металл отделяется по внутреннему контуру. При выполнении этих приемов используются полукруглые, угольные, прямые и другие кузнечные зубила.

http://youtu.be/ezdpKqWJnq4

Пробивка отверстий, гибка и закручивание

Чтобы проделать отверстие в металлической заготовке, его необходимо пробить. Эта манипуляция производится в условиях высокой температуры. На участок, в котором планируется отверстие, монтируется бородок (пробойник), затем наносятся удары такой силы, чтобы пробойник вошел на 75 процентов толщины заготовки.

Пробивка отверстия в изделии: 1. Предварительная пробивка. 2. Переворот заготовки. 3. Окончательная пробивка.

Часть заготовки, где будет делаться отверстие, нужно положить на наковальню четко над ее круглым отверстием. Если оно не подходит по размеру (очень мало), тогда применяют отверстие в форме квадрата. После первых ударов под пробойником в нижнем слое заготовки наблюдается выпучивание. После этого изделие передвигается на лицевую сторону наковальни, при этом пробойник не вынимается, и производится небольшой силы удар по пробойнику. На выпуклом месте должен остаться четкий след того участка, в котором нужно установить пробойник для второго раза. Пробойник извлекается, затем изделие переворачивается и остуженный водой пробойник устанавливается точно на возвышение над отверстием, полученным после первых ударов. Необходимо учесть, что для этой работы нужно, чтобы у пробойника была конусообразная рабочая часть. Получаемое отверстие по размеру немного меньше диаметра пробойника. После этого в дырочку монтируют оправку такого же диаметра.

Гибка изделия под прямым углом: 1. На наковальне. 2. На образной оправке. 3. На скобе. 4. На выступе. 5. На вилке. 6. На плите со съемными штырями.

Чтобы полученное отверстие в заготовке имело форму квадрата, применяют нижнюю часть подкладки, удерживающей квадрат во время удара. Для формирования отверстия большого сечения используют рог наковальни: изделие прорубается, разводится самой большой оправкой, нагретое насаживается на рог наковальни и проковывается ручником.

При формировании отверстий могут применять секач, лезвие которого будет не прямым, а выгнутым.

Гибка поковки производится затем, чтобы придать изделию изогнутые очертания. Гибка толстых слоев металла подразумевает искривление исходной формы и величины поперечного сечения в области изгиба, тогда как при изгибании тонких заготовок этим можно пренебречь. Для устранения утяжки и искривления формы нужно перед тем, как начинать гибку, сделать осадку рабочей области. Заготовка будет утягиваться тем больше, чем меньше радиус закругления и чем больше угол сгиба. Посредством правки устранить утяжку нельзя, но можно вернуть путем проглаживания и правки исходную форму поперечного сечения.

Есть несколько типов гибки поковки:

1. 

   Гибка изделия по радиусу: 1. На роге наковальни. 2. В приспособлении. 3. В вилке. 4. В вилке (с молотом). 5.На радиусной вставке. 6. На спирали с приподнятой центральной частью. 7. На оправке. 8. На клине.

   Гибка под прямым углом с отсутствующим радиусом округления; выполняется в тисках. Нагретый металл сгибается на наковальне, зажимается тисами, затем происходит удар по торцу заготовки. В области сгиба наблюдается осадка материала (уплотнение), запас которого понадобится для выправления сгиба.

2. Гибка с углом. Проводится на ребре наковальни с нагретой областью сгиба. Металл монтируется таким образом, чтобы предполагаемое на нем ребро гибки соотносилось с лицевым ребром наковальни, после чего сверху прижимается кувалдой. Бьют ручником не по задней части изделия, а поближе к ребру.

Операция закручивания предназначена для того, чтобы развернуть один фрагмент заготовки относительно другого вокруг одной оси.

Возможны два способа закручивания:

1. Фрагмент изделия закручивается на угол до 180 градусов. Операция проводится на роге наковальни на шпераке при помощи ручника. Если заготовки имеют незначительный размер – при помощи круглогубцев.
2. Фрагмент заготовки закручивается несколько раз на 360 градусов. Относительно тонкие изделия закручиваются парой кузнецов: они вращают заготовку в противоположные стороны, захватив ее с обоих концов клещами. Для закручивания толстых изделий применяются вороток и тиски. Вилкой удобно фиксировать широкие ленты поковки.

В процессе скручивания металл должен нагреваться до температуры ярко-красного каления, иначе операция потребует гораздо больше усилий от мастера, а само изделие может деформироваться.

Отделка, нанесение изображения, набивка фактуры

Художественная ковка подразумевает обязательное наличие отделки изделия, нанесения орнамента и набивки фактуры.

http://youtu.be/eO3dqHbirkc

Отделка или выглаживание может иметь место только тогда, когда работы по ковке основной формы заготовки уже завершены. Отделка необходима, чтобы придать изделию законченный вид. Технология ковки такова, что после молотка на поверхности металла всегда остается определенная волнистость. Помимо этого заготовка может выглядеть неряшливо. Отделка осуществляется посредством гладилок разнообразной формы.

Операцию следует осуществлять при темно-красном нагреве металла, передвигая гладилку по заготовке и нанося по ней удары кувалдой.

Далее следует нанесение орнамента или изображения. Используя зубило, при низкой или высокой температуре на полотно изделия можно нанести насечки, узоры, штрихи. Рисунок наносится на относительно плоские поверхности поковки.

Завершающим этапом художественной поковки выступает набивка фактуры. Технология набивки подразумевает использование специальных пуансонов или подбоек.