Виктор кузнецов. Бюджетная кузница (от начала до конца) своими руками Советы кузнецов о кузнечном деле

Интерес к кузнечному делу постоянно возрастает, а вот учебной литературы, в которой бы описывались технологические основы ковки, явно недостаточно. Надеемся, что этот материал в какой-то мере заполнит образовавшийся пробел и поможет начинающим кузнецам изучить основы ковки, а также приобщит их к беспокойному и творческому братству кузнецов-художников.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛЕ

При ковке изделий мастерам приходится иметь дело с материалами (сталями различных марок, цветными металлами, сплавами), которые имеют самые разнообразные физические, механические и технологические свойства.

Наиболее широко в кузнечных работах используется сталь - сплав железа с углеродом. В зависимости от количества углерода стали подразделяются на низко-углеродистые (до 0,25 %С),средне-углеродистые (0,25-0,6% С) и высокоуглеродистые (0,6-2 % С). Повышение содержания углерода увеличивает твердость и закаливаемость стали, но снижает теплопроводность и ковкость.

Из цветных металлов в кузнечном деле используют в основном медь и алюминий, а также их сплавы, например латуни (Л90, Л80, Л68, Л62 и др.), бронзы (БрОЦ4-3 и др.).

Все металлы и сплавы имеют поликристаллическое строение, то есть состоят из отдельных прочно сросшихся друг с другом зерен металла, между которыми располагаются в виде тонких прослоек неметаллические включения оксидов, карбидов и других соединений. Зерна, в свою очередь, также имеют кристаллическое строение, их размеры составляют 0,01-0,1 мм.

При ковке деформация протекает главным образом вследствие скольжения зерен относительно друг друга, так как связь между ними слабее, чем прочность самих зерен.

В результате ковки зерна металла вытягиваются в направлении течения металла, что ведет к образованию мелкозернистой строчечной структуры (чем мельче зерна металла, тем он прочнее). Одновременно вытягиваются неметаллические включения, что можно наблюдать даже невооруженным глазом.

Размеры зерна, а следовательно, и прочностные свойства металла- в значительной степени определяются температурным режимом ковки. Поэтому ковать металл следует в определенном интервале температур, чтобы измельченные в процессе деформирования зерна затем снова не выросли под действием высокой остаточной температуры. Каждый кузнец, чтобы получить из стали качественное изделие и придать ему соответствующие свойства с помощью термообработки, должен разобраться в диаграмме состояния железо - углерод. Рассмотрим фрагменты диаграммы, на которой по оси ординат отложена температура сплава, по оси абсцисс - содержание углерода в процентах (рис. 1).

Рис.1. Диаграмма состояния железо - углерод

Выше линии GS все стали имеют структуру аугтенита - однородного твердого металла, состоящего из одинаковых по составу и строению зерен.

При нагревании углеродистых сталей до температуры ниже критической линии РS=723 градуса С в них не происходит изменений структуры.

Нагрев заготовок. Это важная и ответственная операция, от которой зависят качество изделия и стойкость инструмента. Ковку, как правило, проводят, нагрев металл до так называемой ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал ковки зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла.

Следует также учитывать, что при нагреве углеродистых сталей происходит выгорание углерода с поверхностного слоя изделия на глубину до 2-4 мм, ведущее к снижению прочности и твердости стали, к ухудшению ее закаливаемости.

Ковать заготовку следует только тогда, когда она равномерно прогреется. Для каждой марки стали имеется свой температурный интервал ковки, то есть определены температуры начала ковки Тн и ее конца Тк. В результате нагрева металла несколько выше температуры Тн металл приобретает крупнозернистую структуру, его пластичность снижается. Нагрев металла до еще более высокой температуры приводит к неисправимому браку - пережогу, в результате чего металл при ковке разрушается.

При ковке заготовок, нагретых ниже температуры Тн, возможно образование трещин. Поэтому при ковке следует помнить пословицу: «Куй железо, пока горячо». То есть ковать металл необходимо в температурном режиме Тн- Тк (заштрихованная зона на диаграмме состояния железо - углерод). Температуру нагретого металла можно определить по цветам каления и побежалости, а марки стали - по искре (табл. 1-3).

Топливо. Для нагрева заготовок кузнецы применяют различные виды топлива: твердое, жидкое и газообразное.

Чаще всего для нагрева заготовок в кузницах используется каменный уголь. Причем желательно, чтобы уголь был черного цвета, блестящий, размеры его кусков приблизительно должны соответствовать размерам грецкого ореха. Кузнецы так и называют такой уголь - орешек. Часто применяется и кокс, который имеет высокую температуру сгорания. Можно использовать и дрова лиственных пород деревьев (дуб, ясень, береза и др.). Однако самым хорошим топливом является древесный уголь, бывший основным кузнечным топливом вплоть до середины XVIII в.

В настоящее время в кузнечных цехах широко применяются электропечи и печи, работающие на жидком или газообразном топливе.

Горны и печи. Основа стационарного горна -стол, где устраивается очаг для нагрева заготовок. В кузнице горн обычно устанавливают по центру стены, противоположной входу (основной стены). Высота стола горна определяется ростом кузнеца, удобством переноса заготовки из горна на наковальню и принимается равной 700- 800 мм; обычные размеры поверхности стола 1×1,5 или 1,5×2 м. Если предполагается изготавливать крупные предметы, такие, как ворота, решетки, то горн устанавливают на некотором расстоянии от стены и стол делают увеличенных размеров. Поверхность стола горна выкладывается из кирпича, пиленого камня, железобетона. Постамент делается в виде ящика, стенки которого сложены из бревен, досок, кирпича или камня, а внутренность заполнена битым мелким камнем, песком, глиной, горелой землей.

Таблица 1. Зависимость цвета каления заготовки от температуры нагрева

Таблица 2. Определение температуры нагрева по цветам побежалости

Таблица 3. Определение марок стали по искре

Центральное место стола занимает очаг, или горновое гнездо (иногда предусматриваются два очага). Горн, предназначенный для художественной ковки, обычно делается с центральным расположением очага. Размеры гнезда определяются назначением горна и размерами нагреваемых, заготовок. Центральное гнездо имеет в плане круглую или квадратную форму размером 200×200 или 400×400 мм и глубиной 100-150 мм.

Рис.2. Устройство фурмы

Рассмотрим устройство и принцип действия обычной фурмы нижнего дутья (рис. 2). Воздух (от вентилятора или мехов) подводится через патрубок в корпус фурмы и через чугунную колосниковую решетку попадает в зону горения. Регулирование количества подаваемого воздуха осуществляется заслонкой. Для очистки корпуса фурмы от золы и других отходов горения предназначена донная крышка.

Для создания пламени различного вида применяют колосниковые решетки с определенными формами отверстий для прохода воздуха. Так, равномерно расположенные круглые отверстия способствуют образованию цилиндрического факельного пламени, щелевые отверстия - узкого и удлиненного.

Над стационарным горном для сбора и отвода из кузницы дыма и газов устанавливается вытяжной зонт. Размеры нижнего входного отверстия зонта обычно соответствуют размерам стола горна. Зонты, как правило, изготовляют из листового железа толщиной 0,5 - 1,5 мм.

Рис.3. Оборудование для нагрева заготовок: стационарный металлический горн (слева): 1-вытяжная труба; 2-зонт; 3-бачок с водой для охлаждения инструмента; 4-рычаг для регулирования подачи воздуха; 5-воздухопровод; 6-заслонка; 7-конический наконечник; 8-фурма; 9-литой стол; 10-очаг; типы зонтов (справа): а,б-дымоход в стене; в-наружный боковой дымоход; г-наружный центральный дымоход

Как правило, зонты укрепляют над горном на высоте 500-600 мм от стола (рис. 3). Однако не всегда такая высота расположения зонта способствует максимальному удалению отходящих газов. Поэтому для лучшего улавливания дыма высоту зонта приходится определять опытным путем, учитывая особенности горна, например силу дутья.

В некоторых случаях зонты оснащаются опускающимися крыльями. Недостаток металлических зонтов - быстрое их прогорание.

Рис.4. Стационарный горн с кирпичным зонтом (слева): 1-бачок с водой; 2-водоохлаждаемая фурма; шахтный газовый горн (справа)

Более надежны и долговечны зонты, сложенные из огнеупорного кирпича (рис. 4). Однако такие зонты значительно тяжелее металлических, и для их устройства необходима металлическая рама из уголков или швеллеров, а иногда и дополнительные подпорки по углам.

Переносные горны применяются для нагрева заготовок небольшого размера. Переносной горн состоит из металлической рамы, на которой сверху крепится стол с очагом и вентилятором для подачи воздуха. Вентилятор приводится во вращение от ножной педали. Можно для нагрева заготовок использовать паяльную лампу, которую ставят в небольшую ямку, а рядом складывают печурку из огнеупорного кирпича (рис. 5).

Рис.5. Переносные горны с паяльной лампой

Заготовки закладывают в щель между кирпичами. Или же кирпичи ставят на торец, на них кладут колосниковую решетку, а на нее устанавливают печурку из четырех кирпичей, в которую засыпают уголь. Снизу размещается паяльная лампа с патрубком.

Рис.6. Переносной горн с пылесосом

Конструкция легкого переносного горна с бытовым пылесосом показана на рис. 6. Постамент горна сварен из уголков, а верхняя часть стола выложена из огнеупорного кирпича. На верхние горизонтальные уголки кладется фурма с зольником. На расстоянии 150 мм от фурмы к зольнику приваривают патрубок внутренним диаметром 30 мм, который соединяют с шлангом пылесоса. При этом необходимо иметь в виду, что шланг вставляется в этом случае не в нижнее, а в верхнее (нагнетающее) гнездо пылесоса. Нижнюю чашку пылесоса с фильтром снимают, а пылесос устанавливают на подставку. В тех случаях когда отсутствует электричество для привода вентилятора, можно использовать мехи.

Клинчатые мехи двойного действия дают спокойное дутье, в результате чего создается ровное пламя и заготовки нагреваются равномерно (рис.7).

Рис.7. Клинчатые мехи

В современных кузницах для дутья применяют различные вентиляторы с электроприводом.

РАБОЧЕЕ МЕСТО КУЗНЕЦА, ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Для кузнечных работ необходимо большое число разнообразных инструментов и приспособлений. Основной опорный кузнечный инструмент-наковальня (рис. 8).

Рис. 8. Наковальни и шпераки: а - безрогая, однорогая и двурогая наковальни (1 - лицо; 2 - квадратное отверстие; 3 - хвост; 4 - скобы; 5 - стул; 6 - лапы; 7 - конический рог; 8 - незакаленная площадка; 9 - круглое отверстие); 6 - шпераки (1 - вставляемый в наковальню; 2 - вбиваемый в землю; 3 - для мелких работ); в - переносная наковальня; г - наковальня, укрепленная на стуле

Современные наковальни изготовляют из стали 45Л методом литья массой от 10 до 270 кг. Наковальни бывают разных типов: безрогие, однорогие, двурогие. Наиболее удобна и универсальна в работе так называемая двурогая наковальня, приведенная на рис. 8, а (справа). Верхняя горизонтальная шлифованная плоскость у наковальни называется лицом, или наличником, на ней выполняются все основные кузнечные работы. Боковые грани наковальни образуют с лицевой поверхностью угол 90°, ребра наковальни должны быть довольно острыми, без сколов и заминов. На ребрах проводят гибку и раздачу материала, а также некоторые вспомогательные операции.

Конический рог наковальни предназначен для радиусной гибки полос и прутков, а также для раскатки и сварки кольцевых заготовок.

С противоположной стороны от рога расположен хвост, используемый для гибки и правки замкнутых прямоугольных изделий. В районе хвоста квадратное отверстие размером 35×35 мм, которое применяется для установки подкладного инструмента - нижняков. Около рога расположено круглое отверстие диаметром 15-25 мм для пробивки отверстий в заготовках.

Снизу у наковальни лапы, необходимые для крепления наковальни (с помощью скоб) к деревянному стулу или металлической подставке. В качестве стула обычно используют массивный чурбан или пень (дубовый, кленовый, березовый) диаметром 500-600 мм. Когда нет возможности подобрать необходимый чурбан, то берут металлическую или деревянную бочку, набивают песком, глиной, землей, хорошо утрамбовывают, сверху кладут толстую деревянную прокладку, на которую и крепят наковальню.

Легкие переносные (походные) наковальни имеют специальные ножки.

Наковальни продаются в хозяйственных магазинах. Если наковальню купить не удалось, то на первое время ее можно заменить куском рельс или массивным прямоугольным металлическим бруском.

Большое внимание следует уделить установке стула, который должен стоять вертикально и не вибрировать. Для этого стул закапывают на глубину не менее 0,5 м, а землю вокруг него хорошо утрамбовывают. Высота стула зависит от роста кузнеца и обычно составляет 600-700 мм. Самая удобная для работы высота, когда кузнец, стоящий рядом с наковальней, не наклоняясь, достает до наличника слегка согнутыми пальцами.

Качественная наковальня издает высокий и чистый звук при легком ударе молотком, а молоток при этом отскакивает со звоном.

Для мелких работ кузнецы применяют наковальни небольших размеров или специальные наковальни - шпераки (рис. 8, б). Одни шпераки устанавливаются своими четырехгранными хвостовиками в
квадратное отверстие наковальни, другие, имеющие удлиненную вертикальную стойку, вбиваются заостренным концом в деревянный чурбан или в землю.

Рис. 9. Ударный инструмент: 1-с шаровым задком; 2,4-с клиновидным односторонним задком; 3,6-с двусторонним продольным задком; 5-с двусторонним поперечным задком

К ударному инструменту относят молотки-ручники, боевые молоты и кувалды (рис. 9). Ручник - основной инструмент кузнеца, с помощью которого он кует небольшие изделия или управляет процессом ковки с молотобойцами.

Обычно ручники имеют массу 0,5-2 кг, но часто кузнецы применяют и более тяжелые молотки массой до 4-5 кг. Рукоятки ручников делают из древесины лиственных пород деревьев (граба, клена, кизила, березы, рябины, ясеня). Рукоятки должны быть гладкими, без трещин, удобно лежать в руке, длина их 350-600 мм.

Боевые молоты -это тяжелые молотки массой 10-12 кг, которыми молотобойцы работают двумя руками. Головки боевых молотов бывают с односторонним клиновидным задком, а также с двусторонним задком (продольным или поперечным). Нижняя рабочая поверхность головки (бой) предназначена для основной ковки, а верхний клиновидный задок - для разгона металла вдоль или поперек оси заготовки. Рукоятка молота изготовляется из тех же пород деревьев, что и у ручника; длина рукоятки подбирается в зависимости от массы головки молота, роста молотобойца и достигает 70-95 см.

Кувалда - тяжелый (до 16 кг) молот с плоскими бойками применяется при тяжелых кузнечных работах, где требуется большая ударная сила.

Все ударные инструменты должны быть максимально надежны, при этом особое внимание уделяется креплению рукоятки с головкой. Форма отверстия в головке молота - всада, куда вставляется рукоятка, - делается эллипсообразной и имеет двусторонний уклон 1:10 от середины к боковым граням. Это облегчает всаживание рукоятки в головку молота и обеспечивает надежное ее закрепление после забивки клина. Практикой установлено, что самыми надежными являются металлические заершенные клинья, которые входят на глубину, равную 2/3 ширины головки молота, и забиты под углом к продольной оси кувалды (молота).

При работе боевыми молотами используют три вида ударов: легкие (локтевые), средние, или плечевые (удар с плеча), сильные (навесные), когда молот описывает в воздухе полный круг. Навесными ударами работают молотобойцы при проковке заготовок большой массы и при кузнечной сварке массивных деталей (рис. 10).

Для улучшения качества изготовляемых изделий и повышения производительности кузнецы часто применяют различный подкладной инструмент, устанавливаемый под молот или на наковальню. Для работы под молот используются простые и фасонные кузнечные зубила, пробойники, гладилки и раскатки (рис. 11). На наковальню устанавливаются подсечки, конусные оправки, вилки для гибки, гвоздильни, различные скобы и приспособления для специальных видов ковки.

Рис. 11. Подкладной инструмент: а-зубила (1-для поперечной рубки холодного металла; 2-для поперечной рубки горячего металла; 3-для продольной рубки; 4-для рубки по радиусу; 5-для фасонной рубки); б-пробойник (изготовляют с круглым, квадратным и другими сечениями бородки); в-прошивни (1-конические; 2-цилиндрические); г-гладилки; д-раскатка

Применяется и парный подкладной инструмент, к которому относятся обжимки, подбойники, гвоздильни с шляпочными молотками, специальные штампы для фигурных изделий.

Рукоятки подкладного инструмента делают из дерева, толстой проволоки или упругого троса. Длина рукояток 500- 600 мм. Деревянные рукоятки забивают во всад головки не расклинивая. Это делают для того, чтобы вибрация и удары не передавались через рукоятку. Проволочную рукоятку закручивают вокруг головки в горячем состоянии, а рукоятку из троса заклинивают и запаивают во всаде.

Рассмотрим некоторые особенности подкладного инструмента..

Начнем с подкладного инструмента под молот. Зубила кузнечные подразделяются на зубила для рубки нагретых и холодных заготовок. Зубила для холодной рубки делают более массивными, с углом заточки ножа 60°, ножи у зубил для горячей рубки делаются более тонкими, с углом заточки 30° (рис. 11, а).

Форма ножа у зубил для художественной ковки делается либо прямолинейной, либо с кривизной в одной плоскости (или даже в двух плоскостях).

Зубила с прямым ножом изготовляют как для поперечной рубки, так и для продольной, с односторонней заточкой или двухсторонней. Нож зубила для поперечной рубки расположен параллельно оси рукоятки, а нож зубила для продольной рубки - перпендикулярно ручке. Односторонняя заточка зубила применяется в том случае, когда требуется получить срез с перпендикулярным торцом, а если у изделия допускается наклонный торец или нужна фаска, то необходимы зубила с двухсторонней заточкой. Зубила с притупленным ножом используют для нанесения различных орнаментов на изделия.

Зубила с кривизной ножа в горизонтальной плоскости служат для вырубки из листового материала различных криволинейных элементов, например цветов, акантовых листьев.

Фасонные зубила с двойной кривизной ножа применяются для вырубки каких-либо элементов из объемных заготовок.

Кузнецы при работе зубилом обязаны иметь в виду следующее: чтобы нож не тупился, под заготовку необходимо подложить прокладку (железный или медный лист). Кстати, прокладка предохранит лицо наковальни от повреждения.

При отрубке от заготовки части следует соблюдать некоторые правила. Так, начальные и завершающие удары по зубилу нужно наносить весьма осторожно: вначале - чтобы зубило правильно врезалось в заготовку, в конце - чтобы отрубаемая часть не улетела и не поранила кого-либо. Место, где производится отрубка, необходимо огородить сеткой.

Пробойники предназначены для пробивки отверстий, различных углублений в сравнительно тонких заготовках и для орнаментации изделий. В зависимости от формы пробиваемых отверстий сечение бородки (рабочей части пробойника) может быть круглым, овальным, квадратным, прямоугольным или фасонным (рис. 11, 6)..

Для пробивки отверстий в толстых заготовках применяют прошивни и специальные пуансоны, которые отличаются от пробойников тем, что не имеют рукояток и удерживаются клещами (рис. 11, в).

Из кузнечной практики известно, что для облегчения извлекания прошивня из пробиваемого отверстия в предварительно намеченное углубление подсыпают немного мелкого угля (в процессе прошивки газы, образующиеся из угля, способствуют выталкиванию инструмента).

Гладилки служат для выравнивания неровностей на поверхности поковки после обработки ее молотом. Гладилки бывают с плоскими и цилиндрическими рабочими поверхностями различных размеров и формы. Для выравнивания больших плоскостей обычно применяют гладилки с рабочей поверхностью размером 100×100 мм, для выравнивания небольших поверхностей - гладилки размером 50×50 мм. Гладилки с цилиндрической поверхностью необходимы для выравнивания галтелей и радиусных поверхностей (рис. 11, г.].

Раскатки предназначаются для ускорения раздачи (удлинения) металла вдоль и поперек оси заготовок, а также для выбивания цилиндрических пазов на заготовках и для орнаментации изделий (рис. 11, д).

Познакомимся с подкладным инструментом, установленным на наковальню. Такой инструмент снабжается хвостовиком квадратного сечения, который вставляется в соответствующее гнездо в наковальне (рис. 12).

Рис. 12. Подкладной инструмент, устанавливаемый на наковальне: 1-просечки; 2-конусные оправки; 3-вилка; 4-6-оправки

Подсечки применяют для рубки заготовок при помощи ручника. Заготовку накладывают на лезвие подсечки и, ударяя по ней ручником, отрубают необходимую часть. Угол заточки лезвия подсечки 60°. Следует помнить, что рубку заготовки нельзя доводить до конца, чтобы не испортить лезвие подсечки. Вначале проводят глубокую подрубку заготовки, а окончательное отделение части заготовки производят на краю наковальни легким ударом ручника.

Конусные оправки служат для расширения отверстий в поковке, раздачи колец и выполнения гибочных операций.

Вилки используют для гибки и завивки заготовок. Кроме того, к подкладным инструментам относятся различные оправки для ковки уклонов, гибки и кузнечной сварки звеньев цепи.

Рис. 13. Парный подкладной инструмент: а-обжимки (1-3) и подбойка (4); б-приспособления для высадки гвоздей, болтов, заклепок

Парный подкладной инструмент включает в себя нижний инструмент (нижних), который хвостовиком квадратного сечения вставляется в отверстие наковальни, и верхний инструмент (верхняк), имеющий рукоятку для держания (рис. 13, а).

К этой группе относят обжимки (для придания предварительно откованной заготовке правильной цилиндрической, прямоугольной или многогранной формы) и подбойки (для продольной или поперечной раздачи металла). Для специальных художественных работ применяются особые штампы с рельефами типа листьев, пик, розеток и т. п..

К подкладному инструменту можно отнести и гвоздильную плиту со специальными сквозными отверстиями разных размеров для высадки головок гвоздей, болтов и закрепок (рис. 13, б).

Для придания головке гвоздя, болта или заклепки необходимой формы (сферы, призмы, квадрата, шестигранника) применяют специальные шляпочные молотки.

Большую помощь при ковке художественных изделий окажет и массивная стальная плита - форма размером в плане примерно 300×400 мм и толщиной 150-200 мм, по четырем боковым граням которой имеются углубления различной конфигурации и размеров: полукруглые, треугольные, прямоугольные и т.д. Плита необходима при ковке различных фасонных элементов и применяется вместо подкладных штампов. На торцовых поверхностях формы имеются сквозные круглые, квадратные, треугольные и фасонные отверстия для пробивки отверстий при помощи специальных пробойников или пуансонов (рис. 14).

Для изготовления крупных художественных изделий типа оград, балконных решеток, козырьков, подъездов понадобится большая и толстая плита, на которой производятся сборка и правка изделий. В плите предусматриваются сквозные отверстия для установки штырей, болтов, упорных угольников и различных приспособлений для фасонной гибки профилей, сборки конструкций и других технологических операций.

Сборку художественных изделий сложной формы (с выпуклой поверхностью) удобно производить на плитах с соответствующей формой поверхности. Для сварки крупных изделий необходимо иметь специальные стеллажи.

Для работы с раскаленным металлом, конечно же, необходимы клещи. По форме губок клещи делятся на продольные, поперечные, продольно-поперечные и специальные. Кузнечные клещи должны быть легкими, с пружинящими рукоятками, для надежного удержания поковок во время работы рукоятки клешей могут стягиваться специальным кольцом - шпандырем (рис. 15, а).

Рис. 15. Кузнечные клещи (а) и стуловые тиски (б): 1-рукоятка; 2-зажимное кольцо; 3-заклепки; 4-губки; 5-заготовка; 6-петля

Если клещи плотно не захватывают заготовку, то губки клещей нагревают в горне и, захватив ими заготовку, обжимают ручником..

Для зажима раскаленных заготовок служат стуловые тиски (рис. 15,б) и различные струбцины. Крепятся такие тиски мощными шурупами, болтами или заклепками на основной опоре слесарного верстака или на
отдельном стуле - массивном бревне, хорошо закрепленном в полу кузницы. Верхний уровень губок обычно располагают на высоте 900 - 1000 мм от уровня пола..

Для измерения заготовок и изделий в кузнице применяют стальные линейки длиной 250, 500 и 1000 мм, металлические метры, штангенциркули, угольники и др. Кроме того, кузнецы-художники при выполнении массовой продукции широко используют различные шаблоны и калибры, изготовленные из проволоки и листовых материалов (рис. 16).

Рис. 16. Контрольно-измерительный инструмент: а-штангенциркуль; б-кронциркули; в-нутромеры; г-комбинированный измерительный инструмент

Для ухода за горном кузницы понадобятся угольная лопата, кочерга, пика или ломик для пробивки спекшегося угля, метелка для очистки горна от мелкой угольной и шлаковой пыли, брызгало для смачивания угля при спекании купола (шапки) над очагом, щипцы для угля..

Необходимо отметить, что весь необходимый для ковки инструмент должен располагаться на специальном столике в непосредственной близости от рабочего места кузнеца. Высота стола 600-800 мм.

Кроме основного и вспомогательного инструмента, в кузнице всегда размещается ящик для сухого песка, стойка для хранения инструмента, емкости для воды, ящик для угля, стеллажи для хранения инструмента и металла, верстак для слесарной обработки изделий и т. д.

Хорошо, когда мастерская кузнеца-художника просторная, светлая, включает в себя несколько комнат для отдельных видов работ: эскизно-графических, слесарно-сборочных и кузнечно-сварочных. Кроме этого, желательно помещение для складирования материала, различных полуфабрикатов и др.

Для эскизно-графических работ понадобятся большие столы, так как некоторые элементы приходится прорисовывать в натуральную величину, кульман для вычерчивания отдельных узлов и деталей, а также различные подставки для планшетов, шкафы для хранения эскизов и рисунков.

Помещение для слесарно-сборочных работ снабжается слесарным верстаком с тисками, сверлильным станком, точилом и другим оборудованием, необходимым для сборки и отделки кованых изделий.

Некоторые считают кузнечное дело очень сложным и думают, что кузнецом можно стать, только окончив специальное учебное учреждение. Но на самом деле все гораздо проще. Для того чтобы научиться кузнечному делу, достаточно иметь желание и физическую силу, а диплом совсем не обязателен. Правда, идти работать кузнецом невыгодно и не перспективно, так как ваш заработок в этом случае составит всего 20% от полученной предприятием прибыли.

Организация бизнеса

Оптимальным вариантом является открытие собственной кузницы. Расположить свое предприятие можно в каком-то цеху на заводе или в небольшом производственном помещении. Площадь помещения должна составлять не менее 10 кв. м, в таком случае вам не придется заниматься его перепланировкой. Единственное, что нужно будет сделать, – это построить дымоход для горна. Без этого на кузнице не обойтись. После того как вы найдете подходящее помещение, нужно приобрести все необходимые инструменты и оборудование.

Вложения в организацию данного бизнеса сравнительно невелики – от 10 до 40 тысяч долларов. За аренду цеха вам нужно будет платить около 200 рублей в месяц за кв. м площади, что, в принципе, не так много, а вот на покупку оборудования будет потрачена основная часть требуемых для организации кузницы средств (какого именно - оговорим дальше).

В качестве организационно-правовой формы можно выбрать регистрацию ИП, конечно, если вы не планируете выполнять заказы для юридических лиц. В этом случае необходимо организовывать ООО. Особого внимания требует согласование помещения в пожарной службе, так как предполагается работа с открытым огнем.

Обустройство помещения для кузницы

Бизнес-план кузницы - это документ, согласно которому будет реализовываться проект. Если говорить о требованиях к помещению для данного вида деятельности, то в первую очередь следует отметить, что оно должно быть просторным и светлым. Высота потолков должна составлять минимум три-четыре метра при общей площади от 40 кв. м.

Основным оборудованием кузницы является горн на один или два огня. Для него необходимо оборудовать дымоход. На расстоянии полутора или двух метров от горна устанавливается наковальня, чуть дальше от нее – тиски. Вместе с конструкцией горна необходимо монтировать ящики для воды, которая нужна для закалки или охлаждения инструмента.

Кузнечный инструмент должен находиться в удобном месте. Можно вешать его на стене или оборудовать для него специальную стойку. Сверлильные станки, стальные передвижные козлы, рычажные ножницы, пневматический молот – все это поможет мастеру создавать качественные кузнечные изделия.

Оборудование для кузницы

Кузнечное оборудование условно можно разделить на основное и дополнительное. Основное оборудование - это, к примеру, тиски, которых должно быть несколько штук разного размера. Наковальня является основным упорным инструментом. Ее вес, в среднем, составляет сто килограмм. Для изготовления наковальни в основном используют высокоуглеродную сталь. Есть однорогие и двурогие наковальни. Горн – это еще одна важная составляющая кузницы. Этот инструмент нужен для термической обработки металла.

Кроме основного оборудования вам также потребуется ручной инструмент: кувалды, молотки, зубила и так далее. Бизнес-план кузницы должен в обязательном порядке включать полный перечень необходимого оборудования и инструментов. Нужен в кузнице и аппарат для сварки. Следует отметить, что расходы на укомплектование предприятия будут существенные. А конкретно:

• тиски маленькие и большие – 5 и 15 тысяч рублей за штуку соответственно (их потребуется двое-трое разного размера);
• наковальня – 50-60 тысяч рублей;
• горн – 40 тысяч рублей (однако для экономии средств можно сделать его и самостоятельно).

Ручной инструмент стоит недорого и представлен на рынке в широком ассортименте, поэтому здесь проблем не возникнет.

Кузнечное дело как бизнес невозможно без наличия краскопульта для покраски заготовок. На сегодняшний день на рынке представлен широкий ассортимент кузнечного оборудования. Поэтому с его приобретением особых сложностей возникнуть не должно.

Изготовление витражей

Кузница как бизнес - весьма перспективное и выгодное предприятие, особенно если совместить ковку металла и изготовление витражей. В этом случае вам нужно дополнить комплект оборудования стеклорезами и печью. Какое стекло вы будете использовать для изготовления своей продукции, значения не имеет. Оно может быть и китайским, и отечественным.

Мастера

Разрабатывая бизнес-план кузницы, не забудьте о требованиях к работникам. Минимальный штат такого предприятия должен состоять из двух человек: главного мастера и его помощника. Также желательно нанять квалифицированного специалиста по сварочным работам, который будет заниматься сборкой готовых изделий.

Найти хороших мастеров кузнечного дела нелегко, это основная проблема данного вида деятельности. В серьезных кузницах, кроме рабочих исполнителей, в штате имеется еще и художник, который занимается созданием эскизов будущих изделий. Он же разрабатывает все декоративные элементы.

Бизнес-план кузницы должен быть тщательно продуманным и отражать цель вашего проекта, вид изготавливаемой продукции. В него должна быть включена информация о требованиях к помещению, количестве работников, виде вентиляции, мощности производства и прочих важных моментах. Также следует рассмотреть в отдельном разделе технологию производства выпускаемой продукции.

Сбыт кузнечных изделий

Бизнес-план кузницы должен включать раздел, в котором будут определены возможные варианта сбыта готовых изделий. Следует отметить, что проблем в этом плане возникнуть не должно, поскольку художественная ковка ценится и пользуется немалым спросом. На этом рынке практически нет серьезных конкурентов, горячей ковкой занимается очень мало компаний.

Самостоятельное изготовление декоративных кованых изделий потребует специального помещения для производства кузнечных и сварочных работ. Традиционно это помещение называют кузницей или кузнечной мастерской.

Размещение оборудования в кузнице: 1- наждачный станок; 2 - станок для ковки; 3. трубогиб; 4 - шкафы для инструментов; 6 - тиски; 6 - верстак; 7 - вентилятор; 8 - бак с водой; 9 — горн; 10 - вешалки для инструмента; 11- стол для инструмента; 12 -наковальня; 13 - ящики с углем.

Работа в кузне заключается в обработке металлических деталей, обычно в раскаленном виде. Проведение сварки с помощью электрического или газового аппарата тоже подразумевает работу с открытым пламенем и нагретым до высокой температуры металлом. Это предъявляет особые требования к устройству кузницы в домашних условиях.

Как построить кузнечно-слесарную мастерскую своими руками?

Построить кузницу лучше всего из материалов, не подверженных легкому возгоранию:

Схема размещения оборудования в сельской кузнице.

• кирпича;
• шлакоблока;
• асбоцементных листов.

В том случае если кузница вынужденно размещается в постройке с деревянными стенами, они должны быть оштукатурены. Пол в кузне мостят кирпичом, заливают бетоном или делают его из смеси глины и песка, смачивая и тщательно трамбуя ее. Для слесарной мастерской подойдет гараж, сарай или подсобное помещение в доме. Там же можно разместить станки для холодной ковки, так как для этого способа обработки металла не требуется применение открытого огня.

Площадь помещения для ковки декоративных элементов может быть сравнительно небольшой и диктоваться только удобством и свободой передвижения кузнеца.

Для выполнения небольших по размеру изделий оптимальной площадью кузни можно считать 16 кв.м.

Инструменты в кузнице: молоты, тиски, щипцы, заточки.

Такая мастерская дает возможность разместить под одной крышей все необходимое оборудование. Сварочные работы нужно производить только вне помещения.

При производстве кузнечных работ внутри помещения необходимо позаботиться о достаточном проветривании. Идеальным будет устройство принудительной вентиляции приточно-вытяжного типа. Над горном в этом случае размещается вытяжное оборудование. Высота потолков не должна быть менее чем 2,5 м. Кузница под навесом не нуждается в устройстве вентиляции, но работать в ней зимой будет довольно неуютно.

Вернуться к оглавлению

Внутреннее обустройство кузницы, основные приспособления

Специфика труда кузнеца подразумевает размещение в мастерской характерных приспособлений:

Устройство горна кузнечного.

• кузнечного горна;
• наковальни и шпераков;
• правильной плиты;
• гибочной плиты;
• тисков;
• молотов, ручников, кувалды;
• инструментов для резки, заточки, сверления, рубки;
• слесарного верстака.

Помимо этого, обязательно нужно оборудовать кузницу емкостью с водой для охлаждения поковки, которая всегда будет под рукой, и ящик для топлива с кочергой и совком. Обеспечение пожарной безопасности диктует размещение в доступном месте огнетушителя.

Вернуться к оглавлению

Самые необходимые инструменты

Нагревание металлических заготовок до высокой температуры перед обработкой требует обязательного наличия в мастерской кузнечного горна. Это разновидность печи открытого типа, на поду которой производится сгорание высокотемпературного топлива — древесного или каменного угля. Горн обычно располагается у дальней от входа стены таким образом, чтобы кузнец мог иметь к нему доступ с 3-х сторон. Это позволяет нагревать и длинные заготовки, и небольшие детали для изготовления декоративных металлических элементов.

Наковальня с приспособлением для зажима заготовок.

Для небольшой мастерской или для изготовления мелких деталей хорошо подходит переносной горн, который можно сделать из листового металла или из обрезанного газового баллона. Обработка более крупных заготовок (детали перил, заборов и пр.) потребует установки стационарного оборудования. Традиционно такой горн складывают из кирпича: основание выкладывают из кирпича или шлакоблока, оставляя в центре место для зольника и притока воздуха к колосникам. Можно сварить основание и из стального уголка, выполнив зольник из листового металла. Для принудительного дутья с целью повышения температуры сгорания топлива прокладывают трубу. Для нагнетания воздуха можно использовать пылесос. Поверх зольника устанавливают колосниковую решетку, и стенки вокруг нее выкладывают из огнеупорного кирпича, формируя горновое гнездо, где находится горящее топливо.

Обработка раскаленной заготовки производится на наковальне. Для этой цели можно приспособить кусок рельса, один конец которого сточить в виде конуса. При возможности лучше приобрести профессиональную наковальню, но для изготовления декоративных деталей подойдет и кусок толстой (2-3 см) стальной плиты с гладкой поверхностью.

Установить наковальню можно:

• на деревянной колоде («стуле»);
• на основании из монолитного бетона;
• в бочке с песком.

При любом способе установки высота над полом рабочей поверхности наковальни (наличника) определяется индивидуально и должна примерно соответствовать уровню большого пальца на руке стоящего рядом с ней ковщика.

Подсобные приспособления (гибочная и правильная плита, тиски, шпераки) служат для закрепления и обработки заготовок. Гибочная плита имеет отверстия, в которые при необходимости вставляют отрезки прутка по рисунку; между ними выгибают одинаковые элементы в большом количестве (завитки, улитки и пр.). На правильной плите можно согнуть под прямым углом или выпрямить длинные заготовки. Шпераки представляют собой мини-наковальни для мелких элементов. В тисках зажимают концы детали при скручивании, изгибании или некоторые инструменты (шпераки, нижники) для обработки заготовок.

Ударные инструменты должны быть представлены набором молотов и кувалд различного веса (4-16 кг) для нанесения ударов при ковке крупных изделий. Для окончательной обработки заготовки применяют ручники массой 800-2000 г с длиной рукоятки около 35 см. Ручник служит для нанесения точных ударов, исправления формы изделия. Молотки, имеющие фасонные бойки, применяют для поковок особой конфигурации. Такие молотки обычно приобретают или изготавливают под конкретную задачу.

Различный электроинструмент для обработки металла должен иметь кабели с сечением, соответствующим нагрузке.

Слесарный верстак представляет собой стол удобной для хозяина высоты, на котором можно установить электроинструмент, разложить заготовки и готовые детали, выполнять холодные операции по обработке изделий: заточку, шлифовку, резку и пр.

Все оборудование кузницы должно быть размещено с учетом индивидуальных требований мастера к удобству работы и беспрепятственному подходу к основным рабочим местам: горну, наковальне, верстаку. Сделать кузню дома вполне доступно, а работа в ней принесет удовольствие и позволит самостоятельно изготавливать различные вещи из металла.

Ковка своими руками довольно непростой технологический процесс, для этого нужно знать основные приемы работы с заготовкой, а также правила нагрева и закалки

Кузнечное ремесло - один из самых старых способов обработки металла. Однако, даже в наш век развития высоких технологий, оно не утратило своего значения и даже набирает большую популярность.

Ковка своими руками довольно непростой технологический процесс, для этого нужно знать хотя бы основные приемы работы с заготовкой, а также правила нагрева и закалки металла. Также нужно иметь понятие, как использовать оборудование. Какими навыками нужно обладать для изготовления изделий кузнечным способом и как ковать металл?

Горячая ковка включает в себя большое количество приемов, использующихся в обработке металла. Однако сама технология состоит из основных этапов.

1. Нагрев заготовки.
2. Ковка.
3. Стабилизация металла.
4. Закалка (по надобности).

Каждый отдельно взятый этап имеет большое значение. Неправильно выдержанная температура нагрева заготовки приведет в дальнейшем к порче изделия, то же касается и слишком быстрого остывания.

При ковке также нужно соблюдать технологический процесс, иначе попросту заготовка будет испорчена. На этом этапе используют множество приемов в зависимости от того, какое изделие изготавливают.

Стабилизация металла подразумевает постепенное остывание готового изделия. Этот технологический этап способствует нормальной кристаллизации сильно разогретого материала. Главная задача - не допустить нарушение внутренней структуры, появления раковин и трещин.

Закалка используется для придания готовому изделию твердости за счет изменения кристаллической решетки во время высокотемпературного нагрева. Чаще всего в кузнечном деле этот этап проводят, изготавливая инструменты, которые во время использования будут испытывать большие нагрузки. Основное требование к закалке - не сделать металл слишком хрупким (перекалить) или, наоборот, очень мягким.

Итак, как происходит ковка металла своими руками и какие приемы применяют на каждом из этапов работ?

Нагревание заготовки перед ковкой

Обычно для ковки стальных предметов используют готовые заготовки в виде литых стальных болванок требуемого размера. Своими руками таким способом можно изготовить не слишком большие предметы и мелкие инструменты, поэтому для нагревания использую кузнечный горн.

Лучше всего приступить к нагреванию заготовки сразу же после ее отливки, когда она остынет до темно-красного цвета. Также можно прогреть материал предварительно перед помещением в очаг. Предварительное нагревание проводят с концов до средины, чтобы избежать появления напряжений и трещин в структуре металла. При этом температура соблюдается в пределах не более 300 градусов. Проверяют этот показатель разливанием на поверхность болванки машинного масла: если оно горит, то заготовку перемещают в очаг.

Температуру в горне изначально задают невысокую, постепенно увеличивая со временем до нужного предела.

Ошибочно мнение о том, что чем больше нагреть сталь, тем лучше ее ковать. При сильном разогреве такой материал действительно становиться мягче, однако, не стоит забывать о таких процессах, как перегрев и пережег металла.

Перегрев изменяет кристаллическую структуру материала заготовки и при последующей ковке он может попросту развалиться на отдельные фрагменты.

Пережег изменяет химические свойства стали, когда из ее состава выжигается большее количество углерода.

По данным таблицы можно понять каких температурных рамок стоит придерживаться во время нагревания различных сортов стали при ковке. Определяют степень накала металла по его цветовому спектру. Например, если заготовка имеет окраску ослепительно белого цвета, значит, она разогрета до 1200-1300 градусов. Чем более темный окрас металла, тем он холоднее. На фото изображена схема соотношений цветового спектра к температуре.

Как по цвету определить температуру нагрева

Процесс ковки

Когда заготовка будет разогрета до требуемой температуры, ее стоит обжать. Это нужно делать для устранения различных раковин, пустот и трещин в структуре болванки. Процесс проводят следующим образом. Заготовку вытаскивают из горна и ударами молота проходят ее поверхности от середины до краев (сначала верхнего, а потом нижнего).

Прежде чем планировать изготовление вещей, стоит рассчитывать на то, что при обжимке заготовка потеряет часть своего объема в виде окалины. Она образовывается на поверхности болванки, откуда ее удаляют, используя инструменты: клещи и щетки.

Когда обжимка проведена, переходят к собственно поковке изделия. При этом используют различные приемы для получения нужной формы.

Чтобы на поверхности образовались утолщения, используют способ местной осадки. Также этот прием используют, если нужно уменьшить длину заготовки и сделать ее более толстой. Для этого мастер наносит удары сверху заготовки, расположенной в вертикальной плоскости. При этом металл будет деформироваться и утолщаться. Удобно делать полную обсадку, зажав разогретую заготовку в тисках, но нужно спешить, иначе металл будет очень быстро остывать от холодного приспособления для зажима.

После осадки опять нужно сделать обжимку, чтобы придать структуре однородность!

Одна из разновидностей осадки - высадка. Ее используют, когда нужно получить на поверхности изделия утолщения. Для этого нагрев заготовки делают только в месте высадки.

Если нужно, наоборот, удлинить заготовку, проводят так называемую протяжку. Используют три способа, которыми можно сделать этот прием. Наиболее простой - протяжка на плоских бойках. Для этого заготовку разогревают. Далее, ее проходят молотом по всей длине и, переворачивая на 90 градусов, делают ту же работу. Прием стараются проводить за один разогрев. Довольно часто используют такой подвид протяжки, как расплющивание по всей длине. Основные инструменты при этом молот или кувалда.

Иногда при ковке в домашних условиях нужно сделать в изделии сквозное или глухое отверстие. В таком случае используют прием прошивки. В качестве основного приспособления выступают пробойники различного сечения. При этом заготовку разогревают и укладывают на наковальню сверху круглого отверстия. Установив пробойник, по нему наносят удары. Прошивку можно делать как с одной стороны, так и с обеих.

Для разделения заготовки или изделия на части используют способ рубки. Нагревают металл до темно-красного цвета и, уложив его на наковальню, кузнечным зубилом рубят три четвертых его толщины. После чего поковку переворачивают и дорубают остаток, используя те же инструменты.

Также довольно часто в кузнечном деле использую способ гибки заготовок. Простые формы получают, используя в качестве основного приспособления наковальню с отверстиями. Более сложные кованые элементы формируют, изгибая заготовки на различных шаблонах.

Еще один прием, часто использующийся в художественной ковке - скручивание. Заготовку при этом разогревают и жестко фиксируют в тисках, другой конец проворачивают, используя как основное оборудование вороток.

Когда изделие готово нужно стабилизировать металл.

Стабилизация

Очень быстрое остывание материала кованого изделия приведет к неравномерной кристаллизации металла. Как следствие в структуре образуются напряжения, раковины и пустоты. Чтобы избежать таких отрицательных моментов, когда завершиться ковка металла в домашних условиях, нужно задать постепенное и равномерное остывание.

Небольшие поковки можно оставить в очаге горна, где металл будет остывать вместе с печью. Более массивные кованые изделия можно засыпать горячими углями и присыпать золой.

Чем более массивное изделие, тем более плавным должно быть остывание.

Процесс ковки своими руками можно посмотреть на примере видео поковки якутского ножа

Обучиться ковке для начинающих лучше у опытного мастера. Существует много различных приемов и способов такой обработки и изготовления вещей, которые может показать специалист. Тем более при отсутствии практики довольно тяжело соблюдать технологии нагревания и стабилизации металла, без которых изделие либо не получиться, либо будет некачественным.

Однако ручная ковка не так сложна и простейшие вещи можно довольно быстро научиться изготавливать самостоятельно.

А что Вы можете дополнить к материалу этой статьи? Если у Вас имеется опыт обучения ковки в домашних условиях, поделитесь им в блоке комментариев к этой статье.