Сьогодні ми поговоримо про метал і ковальському інструменті. У процесі кування коваля доводиться використовувати стали різних марок, кольорові метали і сплави, які розрізняються за фізичними, механічним і технологічними властивостями. Для кування художніх виробів найкраще використовувати низьковуглецевих сталі, що містять до 0,3% вуглецю. Як приклад приведу кілька марок сталей з «Марочник сталей і сплавів», (вид. «Машинобудування», 1989):
Крім вуглецю в сталях міститься кремній, марганець, сірка, фосфор і інші елементи. Сірка і фосфор є шкідливими домішками, оскільки впливають на міцність сталі і якість ковальського зварювання.
Сьогодні вітчизняна металургійна промисловість випускає досить якісні низьковуглецевих сталі, але вони за багатьма показниками поступаються сталям дореволюційного періоду, особливо виробленим на заводах Демидова. І багато ковалі збирають старе залізо при розбиранні будинків, побудованих в XVIII і XIX століттях, використовують деталі старовинних машин і механізмів. У середній смузі Росії залишилося ще багато напівзруйнованих будівель минулих століть, де можна відшукати старі металеві деталі.
Але ж будь-який, навіть самий маленький шматочок металу, в умілих руках може перетворитися на витвір ковальського мистецтва. Ті, хто вже давно займається художньою ковкою, дуже дбайливо ставляться до знахідок із старовинного заліза, і нерідко простір кузні і територія біля неї нагадують смітник металобрухту.
Краща сталь для вашого інструменту
Нікель підвищує міцність, хром - твердість і зносостійкість. Марганець підвищує твердість, міцність, опір стирання і удару, зменшує шкідливий вплив сірки. Кремній підвищує міцність і пружність, але знижує в'язкість і зварюваність. Для маркування легованих сталей прийняті наступні позначення легуючих елементів: Н - нікель, X - хром, Г - марганець, С - кремній, М - молібден, К - кобальт, В - вольфрам, Т - титан і так далі. Наприклад, марка 40Х означає, що сталь містить близько 0,4% вуглецю і до 1,5% хрому; 18ХГТ - містить близько 0,18% вуглецю, до 1,5% хрому, до 1,5% марганцю і до 1,5% титану.
Для виготовлення молотків і кувалд зазвичай застосовуються стали 45, 50, 40Х.
Подкладной інструмент, який встановлюється в квадратний отвір ковадла, і всілякі фасонні молотки виготовляються з вуглецевих сталей марок 45, 50, У7, У8.
Зубила, прошивний, калібри і інший інструмент, який працює при великих механічних навантаженнях і високих температурах, робиться з легованих сталей, до складу яких входять нікель (Н), хром (X), молібден (М), ванадій (Ф). Для виготовлення такого інструменту підходять стали 20ХН2М, ЗХ2У8Ф, ЗХ2В8, 4Х5МФС, 4Х5В2ФС. Наприклад, зубило, виготовлене з сталі ЗХ2В8М, прекрасно рубає, нагріваючись до темно-червоного кольору. Але якщо вам не вдалося роздобути стали саме цих марок, не турбуйтеся. Сходіть в яке-небудь автогосподарство на звалище металобрухту і спробуйте знайти піввісь від вантажної автомашини. З однієї піввісь можна зробити безліч прекрасного інструменту.
Ковальські кліщі зазвичай виготовляються з вуглецевих сталей 15 і 20.
Я ж вважаю за краще робити їх зі звичайної будівельної арматури - сталь 35ГС або 25Г2С.
Головний інструмент коваля
Тепер, коли ви володієте необхідною інформацією про сталях, з якими доведеться працювати, можна приступити до вивчення основного ковальського інструменту і способам його виготовлення. Найголовніший інструмент коваля - молоток або ручник. Зазвичай маса молотка буває від 500 г до 2 кг: це залежить і від виду роботи, для якої він використовується, і від фізичних даних коваля. У кожного майстра є свій улюблений, самий зручний молоток, з яким він ніколи не розлучається. Мій, наприклад, важить близько 2 кг. Він постійно перебуває у мене в руці або лежить на ковадлі, його я використовую практично в будь-якій роботі.
Як же зробити молоток? Візьміть заготовку стали марки 45 або 50 (приблизно 2 кг) і откуйте з неї паралелепіпед в перерізі квадрат, довжиною дві з половиною боку квадрата. По центру однієї з бічних граней прошийте наскрізний отвір діаметром 20-25 мм. Після цієї процедури у заготовки деформуються бічні площини. Їх необхідно прокувати так, щоб заготовка придбала форму правильного паралелепіпеда, а круглий отвір стало овальним.
Потім слід відкалібрувати отвір за формою і розміром, відповідним дерев'яної рукоятки. Робиться це за допомогою калібру, що представляє собою металевий стрижень овального перетину довжиною 150-200 мм з невеликою конусностью по довжині. Калібр необхідно викувати попередньо з вуглецевої сталі марки 40Х, загартувати і добре відшліфувати. Нижня перетин калібру має бути трохи менше перетину отвору, прошитого в заготівлі, так щоб калібр входив в нього на дві третини глибини, а верхнє - трохи більше перетину дерев'яної рукоятки. Калібр забивається в отвір до необхідного розміру з одного боку, потім з іншого. Щоб уникнути деформації бічних граней, пуття заготовку з боків, потім повторно забийте калібр з одного боку, і, не виймаючи калібру, пуття заготовку з боків і осадіть з торців, щоб вона прийняла правильну форму. Вибийте калібр і повторіть всю операцію з іншого боку отвору. У вас повинна вийти заготовка правильної форми з отвором, яке має подвійний конус для надійного з'єднання з дерев'яною рукояткою за допомогою клина.
Але це ще не молоток. Далі слід отковать один торець, надавши йому форму невеликої сфери, і оформити фаски, а інший - відтягнути в горизонтальній площині на двосторонній клин. За допомогою напилка або шліфувальної машинки обпиляєте сферичну поверхню бойка, закруглюватимете гострий кінець клина радіусом 3-5 мм і відшліфуйте наждачним папером. Я впевнений, у вас повинен вийти хороший молоток - і не засмучуйтеся, якщо не зможете зробити його з першого разу. Ця робота вимагає ґрунтовних навичок, і для початку є сенс придбати відповідний молоток в інструментальному магазині.
Міцна гарт і надійна рукоятка
Викуваний молоток необхідно загартувати. Добре загартувала може зробити тільки професійний термист, але якщо серед ваших знайомих такого немає, доведеться вчитися самим. Придбайте в книжковому магазині «Марочник сталей і сплавів» або «Довідник терміста». Там ви знайдете всю необхідну інформацію про режими термообробки.
Отже, приступимо до загартування. Для цього нагрійте молоток в горні до яскраво-червоного кольору світіння, який відповідає приблизно 850 градусам, і остудіть в холодній воді. Після гарту молоток стає твердим, але крихким. Щоб сталь залишилася твердою і придбала в'язкість, необхідно провести відпустку.
Відшліфуйте площину бойка наждачним папером до металевого блиску, потім повільно і рівномірно нагрійте весь молоток до появи на відшліфованою поверхні світло-солом'яного кольору мінливості і залиште остигати на повітрі.
Тепер виготовимо рукоятку. Рукоятки для молотків зазвичай роблять з сухої тонкошарової деревини: берези, горобини, клена або ясена. Я зазвичай роблю рукоятки з берези або горобини. У моїй майстерні завжди є один-два десятка сухих заготовок: адже дуже часто доводиться робити нові молотки і молоточки для спеціальних робіт. Кожен коваль вибирає свій власний розмір рукоятки, але зазвичай для молотків вагою до 2 кг її довжина становить 300-350 мм і діаметр перетину 20-35 мм, для кувалд і бойових молотів відповідно 600-800 мм і 30-45 мм. Рукоятка повинна зручно лежати в руці, бути гладкою, без сучків і тріщин.
В першу чергу у верхній частині рукоятки зробіть поздовжній пропил для клина. Після того як ви насадили молоток, рукоятку необхідно розклинити дерев'яним клином з більш твердої деревини, попередньо змастивши його будь-яким столярним клеєм. Коли клей висохне, відпиляйте зайву частину клина і рукоятки так, щоб 5-8 мм рукоятки виступало вище площині молотка, потім добре просочіть виступаючу частину відпрацьованим машинним маслом. Просочення маслом не дає деревині розсихатися, і молоток дуже довго щільно тримається на рукоятці.
Рукоятки для кувалд виготовляються з тих же порід деревини, але, на відміну від молотка, насаджується кувалда не зверху, а знизу.
Для цього вистругував дерев'яну заготовку по всій довжині перетином, рівним або трохи перевищує діаметр отвору кувалди. Перетин ж верхній частині рукоятки має бути більшим, ніж отвір приблизно на 5 мм з кожного боку. Довжина заготовки береться на 100 мм більше, і ця зайва частина залишається недоторканою під час обробки всієї рукоятки. Перед насадкою змастіть рукоятку машинним маслом і насаджують кувалду знизу, проганяючи її по всій довжині ударами об ковадло до упору в розширену частину рукоятки. Тепер залишається відпиляти зайвий шматок - рукоятка повинна стирчати з кувалди на 10. 15 мм. Такий спосіб дає дуже надійне кріплення кувалди при роботі молотобійця.
Сьогодні ми поговорили про основні матеріалах і трохи торкнулися неосяжну тему ковальського інструменту, яку будемо продовжувати в наступних уроках. Успіхів вам у роботі та творчості.