Приступаем к практике!

Итак, мы наконец решились попробовать свои силы в освоении кузнечного ремесла. Построили горн, раздобыли наковальню, нажгли бочку угля и закупили молотки. Нашлось даже место, где все это можно хранить. Замечательно! Конечно же, не терпится скорее разжечь горн и отковать что-нибудь чрезвычайно полезное. Что ж, давайте попробуем!

Разжигание горна

Разжигание горна с древесным углем требует не больше хлопот и сноровки, чем розжиг мангала для приготовления шашлыка. Если в качестве топлива вы будете использовать кокс или каменный уголь, то сначала нужно будет получить небольшую горку древесного угля (просто сложив небольшой костерок в горне) и уже поверх раскаленных углей насыпать кокс или каменный уголь и, дав в горн дутье, разжечь кокс от этого угля.

Вот здесь придется коснуться скучной, но весьма необходимой теоретической стороны. Для того чтобы правильно и качественно прогревать металлические заготовки в горне, нам необходимо очень хорошо представлять, как же происходит горение твердого топлива. Горку раскаленного угля в чаше горна можно условно разделить на три основные зоны:

Первая, самая нижняя зона — окислительная.

Температура горения в этой зоне очень высока, т. к. кусочки угля омываются свежим атмосферным воздухом, богатым кислородом, подающимся снизу. Кислорода, содержащегося в воздухе, с лихвой хватает для горения топлива, он даже не успевает весь прореагировать и проходит дальше, во вторую зону. Все заготовки из железа, загруженные в эту зону, просто обречены на сильнейшее окисление. Прутки покрываются толстым слоем очень плотной окалины (оксидом железа), а если нагрев продолжается и температура достигает точки оплавления стали, то железо начинает буквально гореть, сыпля искрами, как бенгальская свеча. Это называется «пережог стали», под ударом молотка такие заготовки будут крошиться, как песочное печенье.

Вторая зона — нейтральная. Температура в этой зоне тоже очень высока, но весь кислород из поддуваемого в горн воздуха расходуется на горение топлива, свободного кислорода практически не остается. Эта зона наиболее благоприятна для нагрева заготовок. Сталь в нейтральной зоне горна нагревается не только за счет теплового излучения горящего топлива, но и раскаленными газами, которые поднимаются из первой зоны. Поковки прогреваются очень быстро и достаточно равномерно, их нагрев очень просто контролировать, регулируя силу дутья в горн. Толщина окалины, т. е. окисленного поверхностного слоя заготовки, в этой зоне минимальна.

Третья зона — восстановительная. В этой зоне горение угля идет очень вяло, т. к. кислорода в поддуваемом воздухе уже практически нет, но кусочки топлива прогреты до довольно высокой температуры раскаленными восходящими газами. Атмосфера в третьей зоне очень богата угарным газом (СО), это продукт неполного окисления углерода топлива (это очень хорошо заметно по голубоватым язычкам пламени над углями, так угарный газ сгорает во внешней атмосфере, окисляясь до углекислого газа — СО2). Заготовки в этой зоне прогреваются только за счет восходящих раскаленных газов из низлежащих слоев угля. Сталь в этой зоне практически не окисляется, т. е. окалины не образуется, и поэтому в восстановительной зоне очень удобно нагревать заготовки с малым сечением, не опасаясь их перегреть или пережечь. Кроме того, за счет угарного газа, который является довольно сильным восстановителем и карбюризатором, поверхность стальных заготовок может насыщаться углеродом, т. е. изменяется химический состав стали.

Хотя деление на зоны весьма условно, но они более чем реальны и их влияние на нагрев стали ни в коем случае нельзя игнорировать. Насыпав в горн слишком мало угля и дав хороший поддув так, что воздух с кислородом будет пролетать тонкий слой насквозь, мы получим в горне только окислительную среду с очень большой и неравномерной температурой — нагревать сталь в таком горне будет сплошным мучением! И напротив, насыпав слишком много угля в горн с маленькой чашей и имея слабый поддув, можно вообще не дождаться, когда заготовка прогреется до рабочей температуры. Оптимальным слоем угля в горне можно считать такой, когда при среднем дутье над прогретым коксом среди остреньких желтых язычков пламени проскакивает голубоватое пламя (Фото № 1). В таком случае, дав полный поддув, мы расширим вторую (оптимальную для работы) зону, при этом также увеличится и первая окислительная зона, но практически исчезнет восстановительная — так можно быстро прогревать относительно массивные заготовки. Полностью выключив поддув при хорошо прогретом угле, мы до минимума уменьшаем окислительную зону, получив в горне только нейтральную и восстановительную атмосферу — так можно удобно нагревать несколько заготовок малого сечения.

Нагрев металла

Разведя огонь в горне и прокалив как следует уголь, можно наконец приступать к нагреву металла. Для начала я бы рекомендовал взять просто обрезок арматуры, кусок рессоры и старый напильник. Загрузив эти «заготовки» в толщу угля, нагревать их при разных режимах дутья. Внимательно понаблюдайте, как нагреваются заготовки в разных зонах горна при разных режимах дутья. Вы быстро заметите, что пруток, загруженный глубоко, вплоть до колосника, нагревается на небольшую длину и очень неравномерно, а пруток, загруженный практически горизонтально, и в средней зоне горки угля имеет одинаковое свечение на довольно большой длине. Также становится очевидным, что чем сильнее мы нагреваем заготовку, тем легче она деформируется молотком при ковке, т. е. ковать становится легче. Однако все имеет свои пределы, и если перегреть сталь, то наступает такой момент, что вместо «пластилиновой пластичности» сталь становится хрупкой и ломкой.

Нагрейте пруток конструкционной стали (арматуру) до такой степени, чтобы он начал искрить. Пруток при этом будет ослепительно белого цвета и освещать все вокруг не хуже лампочки (Фото № 2). А теперь возьмем напильник и попробуем нагреть так же — инструментальная сталь начнет оплавляться и гореть гораздо раньше, еще не достигнув ослепительно белого цвета каления. Это оттого, что чем больше в стали содержится углерода, тем ниже у нее температура плавления. Таким путем можно легко узнать «границы дозволенного» для сталей, с которыми собираетесь в дальнейшем работать. Я сознательно не привожу здесь цифр, отображающих критические температуры для сталей, т. к. вряд ли у нас найдется под рукой пирометр, чтобы замерять эти значения. Гораздо проще и полезнее будет определить эти температуры опытным путем и научиться чувствовать степень нагрева по принципу «пора — не пора», а не в градусах Цельсия. Хорошенько запомните, какая степень нагрева соответствует пережогу стали, и старайтесь больше никогда не повторять такого!

Ну вот, мы разобрались, как разжечь горн, имеем представление, как нагревать прутки стали в горне и даже сожгли пару прутков арматуры. Вот теперь можно приступать к работе!

Ковка кузнечных клещей

Первое, что мы с вами будем ковать, это кузнечные клещи. Клещи — необходимейший кузнечный инструмент, без которого дальнейшая работа просто невозможна. Конечно, можно попробовать обойтись пассатижами с удлиненными ручками, но это далеко не полноценная замена, работать ими не только неудобно, но и небезопасно — они не обеспечивают надежного удержания раскаленной заготовки при ковке.

Кузнечные клещи обладают огромным разнообразием и различаются между собой в первую очередь формой и размером губок, приспособленных для удержания поковок различного сечения. Каждый кузнец изготавливает клещи согласно собственным нуждам, формируя губки клещей под те заготовки, с которыми он работает. Я в работе использую около десятка различных клещей, но чаще всего пользуюсь четырьмя клещами (Фото № 13). Их губки приспособлены для удержания прутков круглого и квадратного сечения, а также для удержания плоских заготовок.

Необходимо отметить, что клещи следует изготавливать из сталей, которые не воспринимают закалку (по правилам). Во время работы клещи приходится время от времени охлаждать в воде, от этого губки клещей могут подкалиться и сломаться при работе (случаи уже бывали!). Но, скажем, сталь ст3 для этого инструмента слишком слаба, губки легко деформируются, ручки клещей гнутся в руках при работе. Идеально подходит строительная арматура или 40-я сталь. 45-я уже содержит достаточно углерода и может подкалиться во время работы, отчего и стать слишком хрупкой и ломкой. У кого есть в наличии излишки титана в подходящих прутках, то можно смело использовать и его — замечательный конструкционный материал!

Подготавливаем заготовки для обеих клещевин, нарежем из строительной арматуры диаметром 14–18 мм два прутка по 250–270 мм длиной (я использую шпильку/стяжку от большой деревянной катушки). Но учитывая тот факт, что клещей для работы мы еще не имеем, то удобнее будет взять прутки длиной более полуметра и при работе держать их руками за холодный конец (Фото № 3).

Загружаем в горн и греем концы до ковочной температуры, металл должен светиться апельсиновым цветом. Переносим заготовки на наковальню и начинаем «плющить» концы прутков, нанося удары ручником. Раскаленный до нужной степени металл имеет пластичность отожженной меди или его еще можно сравнить со свинцом. По мере того, как металл остывает, он становится прочнее и теряет пластичность. Когда сталь остынет до светло‑вишневого цвета, ковать дальше становится уже затруднительно, не мучьте себя, просто заново подогрейте заготовку. Оттягивать концы прутков следует на длину около 80 мм, шириной 25–30 мм и толщиной 4–5 мм — это будущие губки клещей (Фото № 4).

Далее необходимо проковать ту часть, через которую будет проходить ось клещей. Протягиваем пруток на полосу на участке длиной около 100 мм в плоскости перпендикулярно плоскости губок. Куется со смещением от центральной оси, для чего это делается — будет ясно в дальнейшем, при сборке клещей.

Имейте в виду, что обе клещевины куются абсолютно одинаковыми! Как должно выглядеть это место, я думаю, понятно по фото № 5, 6.

Теперь формируем ручки клещей. Круглое сечение не обладает достаточной жесткостью, поэтому им необходимо придать квадратное, а лучше — слегка уплощенное сечение. Протянув ручки до желаемой длины (весьма желательно не менее 350 мм!) и толщины, изгибаем заготовки клещевин таким образом, как показано на фото № 7.

Ну вот, ковка почти закончена! Сейчас, сложив клещевины должным образом, проверяем правильность изгибов и общую «соосность» (Фото № 8).

Все проверив и, если нужно, подправив, размечаем и засверливаем отверстие. Соединять клещевины можно заклепкой. Я предпочитаю болтом с гайкой, закрутив до такой степени, чтобы клещевины легко и без люфтов ходили относительно друг друга, затем слегка засклепываю болт со стороны гайки.

Вуаля! Имеем прекрасную заготовку под клещи! (Фото № 9)

Губки клещей

Вот теперь остается только сформировать губки клещей под требуемый нам фасон заготовки, это делается следующим образом:

Для удержания круглых заготовок (Фото № 10). Разогрев губки клещей в горне, берем требуемый пруток, зажимаем в губки клещей и проковываем ручником. Так мы получим клещи, точно соответствующие под данную заготовку.

Под квадрат 11 (Фото № 11). Чтобы сделать клещи под квадратную заготовку, нужно зажать квадрат «по ребру», так он будет надежнее удерживаться. И кроме того, такими клещами будет удобно брать квадратные заготовки разного сечения. Также удобно будет брать круглые прутки и полосы.

Плоские губки. Под плоскую заготовку все еще проще: раскаленными клещами берем плоскую заготовку той толщины, которую предполагаем обрабатывать, и проковываем губки. Такими клещами надежно удерживается полоса только такой толщины, под которую были сформированы губки, под другие «калибры» клещи придется подгонять.

Обратите внимание! При формировании губок клещей во избежание смыкания рукояток проложите между ними что‑нибудь, чтобы сформировать удобную «высоту» между рукоятями. Это весьма немаловажно, т. к. обеспечит получение наиболее удобного и безопасного в пользовании инструмента (Фото № 12).

Ну вот, теперь мы имеем инструмент для дальнейшей работы!

Не стоит пренебрегать ковкой клещей, т. к. при их изготовлении можно освоить почти все кузнечные операции, которые будут использоваться в нашей работе. Сделайте для себя набор из трех‑четырех клещей разного «калибра» и с десяток заготовок на будущее — поверьте, они вам пригодятся!

Антон Жуйков, руководитель регионального отделения Союза Кузнецов России по Кировской области, фото автора

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (5 votes)