2.2 Сучасні технологічні особливості металів
Ковщик -людина, що має владу над металом. Це не просто коваль, який, не применшуючи його достоїнств і здібностей, вміє майстерно викувати з шматка металу необхідні в господарстві предмети. Ковщик - це коваль-художник, який може з прута чи дроту створити архітектурну прикрасу й архітектурний твір. Основний спосіб, за допомогою якого досягається деформація ковких або пластичних металів, це кування. Кування буває ручної і машинної роботи. Кування в основному створюється в ручну, а форма надається заготовці під механічним впливом на неї ударними інструментами. Розрізняють вільну і штамповану ковку. Перша здійснюється довільними ударами молота на розсуд коваля. Ручна ковка вимагає від ковщика не тільки художнього смаку, вправності і клопіткої роботи, а й певних фізичних даних і витривалості. Оскільки ручник не так вже важкий, доведеться нанести в процесі виготовлення кованого виробу незліченну кількість ударів. А щоб 8-10-кілограмовою кувалдою махати - потрібно мати надзвичайну силу. Раніше ковалі працювали в парі - старший (основний) майстер і підручний (молотобоєць): старший ручником вказував помічникові місце удару кувалдою, направляв весь процес кування. В індивідуальній кузні доводиться все кувальні процеси виконувати одному, тобто бути універсалом, як, втім, і в інших видах художньої обробки металу.
Оскільки багато кувальних операцій доводиться виконувати з розігрітим металом, дуже важливо правильно здійснювати його нагрів, який проводиться в умовах майстерні пальником або у горні - залежно від величини деталі і температурних якостей матеріалу. Найбільш сприятливий температурний інтервал кування - в межах 800-900о С.
Повітря, необхідний для процесу горіння, паливо в горно подається електровентилятором. Вогонь у горні необхідно підтримувати рівним, не допускати високого полум'я, поливаючи, якщо потрібно, водою, щоб збити довгі язики полум'я в горні і щоб самий сильний жар концентрувався в середині шахти горна - у горновому гнізді. Золу вигрібають кочергою, не розколюючи. Вугілля підкладають не зверху, а по краях. Заготовку поміщають під верхній шар вугілля - там найбільший жар (у нижній частині гнізда жар слабкіший через потік повітря, що поступає).
Нагрівання металу здійснюють повільно, щоб він прогрівся рівномірно й досить, але не перегрівався, особливо це стосується інструментальної сталі, перегрів якої загрожує тріщинам у заготовці і руйнуванням при куванні.
Якщо все-таки перегрів якоїсь частини трапиться, то її потрібно відрубати. При оптимальному для кування температурному режимі (800-900о С) максимально зростає пластичність сталі і в 20 разів знижується її міцність.
Протяжка нагрітої заготовки в особистій майстерні здійснюється на кромці ковадла під кутом 40-45о ударами ручника по протилежній грані заготовки. Після протягання заготовку вирівнюють з урахуванням заданих розмірів, а нерівності усувають гладилкою
Осадка - операція по збільшенню поперечного перерізу поковки за рахунок її укорочення. Ця операція застосовується при виготовленні інструменту (наприклад, ударного, фасонного) і створенні елементів декору з змінним поперечним перерізом. Нагріту заготовку, утримуючи щипцями, ставлять на ковадло вертикально і осаджують. Якщо осадити потрібно не всю заготовку, тобто по всій довжині рівномірно, а якусь її частину, то розігрівають саме цю частину і працюють таким же чином. Ця операція називається висадженням.
При виготовленні решіток, воріт, хвірток використовують операцію просмикування прутків одного в інший. Щоб її здійснити, в прутах потрібно зробити просічки. Режим - гарячий. Зубило для просікання прута має бути круглого перетину, довге і гостре. Отримавши отвір, зубило замочують для охолодження. Прути квадратного перетину просікають квадратним оправленням з направляючою ручкою для її утримання. Отримані отвори доводять відповідними оправленнями до розміру перерізу протягуючи прута. Комбінації різні: круглі - в квадратні, квадратні - в круглі і т.д.
Рубка. У процесі вирубки холодного металу в ньому виникає структурна напруга, в результаті чого у заготовці можуть з'явитися тріщини. Щоб уникнути цього, її попередньо обпалюють. При рубці гарячої поковки зубило час від часу потрібно охолоджувати, причому бажано в масляній емульсії, яка обволікає лезо зубила і перешкоджає його припалу до гарячого металу. Рубка проводиться за попередньою розміткою керном по холодній заготовці. Прорубавши на 2 / 3, поковки перевертають (розруб повинен збігатися з краєм ковадла) і перерубивают повністю. Цю операцію можна здійснити і на підсіканні, і в комбінації зубило-підсікання.
При рубці на підсіканні потрібно бути гранично уважним, щоб при черговому ударі молотка по заготівлі не відбулося повної разрубки, оскільки є небезпека пошкодити бойок ручника і вістря підсічки.
Рубку листової заготовки до 3 мм роблять у холодному режимі, більш товстої - у гарячому. Вирубку отворів нестандартних форм здійснюють фасонними зубилами в гарячому режимі. Розрізняють і деякі різновиди рубки: 1) заготовку надрубують, витягують, закручують, згинають у візерунок;
2) поділяють поковки по осі;
3) відокремлюють метал по зовнішньому контуру.
Пробивання. Розпечене місце поковки встановлюється проти отвора ковадла і пробивається бородком в кілька прийомів. Бородком метал видавлюється зі зворотного боку заготовки. Не виймаючи пробійника, поковки перемішають на дзеркало ковадла і продовжують наносити удари до тих пір, поки не позначаться контури майбутнього отвору у вигляді темної плями. Потім поковки перевертають і знову переносять на отвір у ковадло.. Утворюється отвір, зване видрою. Цей отвір обробляється оправленням з метою надання правильної й акуратної форми. Для збільшення отвору деталь проковують на розі ковадла. Зубила, застосовувані для прорубки отворів у розрізі, мають форму конусів, з'єднаних підставами. Від масивності зубила і кута заточування його робочої частини залежить зовнішній вигляд вирубаної деталі.
Витяжка проводиться з метою подовження заготовки, зміни її довжини за рахунок зменшення поперечного перерізу. Наприклад, з товстої поковки в гарячому режимі кувалдою виковували смугу. Спочатку кування проводиться з одного боку розпеченої поковки, потім з іншого. Завершується кування ручником. Нерівності усуваються гладилкою. Витяжку малорозмірної заготовки виробляють ручником на розі ковадла, повторюючи операцію до одержання заданого розміру. Заготівлю круглого перерізу витягають, надаючи їй квадратний перетин, після чого межі збивають на восьмигранник і остаточно формують пруток до круглого перерізу в обтискача, а потім проходять гладилкою. Таку ж операцію здійснюють і при необхідності отримання прутка з різними формами перерізу та товщини. Операція проводиться з метою збільшення площі поковки або її фрагмента, завдяки її потоншення. Розплющують заготовку ручником, а її частину наставкою. Застосовуються й спеціальні ковальські інструменти - розгинки.
Для витягування порожнистих поковок використовують конусні довідки і шперакі - залежно від діаметра. Операціїпроводяться відповідно з обтискача або вільним куванням. До витяжки відноситься ще одна операція - роздача нероз'ємних кілець. У залежності від діаметра її виробляють ручником на розі ковадла, на шпераке або оправці, які закріплюють в отворі ковадла або в лещатах. При роздачі кілець збільшується їх зовнішній і внутрішній діаметр, але зменшується поперечний переріз, тобто кільця стають ширшими, але тоншими. Отже, кувальна операція витяжка має три основні різновиди: власне витягування (подовження), розгинка (збільшення) і роздача (розширення), і пов'язана з залученням багатьох основних і допоміжних ковальських інструментів. Практично без цієї ключової операції в куванні не обійтися при створенні самих різних видів художніх виробів з металу.
Гнучка - ця операція дозволяє надати заготовці або її частині вигнуту під різними кутами форму. Режим процесу - холодний або гарячий залежно від товщини і профілю поковки. Гнучка виробляється на ковадлі, в лещатах і інших фіксуючих деталь пристосуваннях. У місці вигину відбувається потоншення поперечного перерізу деталі. Щоб цього уникнути, в місці вигину виробляють попередню висадку. Вигин для декору навпаки здійснюється з підсіканням металу. При необхідності отримання кількох чи багатьох однакових вигнутих фрагментів вироби використовують для гнучкі плиту. Розрізняють на кут і гнуття по радіусу. Перша здійснюється на гострій кромці ковадла, друга - на її круглому розі; радіус згинання регулюється зміною відстані від вершини рогу.
Скручування (торсіровка) - при цій операції частини заготовки провертаються по осі відносно один одного. Стрижні товщиною до 15 мм скручують у холодному режимі, але перед скручуванням поковки обпалюють. Виконується ця операція наступним чином: проводиться розмітка (в якому саме місці зробити скручування), потім один кінець прутка, стрижня фіксують у лещатах, а інший закріплюють на воротку і провертають потрібну кількість разів. Для фіксації лінійних контурів скручуваний пруток вставляють в трубу відповідного діаметру і довжини.
Товсті стрижні скручують в гарячому режимі. При нагріванні частини закрутки при поворотах воротка з холодної сторони заготовки виходить завиток гарячого краю стрижня, затиснутого в лещатах, який поступово розкручується і сходить нанівець. Комбінаціями таких прийомів отримують оригінальні деталі. Скрутку можна провести і в зустрічному напрямку.
Особливо красиві скручені стрижні, у яких перед торсіровкой уздовж всіх граней видавлені глибокі канавки. Ефектні і скручені плоскі прутки .
Валюти-спіралі - поширені декоративно-художні елементи кованих виробів, а саме - іонічних колон, спіралей, решіток і т.д. Розсічення - отримання елементів виробу, що виходять з однієї металевої поковки. Під розсічений метал підкладають товстий лист для запобігання від псування зубил і ковадла при розсіченні заготовки. Елементи певного малюнка відгинають, відтягують один від одного, щоб їх можна було проковувати, скругляти і доводити кожен окремо. Відсікання відгалуження від розігрітого прутка виробляють зубилом за попередньою розміткою поковки. Якщо потрібно зкруглення розсічених гілок, то поковки розсікають до початку радіуса заокруглення, розсічені гілки розводять, укладають на круглу поверхню роги ковадла і кувалдою відгинають гілку, а ударами по її кінцях отримують заданий малюнок за розміром заокруглення. Якщо від поковки потрібно відсікти гілку значно тонше основи, то відсікання (рубку) виробляють в лещатах у вертикальному положенні поковки (її як би обтісують, отримуючи металеві стружки, які в підставі не відрізані від стрижня).
Виглажка - оздоблення фрагментів і в цілому вироби художнього кування. Проводиться після завершення всіх формотворчих операцій. Перед вигладжуванням виріб нагрівається до темно-вишневого кольору. Більш сильне нагрівання може призвести до деформації кованого виробу Вигладжування здійснюється звичайними пласкими гладилками, а опуклості або угнутості ліквідуються спеціальними гладилками. Виглажка проводиться шляхом переміщення по поверхні металу гладилки і супроводжується нанесенням ударів ручника по ній. Декоративні елементи кованого виробу виглажці не піддаються - вони можуть втратити той неповторний шарм, створений художником по металу.