Художественная ковка > Статьи> Художественная ковка.Инструменты и приспособления для ковки

Инструменты, которыми приходится пользоваться кузнецу, делятся по своему назначению на опорные, ударные, зажимные, подкладные, захватывающие, мерительные и вспомогательные.

Опорные инструменты: основные наковальни, небольшие наковальни для мелких изделий и шпераки.

Современные наковальни изготовляют из стали 45Л методом литья. Наиболее удобна и универсальна в работе двурогая наковальня (рис. 32). Верхняя горизонтальная плоскость 1 называется лицом, или наличником, на ней выполняются все основные кузнечные работы. Поверхность лица термообрабатывается до твердости 45—50 HRC и шлифуется. Боковые грани наковальни должны образовывать с лицевой поверхностью угол 90°, а ребро должно быть довольно острым и не иметь сколов и заминов. На ребре проводят гибку изделий, раздачу материала, а также другие вспомогательные операции.

Конический рог 7 предназначен для гибки полос и прутков, а также раскатки и сварки кольцевых заготовок. В некоторых типах наковален имеется промежуточная прямоугольная площадка 8 между рогом и лицом, которая не закалена и предназначена для рубки на ней заготовок.

С противоположной стороны от рога расположен хвост 3, представляющий собой консольную прямоугольную пирамиду, он предназначен для гибки и правки замкнутых прямоугольных заготовок. В хвосте имеется квадратное отверстие 2 размером 35x35 мм, которое используется для установки подкладного инструмента (нижняков) и других приспособлений. Около конического рога располагается круглое отверстие Д15 мм. В некоторых типах наковален делаются два круглых отверстия разных диаметров. Снизу у наковальни имеются лапы 6, за которые она крепится специальными скобами 4 к чурбану — стулу 5 или металлический подставке. В качестве стула обычно используют массивный деревянный чурбан или пень от дуба, клена или березы диаметром 500—600 мм. Можно набирать стул и из отдельных частей, стягивая их железными обручами. Когда нет возможности подобрать необходимый чурбан, то можно использовать металлическую или деревянную бочку, внутрь которой набивают песок, глину, землю, хорошо утрамбовывают, а сверху кладут деревянную прокладку и на нее устанавливают наковальню.

Большое внимание следует уделить установке стула, он должен стоять вертикально и не вибрировать во время работы. Стул закапывают на глубину не менее 0,5 м, а землю вокруг него хорошо утрамбовывают. Верхний торец стула можно закрыть кровельным железом, что предохранит его от обгорания при попадании окалины или горячих обрубков заготовки. Высота стула зависит от роста кузнеца и составляет 600—700 мм от уровня пола, а точнее — должна доходить до кончиков слегка согнутых пальцев стоящего кузнеца.

При легком ударе по хорошей наковальне раздается высокий, чистый звук, а молоток при ударе отскакивает от нее со звоном.

Наковальии-шпераки

Для мелких работ кузнецы применяют наковальни небольших размеров и массы или специальные наковальни-шпераки (рис. 33), которые устанавливают четырехгранным хвостовиком в квадратное отверстие основной наковальни. Некоторые шпераки имеют удлиненную вертикальную стойку и вбиваются заостренным концом в деревянный чурбан или землю. Изготовляют шпераки методом ковки из углеродистой стали 45—50 с последующей закалкой рабочей поверхности до твердости 40—47 HRC.
Ударный инструмент

К ударным инструментам относятся молотки: ручники, боевые молоты и кувалды. Ручник — основной инструмент кузнеца, с помощью его он кует небольшие изделия. Кузнеца, работающего без помощников, называли «одноруким», кующим в одну руку. Ручники имеют массу 0,5—2 кг, но бывают и до 4—5 кг (рис. 34). Для управления процессом ковки при работе с молотобойцами кузнецы применяли ручники с легкой головкой, шарообразной формой задка. Для ковки изделий кузнецы применяют ручники с тяжелой головкой с клиновидным продольным и поперечным задком. Эта форма довольно универсальна, так как кроме работы бойком кузнецы работают и задком — разгоняя металл. Головки ручников выковывают из углеродистых и легированных сталей (стали 45,50, 40Х), бой и задок термически обрабатывают до твердости 48—52 HRC.

Рукоятки делают из тонкослойных пород дерева: граба, кизила, клена, березы, ясеня, рябины длиной 350—600 мм. Рукоятка должна быть без трещин и заусенцев, удобно лежать в руке.

Рис. 34 Ручники и молоты: 1 — ручник с продольным задком; 2 — ручник с поперечным задком; 3 — ручник с шаровидным задком; 4 — молот с односторонним клиновидным задком; 5 — молот с поперечным двусторонним задком; 6 — молот с продольным двусторонним задком; 7 — кувалда; 8 — клин заершенный

Боевые молотки — тяжелые двуручные молоты массой 10—12 кг. Головки боевых молотков бывают трех типов: с односторонним задком, с двусторонним продольным и поперечным задком. Бой молотка предназначен для основной ковки, а верхний клиновидный задок для разгона металла вдоль и поперек заготовки. Головка молота куется из стали 45, 50, 40Х, У7, твердость боя и задка 48—52 HRC на глубину 20—30 мм. Рукоятка молота изготовляется из тех же пород дерева, что и ручника, длина рукоятки подбирается в зависимости от роста молотобойца и массы головки молота и равна 70—95 см.

Работа кузнеца с молотобойцами (одним или двумя) проводится при ковке крупных изделий и называют кузнеца «двуруким» или «трехруким».

Кувалда — тяжелый молот до 16 кг с плоскими бойками применяется при тяжелых кузнечных работах, где требуется большая ударная сила. Ударные инструменты должны быть максимально надежны. Особое внимание уделяется креплению рукоятки с головкой. Отверстие в головке молота — всад, куда вставляется рукоятка, должны быть эллипсовидной формы и иметь уклон от середины к боковым граням 1:10. Это обеспечивает надежное ее крепление после забивки клина и облегчает насаживание головки на рукоятку. Практика показала, что самые надежные — металлические «заершенные» клинья, которые входят на глубину, равную 2/3 ширины головки молота; забивать клин следует наклонно к вертикальной оси. Это позволяет распирать древесину в двух плоскостях.

Удары боевыми молотами подразделяются на три вида: локтевые или легкие, плечевые или средние, навесные — сильные, когда молот описывает в воздухе полный круг. Такими сильными навесными ударами молотобойцы работают при ковке большой массы металла и кузнечной сварке массивных частей.

Подкладные инструменты (рис. 35)

Подкладной инструмент делится на три группы:

I. Инструмент, который устанавливают под молот или ручник;

II. Инструмент, устанавливаемый на наковальню;

III. Парный инструмент.

К подкладному инструменту относится массивная плита из стали размером 300x400 мм и высотой 150— 200 мм, по четырем боковым граням которой имеются углубления разнообразной формы и высоты: полукруглые, треугольные и т.д. Эта плита применяется при ковке различных фасонных элементов вместо подкладных штампов. На торцевых поверхностях этой плиты имеются сквозные круглые, квадратные и фасонные отверстия различных размеров, которые служат для пробивки разнообразных отверстий на изделиях. В больших кузницах, где изготавливают садовые ограды, балконные решетки и другие крупные изделия, должна быть стальная или чугунная большая плита — правило — толщиной 50—200 мм и в плане 1,5x3 м с ровной, гладкой поверхностью. Она устанавливается на специальных металлических козлах в центре кузницы. В этой плите должны быть сквозные отверстия для установки штырей, болтов и других различных приспособлений для фасонной гибки профилей, сборки конструкций и других технологических операций.

Рис. 35. Подкладные инструменты: 1 — раскатка, 2 — гладилка с цилиндрической поверхностью, 3 — гладилка с квадратной поверхностью; 4 — гладилка с однс сторонней прямоугольной поверхностью, 5 — гладилка с увеличенной поверхностью, 6— пробойник; 7— фасонное зубило; 8 — зубило для продольной рубки, 9 — зубило для поперечной рубки; 10 — конический прошивень, 11 — цилиндрический прошивень; 12 — след рабочих поверхностей гладилок 3, 4, 5

Весь подкладной инструмент I группы должен иметь рукоятки из дерева или толстой проволоки. Заметим, что рукоятки подкладного инструмента забивают во всад головки и не расклинивают, чтобы вибрация и удары через рукоятку не передавались на руку кузнеца. Проволочную рукоятку закручивают вокруг головки в горячем состоянии.

Зубило кузнечное — для рубки заготовок в горячем или холодном состоянии. Головка зубила состоит из трех частей: выпуклой поверхности, по которой наносятся удары молотом; средней части с отверстием — всадом для установки рукоятки; ножа — основной части, которая прорубает металл. Для холодной рубки угол заточки составляет 60—70°, для горячей — 15—30°. Изготавливают зубило из высокоуглеродистых сталей У7, У8, легированных 6ХС или сталей 45; 50. Форма ножа зубила может быть прямой, имеющей кривизну в горизонтальной плоскости или в двух плоскостях. Зубило с прямым ножом используют для поперечной рубки и продольной. Нож зубила для поперечной рубки расположен параллельно, а нож зубила для продольной рубки — перпендикулярно к оси рукоятки.

Односторонняя заточка зубила делается в том случае, когда требуется получить изделие с прямым торцом, т.е. без уклона, если допускается уклон или нужно дать фаску, то применяется зубило с двусторонней заточкой» Зубила с радиусным ножом применяются для вырезки из листового металла различных криволинейных элементов типа цветов, листьев и т.п. Зубила с фасонным боем применяются дли вырубки из изогнутых заготовок криволинейных контуров. В зависимости о размеров изделий и вырубаемых рисунков необходимо подбирать нужное по размеру зубило. Рисунок орнамента на поковку наносится зубилом с притуплённой режущей кромкой. При работе зубилом под заготовку подкладывают прокладку из железного или медного листа, что предохраняет лицевую часть наковальни от повреждения, а лезвие ножа от затупления. Отрубать заготовки можно на незакаленной площадке наковальни, т.е. около конического рога. Следует помнить, что первые и последние удары по зубилу наносят слабые. Первые — чтобы зубило плавно врезалось в заготовку, а последние — чтобы отрубаемая часть не отлетела и не поранила кого-либо.

Пробойники используются для пробивки отверстий, углублений в поковках и листовых заготовках. Пробойник состоит из трех частей. Удар наносится по верхней части пробойника — головке; средняя часть пробойника с отверстием — всадом для рукоятки, рабочая часть называется бородкой. Сами бородки делаются конусными, что облегчает их выход из формы при изготовлении и позволяет получать отверстия различного диаметра или размера в зависимости от глубины пробоя в металл.

Пробойники изготавливают из стали 40, 45, У7, 6ХС с твердостью рабочей части 45—50 HRC на длине 30 мм и твердостью верхней части головки 30—40 HRC.

Для пробивки отверстий в толстых кованых изделиях применяют прошивки и специальные пуансоны, которые, в отличие от пробойников, не имеют рукояток, а удерживаются клещами. В головках молотков и кувалд отверстия имеют овальную форму, имеют двустороннюю конусность, которая образуется при пробивке отверстий с помощью овально-конических прошивней. Вначале отверстие продавливают с одной стороны заготовки, а затем переворачивают на 180° и прошивают отверстие с другой стороны. Подобным образом прошивают овальные цилиндрические отверстия в головках подкладного инструмента — пробойниках, гладилках, раскатках и др.

Из кузнечного опыта известно, что для обеспечения извлечения прошивня из пробиваемого отверстия в предварительно помеченное углубление насыпают немного мелкого угля и возникающие при прошибе газы как бы выталкивают инструмент.

Гладилки предназначены для выравнивания шероховатостей на поверхности поковки после обработки ее молотом. Гладилки имеют плоские и полукруглую рабочую поверхность различных форм и размеров. Большие плоскости выравнивают гладилкой с квадратной рабочей поверхностью размером ЮОх 100 мм, а для небольших площадей берут гладилки размером 50x50 мм или с прямоугольной поверхностью. Гладилки с цилиндрической поверхностью применяют при выглаживании гантелей и радиусных поверхностей, подбирая соответствующий размер. Материал гладилок сталь 40, 45, 50. Твердость поверхности 40—50 HRC, а твердость верхней части головки 30-40 HRC.

Раскатки (надавки) предназначены для ускорения раздавливания металла вдоль или поперек оси, а также для выбивания цилиндрических пазов на заготовках.

Рис.36 Подкладной инструмент второй группы: 1, 3, 4, 5— специальный инструмент; 2 — конус, 6 — вилка; 7 — подсечка

Подкладной инструмент II группы (рис. 36) имеет хвостовик квадратного сечения, который вставляется в соответствующее гнездо наковальни. Подсечки используют для рубки заготовок или отрубки ее частей с помощью ручников. Кузнец заготовку накладывает на нож подсечки и, ударяя по ней ручником, отрубает необходимую часть, но не до конца, чтобы не испортить лезвие подсечки. Поэтому проводят глубокую подрубку заготовки, а окончательно разделяют части заготовки на краю наковальни легким ударом ручника. Материал подсечки сталь 50 с твердостью рабочей поверхности 50—55 HRC. Лезвие затачивается под углом 60°.

Конусные оправки предназначены для расширения отверстия в поковке, раздаче колец и выполнения гибочных операций.

Вилки предназначены для гибки и завивки заготовок.

Оправки — для ковки уклонов, гибки и кузнечной сварки звеньев цепи. Парный подкладной инструмент III группы (рис. 37). Предназначен для повышения производительности труда кузнецов и улучшения форм поковок. Инструмент состоит из нижняка (нижнего инструмента), который хвостовиком квадратного сечения вставляется в квадратное отверстие наковальни, и верхняка (верхней части инструмента), имеющего рукоятку для держания.

К этой группе относятся парные обжимки, для придания предварительно откованной заготовке правильной цилиндрической, прямоугольной или многогранной формы, и подбойки, предназначенные для расплющивания (раздачи) металла как продольного, так и поперечного. Для работы используются подбойки различных радиусов рабочей части от 8 до 30 мм. Специальные художественные работы выполняются с помощью обжимок — штампов сложных форм рельефов. Материал обжимок, подбоек и штампов стали 45, 50, У7. Твердость рабочих частей 45—50 HRC, а верхней ударяемой части — 30—40 HRC.

Рис. 37 Подкладной инструмент третьей группы: а — обжимки: 1 — шестигранные; 2 — цилиндрические; 3 — квадратные; 4— подбойка; б — гвоздильни; в — кузнечные формы

Гвоздильня со шляпочными молотками предназначена для высадки головок различной величины и формы гвоздей, болтов и заклепок. Сама гвоздильня представляет собой отдельную форму с рукояткой или специальную плиту с отверстиями. Для придания головке гвоздя, болта или заклепки нужной формы (сферы, призмы, шестигранника и т.д.) применяют шляпочные молотки. Гвоздильни изготовляют ковкой из сталей 45, У7, У7А и термообрабатывают на твердость 45—50 HRC.

Захватывающие инструменты (рис. 38).
К этому классу относятся различного вида клещи. Они предназначаются для вынимания нагретых заготовок из горна и удерживания их во время ковки. Клещи состоят из двух клещевин, соединенных заклепкой; головная часть клещей с губками предназначена для захвата заготовки, задняя часть является рукояткой. По форме губок клещи делятся на продольные, поперечные, продольно-поперечные и специальные. Кузнечные клещи должны быть по возможности легкими с пружинящими рукоятками, а для надежности во время работы рукоятки клещей стягиваются специальным кольцом — шпандырем. Длина кузнечных клещей составляет 300—1500 мм, материал — сталь 15, 20, 25. Заготовка должна быть плотно захваченной клещами. Но если этого не происходит, необходимо подогнать губки по форме. Для этого губки клещей нагревают в горне, зажав ими заготовку, и обжимают их ударами ручника или молота. Клещи, хорошо подогнанные, значительно повышают производительность труда и снижают травматизм.

Рис. 38 Виды кузнечных клещей: 1 — рукоятка; 2 — зажимное кольцо (шпандырь); 3 — заклепка; 4 — губки; 5 — заготовка; 6 — продольно-цилиндрические; 7 — продольно-прямоугольные; 8 — поперечно-прямоугольные; 9 — угольные; 10 — кольцевые; 11 — для топоров; 12 — тавровые; 13 — для захвата цилиндра изнутри; 14 — прутково-поперечные

Зажимные инструменты (рис. 39) предназначены для зажима нагретых и холодных заготовок перед гибкой, осадкой, высадкой и другими операциями. Это — различные струбцины, стуловые тиски. Крепятся тиски мощными шурупами, болтами или заклепками к основной опоре слесарного верстака или на отдельном стуле — пне, надежно закрепленном к полу. Верхний уровень губок находится на высоте 900—100 мм от пола. Для увеличения жесткости крепления нижний стержень крепится к стулу или стойке. Губки стуловых тисков отливаются из сталей 35Л, 45Л или отковываются из сталей 20, 25.

Рис. 39. Стуловые тиски: 1 — неподвижная губка; 2 — крепежная планка; 3 — нижний стержень; 4— шарнир; 5— рукоятка; 6— пружина; 7— подвижная губка

Контрольно-измерительные инструменты (рис. 40) необходимы для измерения заготовок и поковок как в процессе ковки, так и после окончания обработки и охлаждения. Универсальный мерительный инструмент — стальная линейка для измерения линейных размеров. Применяются различные линейки 250, 500, 1000 мм; стальной металлический метр применяется для тех же целей, что и линейка, но для компактности он состоит из отдельных звеньев, соединенных шарнирно. Точность измерения такой линейкой и метром составляет 0,5 мм.

Штангенциркуль предназначен для линейных замеров, как наружных, так и внутренних, и измерения диаметров заготовок и поковок с помощью малых губок и использования глубиномера 5. Точность измерения штангенциркулем составляет ОД мм. Десятые доли миллиметра определяются с помощью шкалы нониуса 6.

Угломеры и угольники предназначены для измерения угловых размеров. Широко используются в кузнечном деле угольники с постоянными углами 30, 60, 90°.

Рис. 40 Контрольно-измерительные инструменты: I — штангенциркуль: 1, 2 — малые губки для измерения внутренних размеров; 3— стопорный винт, 4— подвижная рамка; 5 — глубиномер; 6 — нониусная шкала; 7— подвижная губка; 8— неподвижная губка; II — циркули: 9, 10— нутромеры; 11 — кронциркули

Кронциркули и нутромеры служат для измерения наружных и внутренних линейных размеров, а также диаметров заготовок и поковок. Некоторые типы кронциркулей и нутромеров оснащены измерительными шкалами. Большинство этих инструментов применяется для контроля размеров заготовок во время ковки посредством предварительной настройки по линейке на определенные размеры. Для большей точности определения размеров и надежности в работе на кронциркулях устанавливаются регулировочные винты.
Кроме перечисленных инструментов используются шаблоны и калибры — гребенки, представляющие собой стальную удлиненную пластину с вырезами по сторонам, причем каждый вырез делается шире указанного на нем размера на 1% с учетом теплового расширения стали.

Перечислить все инструменты и приспособления, которые необходимы для работы, невозможно, потому что мастер сам в процессе работы изготовляет инструмент нужный для ковки какого-либо изделия.

Вспомогательный кузнечный инструмент (для ухода за горном): угольная лопата — для подсыпания угля и удаления из горнового очага шлаков и других продуктов горения (совочек, припаянный к рукоятке); кочерга для подгребания угля к очагу во время горения и очистки гнезда от шлака; изготовляется из прутка диаметром 12— 16 мм, а конец ее расковывается до ширины 20—35 мм; пика для очистки фурмы, для пробивки спекшегося угля (корки); метелка из стальной проволоки для очистки очага от мелкой угольной и шлаковой пыли и мусора; брызгало для смачивания угля при спекании (корки или шапки) над очагом; для изготовления брызгала берется прут диаметром 10—15 мм, с одной стороны делается рукоятка, с другой — петля, в которую вставляется кусок пакли или мочала и смачивается водой; щипцы — для укладки в горн крупных кусков угля, извлечения спекшегося шлака.

Инструмент кузнеца должен располагаться на специальном столике в непосредственной близости от рабочего места. Высота столика должна составлять 500—700 мм от уровня пола.