Школа кузнечного искусства. 2 урок. Материалы и инструменты кузнеца

Сегодня мы поговорим о металле и кузнечном инструменте. В процессе ковки кузнецу приходится использовать стали различных марок, цветные металлы и сплавы, которые различаются по физическим, механическим и технологическим свойствам. Для ковки художественных изделий лучше всего использовать низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,3% углерода. В качестве примера приведу несколько марок сталей из «Марочника сталей и сплавов», (изд. «Машиностроение», 1989):

  • Сталь СтО, содержание углерода С меньше 0,23%, температура ковки: начало 1300°С, конец 700°С;
  • Сталь ВСт2пс, С — 0,09...0,15%, температура ковки: начало 1300°С, конец 750°С;
  • Сталь ВСтЗпс, С — 0,14...0,22%, температура ковки: начало 1300°С, конец 750°С.

Кроме углерода в сталях содержится кремний, марганец, сера, фосфор и другие элементы. Сера и фосфор являются вредными примесями, поскольку влияют на прочность стали и качество кузнечной сварки.

Сегодня отечественная металлургическая промышленность выпускает весьма качественные низкоуглеродистые стали, но они по многим показателям уступают сталям дореволюционного периода, особенно произведенным на заводах Демидова. И многие кузнецы собирают старое железо при разборке домов, построенных в XVIII и XIX веках, используют детали старинных машин и механизмов. В средней полосе России осталось еще много полуразрушенных строений прошлых веков, где можно отыскать старые металлические детали.

А ведь любой, даже самый маленький кусочек металла, в умелых руках может превратиться в произведение кузнечного искусства. Те, кто уже давно занимается художественной ковкой, очень бережно относятся к находкам из старинного железа, и нередко пространство кузницы и территория около нее напоминают свалку металлолома.

Лучшая сталь для вашего инструмента

Для изготовления кузнечного инструмента применяются высокоуглеродистые и легированные стали, работающие при ударных нагрузках и высоких температурах. Содержание углерода в высокоуглеродистых сталях составляет от 0,6% до 2%. Инструментальные углеродистые стали содержат 0,6...1,35% углерода, 0,15...0,60% марганца, 0,15...0,35% кремния, 0,03...0,35% серы и фосфора.

Они обозначаются буквой У, за которой следует цифра, отражающая процентное содержание углерода. Например, У8 — инструментальная сталь с содержанием углерода 0,75...0,84%.

Кузнечные прошивни

Кузнечные прошивни

Никель повышает прочность, хром — твердость и износоустойчивость. Марганец увеличивает твердость, прочность, сопротивление истиранию и удару, уменьшает вредное влияние серы. Кремний повышает прочность и упругость, но снижает вязкость и свариваемость. Для маркировки легированных сталей приняты следующие обозначения легирующих элементов: Н — никель, X — хром, Г — марганец, С — кремний, М — молибден, К — кобальт, В — вольфрам, Т — титан и так далее. Например, марка 40Х означает, что сталь содержит около 0,4% углерода и до 1,5% хрома; 18ХГТ — содержит около 0,18% углерода, до 1,5% хрома, до 1,5% марганца и до 1,5% титана.

Для изготовления молотков и кувалд обычно применяются стали 45, 50, 40Х.

Подкладной инструмент, который устанавливается в квадратное отверстие наковальни, и всевозможные фасонные молотки изготавливаются из углеродистых сталей марок 45, 50, У7, У8.

Зубила кузнечные

Зубила

Зубила, прошивни, калибры и другой инструмент, работающий при больших механических нагрузках и высоких температурах, делается из легированных сталей, в состав которых входят никель (Н), хром (X), молибден (М), ванадий (Ф). Для изготовления такого инструмента подходят стали 20ХН2М, ЗХ2В8Ф, ЗХ2В8, 4Х5МФС, 4Х5В2ФС. Например, зубило, изготовленное из стали ЗХ2В8М, прекрасно рубит, нагреваясь до темно-красного цвета. Но если вам не удалось раздобыть стали именно этих марок, не расстраивайтесь. Сходите в какое-нибудь автохозяйство на свалку металлолома и попробуйте найти полуось от грузовой автомашины. Из одной полуоси можно сделать множество прекрасного инструмента.

Кузнечные клещи обычно изготавливаются из углеродистых сталей 15 и 20.

Я же предпочитаю делать их из обычной строительной арматуры — сталь 35ГС или 25Г2С.

Главный инструмент кузнеца

Теперь, когда вы владеете необходимой информацией о сталях, с которыми придется работать, можно приступить к изучению основного кузнечного инструмента и способам его изготовления. Самый главный инструмент кузнеца — молоток или ручник. Обычно масса молотка бывает от 500 г до 2 кг: это зависит и от вида работы, для которой он используется, и от физических данных кузнеца. У каждого мастера есть свой любимый, самый удобный молоток, с которым он никогда не расстается. Мой, например, весит около 2 кг. Он постоянно находится у меня в руке или лежит на наковальне, его я использую практически в любой работе.

Фасонные кузнечные молотки

Фасонные молотки

Как же сделать молоток? Возьмите заготовку стали марки 45 или 50 (примерно 2 кг) и откуйте из нее параллелепипед в сечении квадрат, длиной две с половиной стороны квадрата. По центру одной из боковых граней прошейте сквозное отверстие диаметром 20-25 мм. После этой процедуры у заготовки деформируются боковые плоскости. Их необходимо проковать так, чтобы заготовка приобрела форму правильного параллелепипеда, а круглое отверстие стало овальным.

Затем следует откалибровать отверстие по форме и размеру, соответствующим деревянной рукоятке. Делается это при помощи калибра, представляющего собой металлический стержень овального сечения длиной 150-200 мм с небольшой конусностью по длине. Калибр необходимо отковать предварительно из углеродистой стали марки 40Х, закалить и хорошо отшлифовать. Нижнее сечение калибра должно быть чуть меньше сечения отверстия, прошитого в заготовке, так чтобы калибр входил в него на две трети глубины, а верхнее — немного больше сечения деревянной рукоятки. Калибр забивается в отверстие до необходимого размера с одной стороны, затем с другой. Во избежание деформации боковых граней, прокуйте заготовку с боков, затем повторно забейте калибр с одной стороны, и, не вынимая калибра, прокуйте заготовку с боков и осадите с торцов, чтобы она приняла правильную форму. Выбейте калибр и повторите всю операцию с другой стороны отверстия. У вас должна получиться заготовка правильной формы с отверстием, которое имеет двойной конус для надежного соединения с деревянной рукояткой с помощью клина.

Но это еще не молоток. Далее следует отковать один торец, придав ему форму небольшой сферы, и оформить фаски, а другой — оттянуть в горизонтальной плоскости на двухсторонний клин. При помощи напильника или шлифовальной машинки опилите сферическую поверхность бойка, закруглите острый конец клина радиусом 3-5 мм и отшлифуйте наждачной бумагой. Я уверен, у вас должен получиться хороший молоток — и не огорчайтесь, если не сможете сделать его с первого раза. Эта работа требует основательных навыков, и для начала есть смысл приобрести подходящий молоток в инструментальном магазине.

Прочная закалка и надежная рукоятка

Откованный молоток необходимо закалить. Хорошую закалку может сделать только профессиональный термист, но если среди ваших знакомых такового нет, придется учиться самим. Приобретите в книжном магазине «Марочник сталей и сплавов» или «Справочник термиста». Там вы найдете всю необходимую информацию о режимах термообработки.

Итак, приступим к закалке. Для этого нагрейте молоток в горне до ярко-красного цвета свечения, который соответствует примерно 850 градусам, и остудите в холодной воде. После закалки молоток становится твердым, но хрупким. Чтобы сталь осталась твердой и приобрела вязкость, необходимо произвести отпуск.

Отшлифуйте плоскость бойка наждачной бумагой до металлического блеска, затем медленно и равномерно нагрейте весь молоток до появления на отшлифованной поверхности светло-соломенного цвета побежалости и оставьте остывать на воздухе.

Теперь изготовим рукоятку. Рукоятки для молотков обычно делают из сухой тонкослойной древесины: березы, рябины, клена или ясеня. Я обычно делаю рукоятки из березы или рябины. В моей мастерской всегда есть один-два десятка сухих заготовок: ведь очень часто приходится делать новые молотки и молоточки для специальных работ. Каждый кузнец выбирает свой собственный размер рукоятки, но обычно для молотков весом до 2 кг ее длина составляет 300-350 мм и диаметр сечения 20-35 мм, для кувалд и боевых молотов соответственно 600-800 мм и 30-45 мм. Рукоятка должна удобно лежать в руке, быть гладкой, без сучков и трещин.

В первую очередь в верхней части рукоятки сделайте продольный пропил для клина. После того как вы насадили молоток, рукоятку необходимо расклинить деревянным клином из более твердой древесины, предварительно смазав его любым столярным клеем. Когда клей высохнет, отпилите лишнюю часть клина и рукоятки так, чтобы 5-8 мм рукоятки выступало выше плоскости молотка, затем хорошо пропитайте выступающую часть отработанным машинным маслом. Пропитка маслом не дает древесине рассыхаться, и молоток очень долго плотно держится на рукоятке.

Рукоятки для кувалд делаются из тех же пород древесины, но, в отличие от молотка, насаживается кувалда не сверху, а снизу.

Для этого выстругивайте деревянную заготовку по всей длине сечением, равным или чуть превышающим диаметр отверстия кувалды. Сечение же верхней части рукоятки должно быть большим, чем отверстие примерно на 5 мм с каждой стороны. Длина заготовки берется на 100 мм больше, и эта лишняя часть остается нетронутой во время обработки всей рукоятки. Перед насадкой смажьте рукоятку машинным маслом и насаживайте кувалду снизу, прогоняя ее по всей длине ударами о наковальню до упора в расширенную часть рукоятки. Теперь остается отпилить лишний кусок — рукоятка должна торчать из кувалды на 10...15 мм. Такой способ дает очень надежное крепление кувалды при работе молотобойца.

Сегодня мы поговорили об основных материалах и немного затронули необъятную тему кузнечного инструмента, которую будем продолжать в следующих уроках. Успехов вам в работе и творчестве.

Владимир Марков,
фото автора

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *