Свойство металлов используемое в кузнечном деле

Обновлено: 04.10.2024

Акантовый лист — популярный декоративный элемент, изображающий лист одноименного южного растения.
Аустенит — структурная составляющая железоуглеродистых сплавов (стали и чугуна); твердый раствор углерода (до 2 %) и легирующих элементов. Стали с аустенитной структурой отличаются высокой пластичностью и вязкостью.
Биндра — стальная проволока, которой временно скрепляют детали кованого изделия во время пайки латунью.
Булат — прочная тигельная сталь, содержащая 1-1,5 % углерода.
Вальцевание — превращение проволоки в узкую полоску путем прокатывания в специальных вальцах.
Волюта — декоративная деталь в форме завитка.
Воронение — медленная термическая обработка металлического изделия с предварительным нанесением на его поверхность различных масел и кислот. В результате воронения металлическое изделие покрывается тончайшей окисной пленкой иссиня-черного цвета. Это один из самых надежных способов защиты железа и железных сплавов от ржавчины.
Всад — насадочное отверстие в головке ударного или подкладного инструмента.
Выколотка — придание нужной формы заготовке из листового металла.
Высадка — увеличение площади поперечного сечения определенной части металлической заготовки.
Вытяжка — увеличение длины металлической заготовки за счет уменьшения площади ее поперечного сечения.
Гладилка — подкладной инструмент, головка которого имеет плоскую или полукруглую тщательно отшлифованную поверхность. Предназначена для выравнивания поверхности заготовки и удаления следов ударных инструментов.
Гвоздильня — подкладной инструмент в виде формы или металлической плиты с разнообразными отверстиями. Предназначена для получения шляпок гвоздей, болтов, заклепок и для изменения формы конца стержня. Как правило, используется в паре со шляпными молотками.
Гибка — деформация заготовки по определенному контуру. В процессе гибки различные части заготовки деформируются по-разному: внешняя часть растягивается, а внутренняя сжимается.
Горн кузнечный — печь особой конструкции, предназначенная для нагрева металлических заготовок.
Гравирование по металлу — нанесение на металлическую поверхность углубленного изображения.
Деревянная сталь — сталь, содержащая 64 % железа, 35 % никеля и 1 % хрома. Такое соотношение химических элементов обеспечивает низкую теплопроводность стали, за что она и получила эпитет «деревянная».
Дифовка — см. Выколотка.
Дрожировка — прием гравирования; нанесение удара в виде ломаной линии путем поочередного переваливания режущей части штихеля с одного угла на другой. Выполняется болтштихелем и флахштихелем.
Закалка — процесс быстрого охлаждения стали, нагретой до высокой температуры.
Зернь — декоративная отделка металлического изделия мелкими металлическими шариками (зерном).
Зубило — ударный инструмент, предназначенный для рубки нагретых металлических заготовок, а также используемый при рифлении (нанесении орнамента).
Инкрустация — украшение металлического изделия драгоценными или цветными металлами контрастного цвета. На поверхности изделия гравированием, чеканкой или травлением делают углубления, которые заполняют проволокой из цветного металла.
Киянка — деревянный молоток. В кузнечном деле используется для работы с проволокой и для нанесения несильных ударов.
Клещи — захватывающий инструмент, представляющий собой два стержня (клещевины), соединенные заклепкой. Короткая часть клещей снабжена губками, позволяющими удерживать металлическую заготовку.
Ковкость — способность металлов подвергаться ковке. Предполагает высокую пластичность и низкое сопротивление деформации.
Композиция — структура художественного произведения.
Коррозийная стойкость — способность металла сопротивляться разрушающему воздействию агрессивных сред.
Красноломкость — хрупкость стали в горячем состоянии. Вызывается примесью серы.
Крацевание — механическая обработка поверхности изделия металлической щеткой.
Крица — рыхлая губчатая масса, полученная в результате сыродутного способа плавления железной руды.
Кувалда — ударный инструмент с плоскими бойками, массой до 16 кг.
Легированная сталь — углеродистая сталь с добавками хрома, никеля, молибдена, вольфрама и пр.
Мартенсит — основная структурная составляющая высокоуглеродистых сталей; пресыщенный твердый раствор углерода, образующийся при закалке из аустенита.
Метизы — стандартизованные металлические изделия промышленного назначения. К метизам относятся изделия из стальной проволоки, крепежные детали, заклепки и т.п.
Молот боевой — ударный инструмент массой 10-12 кг.
Муфельная печь — промышленный нагревательный прибор из огнеупорного материала, в котором металлическое изделие остается неподвижным в течение всего периода нагрева. Отличительной особенностью муфельной печи является замкнутая камера нагрева (муфель), ограждающая изделие от соприкосновения с продуктами сгорания топлива. Используется для закалки и отпуска стали.
Насечка — см. Инкрустация.
Обжимки — парный подкладной инструмент, предназначенный для придания откованной заготовке правильной формы.
Облой — приподнятые острые кромки по краям канавки, сделанной на поверхности металла.
Оброн (обронное гравирование) — вид рельефного гравирования, при котором элементы изображения возвышаются над фоном.
Окалина — окислы железа, образующиеся на поверхности металла в результате избытка воздуха в кузнечном горне. Окалина понижает качество металла, уменьшает его теплопроводность и затрудняет механическую обработку.
Оксидирование — химическая обработка поверхности металла с целью образования оксидной пленки.
Осадка — увеличение площади поперечного сечения металлической заготовки за счет уменьшения ее длины.
Отбеливание — удаление с поверхности металла случайных цветовых наслоений обработкой в слабых растворах соляной или серной кислоты.
Отжиг — продолжительное нагревание стального изделия при температуре 650-900 °С с последующим медленным охлаждением в отключенной печи. Отжиг используется для снижения жесткости металла. Отожженная сталь отличается высокой пластичностью, легко куется, пилится и обрабатывается напильником.
Отпуск — конечная операция термической обработки закаленной стали; процесс незначительного нагрева закаленной стали с целью уменьшения ее хрупкости при сохранении твердости.
Очелыш — горновой кожух (зонт), расположенный над очагом и предназначенный для сбора и вывода продуктов горения топлива на улицу.
Пайка — процесс соединения металлов расплавленным металлическим припоем, заполняющим зазор между соединяемыми частями. Во время пайки происходит взаимная диффузия основного металла и припоя.
Патина — налет различных цветовых оттенков. Имеет декоративную ценность и обладает защитными свойствами, предохраняющими металл от разрушения.
Патинирование — обработка поверхности металла соединениями серы или хлора.
Перлит — структурная составляющая железоуглеродистых сплавов (стали и чугуна); смесь феррита и цементита. Образуется в результате распада аустенита при сравнительно медленном охлаждении сплавов ниже 723 °С.
Пластичность — способность твердых тел необратимо без разрушения изменять свои размеры и форму в результате механического воздействия.
Плотность металла — отношение массы металла к единице его объема.
Подбойки — парные подкладные инструменты, предназначенные для увеличения длины заготовки за счет уменьшения площади ее поперечного сечения.
Полировка — заключительная механическая обработка металлической поверхности до зеркального блеска.
Пробивка — способ выбивания отверстий, при котором подкладной инструмент выдавливает металл из заготовки.
Пробойник — подкладной инструмент, головка которого снабжена конусовидным бородком. Предназначен для получения отверстий.
Просечка — высекание ажурных узоров в листовом металле.
Протяжка — см. Вытяжка.
Прочность — свойство твердых тел сопротивляться разрушению.
Прошивень — подкладной инструмент разнообразной формы, без рукоятки. Предназначен для получения отверстий.
Прошивка — способ выбивания отверстий, при котором металл как бы раздается в стороны и пропускает подкладной инструмент.
Разгонка — увеличение площади заготовки за счет ее высоты.
Раздача — увеличение диаметра отверстия и придание ему правильной цилиндрической формы.
Раскатка — увеличение диаметра кольцевой заготовки путем вытяжки стенок полосы.
Резцовое гравирование — нанесение углубленного изображения на поверхность твердого материала при помощи металлических резцов.
Рифление — упрощенный вариант гравирования; декоративная отделка кованого изделия при помощи кузнечных инструментов.
Рубка — разделение металлической заготовки на требуемое количество частей.
Ручник — ударный инструмент массой 1-2 кг. Используется для ковки небольших изделий.
Сварка — процесс соединения твердых материалов при совместном пластическом деформировании свариваемых поверхностей в результате действия межатомных сил.
Сварка кузнечная (горновая) — процесс соединения черных металлов путем их нагрева в кузнечном горне до «сварочного жара» с последующей проковкой на наковальне.
Свободная ковка — механическая обработка нагретого металла при помощи ударов молота.
Скань — декоративная отделка металлического изделия узорами из скрученной проволоки.
Сопло — закрытое полое устройство для подачи воздуха.
Сталь — сплав железа с углеродом. Содержание углерода в стали не превышает 2 %.
Струбцина — зажимной инструмент в виде скобы с прижимным винтом на одном конце.
Сыродутный способ получения железа — получение железа из железных руд при температуре ниже температуры плавления железа. Полученный сыродутным путем металл обладает губчатой консистенцией.
Тауширование — см. Инкрустация.
Твердость — сопротивление металла вдавливанию. Зависит от прочности и пластичности металла.
Температура кипения — температура, при которой жидкое вещество переходит в газообразное состояние.
Температура плавления — температура, при которой твердое вещество переходит в жидкое состояние.
Тепловое расширение — изменение размеров твердого тела в процессе его нагревания.
Теплопроводность металла — перенос теплоты от более нагретых частей материала к менее нагретым. В кузнечном деле обозначает скорость нагрева металлической заготовки по сечению.
Тиски — зажимной инструмент; приспособление для установки и фиксации заготовок в удобном для их обработки положении.
Тиски стуловые — разновидность слесарных тисков. Предназначены для обработки с ударными нагрузками.
Торсирование — скручивание заготовки относительно своей оси.
Травление — обработка поверхности изделия разбавленной кислотой.
Углеродистая сталь — сталь, содержащая до 1,7 % углерода.
Удельная теплоемкость металла — количество теплоты, необходимое для нагревания одного грамма металла на 1 °С.
Упругость — свойство твердых тел сопротивляться изменению их объема и формы в результате механического воздействия.
Утяжина — уменьшение площади сечения металлической заготовки в процессе гибки.
Феррит — структурная составляющая железоуглеродистых сплавов (стали и чугуна); твердый раствор углерода и легирующих элементов. Отличается небольшой твердостью, высокой пластичностью, мягкостью и высокими магнитными свойствами.
Филигрань — см. Скань.
Флюс — специальный состав, который используют во время кузнечной сварки и пайки во избежание образования нежелательного нагара и возможного пережога металла.
Форма (формовальная плита) — подкладной инструмент в виде металлической плиты с многочисленными отверстиями разнообразной формы на горизонтальной поверхности и ручьями различного сечения на боковых гранях. Предназначена для протяжки заготовок, выбивания отверстий и изготовления шляпок метизов.
Фурма — см. Сопло
Хладноломкость — хрупкость стали при низких температурах. Вызывается примесью фосфора.
Цвета побежалости и цвета каления — быстро сменяемые друг друга цвета окисных пленок, образующихся на поверхности металла в результате термической обработки. Тот или иной цвет побежалости (каления) служит индикатором температуры нагрева металла.
Цементация — насыщение поверхностного слоя стального изделия углеродом при нагреве в соответствующей среде с последующей закалкой и низким отпуском.
Цементит — структурная составляющая железоуглеродистых сплавов (стали и чугуна); химическое соединение железа с углеродом (6,67 %). Отличается твердостью, хрупкостью и высокими магнитными свойствами (до 210 °С).
Чугун — сплав железа с углеродом. Содержание углерода в чугуне составляет около 4 %.
Шлифовка — механическая обработка поверхности металла при помощи шкурок и абразивных порошков естественного или искусственного происхождения. Предназначена для выравнивания поверхности, удаления всевозможных вмятин, выступов и царапин.
Шперак — небольшая переносная наковальня массой до 4 кг, снабженная четырехгранным или заостренным отростком. Благодаря отростку шперак крепится на хвосте стационарной наковальни.
Штихель — резец для граверных работ. Используется для гравирования по металлу.
Электропроводность — способность тела пропускать электрический ток.

Статьи

Работаем с городами

Новосибирск
Новокузнецк
Томск
Красноярск

Информация о компании

ИП Климентьев В.А.
ИНН 540530040865
ОГРНИП: 321547600052012
НДС: Без НДС

Металлы в кузнечном производстве

Для того чтобы готовое кованое изделие стало не только украшением, но и его защитой, необходимо использовать качественный металл и сплавы.

Для изготовления кованых изделий применяют:

Железо;
Чугун;
Сталь и ее виды;
Алюминий и его сплавы;
Медь и ее сплавы;
Латунь;
Бронзу;
Мельхиор;
Нейзильбер.
Железо

Железо - блестящий серебристо-серый металл. Плотность железа — 7,874 г/куб, см (при 20 °С). Температура плавления — 1539 °С, температура кипения — около 3200 °С. Широкая распространенность железа сочетается с ценными физическими и механическими свойствами.

Свойства железа

Железо пластично и легко поддается механической обработке: резанию, ковке, штамповке, прокатке и т.п. Железо обладает сильным магнетизмом. При нагревании до 769 °С (так называемой "точки Кюри") железо теряет магнитные свойства и остается немагнитным при всех дальнейших превращениях. Изменение температурного режима обработки железа приводит к перестройке его кристаллической структуры, что сопровождается изменением физических характеристик металла.
В условиях высокой влажности железо легко окисляется и покрывается ржавчиной. Одним из наиболее эффективных методов защиты железа от коррозии является воронение — термическая обработка при температуре выше 600°С, в результате которой металл покрывается тонкой окисной пленкой.

Железо, содержащее минимальное количество примесей, обладает высокой коррозийной стойкостью, сравнимой со стойкостью благородных металлов. Однако получение чистого железа затруднено и стоит очень дорого. Поэтому в практической деятельности человека используются всевозможные железные сплавы, среди которых особое место занимают железо-углеродистые металлы: сталь, чугун и ферросплавы. Добавление углерода изменяет свойства железа, как бы делает его другим металлом с иными физическими свойствами, более пригодными для практических целей. Именно стальные или чугунные изделия принято называть "железными”. Железо это основной материал из которого изготавливаем кованые ворота, решетки и заборы.

Чугун

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом (обычно около 4 %). Кроме упомянутых элементов, чугун содержит примеси кремния, марганца, фосфора, серы и др. Для изготовления кованых изделий из чугуна используют только метод литья, так как из-за высокого содержания углерода чугун не поддается ни ковке, ни сварке.

Сталь

Сталь — это сплав железа с углеродом, процент которого не превышает 2 %. В отличие от чугуна, сталь легко поддается пластической деформации, особенно при высоких температурах. Именно данное свойство стали сделало ее самым популярным металлом для ковки. Физические, а значит, и технологические свойства стали, в первую очередь, зависят от процентного содержания образующих ее элементов: углерода и дополнительных примесей, неизбежных в процессе производства. Применительно к углероду, общее правило таково: с повышением процента содержания углерода повышается упругость сплава, но уменьшается его ковкость.

Углеродистая сталь

Сталь, содержащая до 1,7 % углерода, называется углеродистой.
Для ручной ковки больше всего подходит поделочная сталь с низким содержанием углерода (от 0,1 до 0,3 %) и-легирующих добавок (до 1 %). Это мягкий и пластичный металл, который легко куется, хорошо сваривается, без труда режется и поддается химической обработке. Согласно ГОСТУ 380-71 поделочная сталь имеет марки от 0 до 6. В специальной литературе поделочные стали обозначают буквами "Ст".

Чаще всего для кованых изделий используют малоуглеродистую сталь марок СтО, Ст1, Ст2 и СтЗ, которые хорошо гнутся, прекрасно поддаются сварке и не закаливаются. Такая сталь содержит до 0,23 % углерода. Из стали СтО изготавливают строительную арматуру, ограждения и другие конструкции малой прочности. Сталь Ст1 и Ст2 используют для создания сварных конструкций, фланцев, болтов. Сталь СтЗ идет на изготовление железнодорожных костылей, гвоздей, болтов, гаек и прочих метизов.

Среднеуглеродистая (конструкционная), сталь содержит до 0,85 % углерода. Такую сталь отличает хорошая ковкость и закаливаемость, но она плохо поддается сварке. В промышленных условиях из нее изготавливают подавляющее большинство металлических изделий.

Для производства инструментов и частей механизмов, подвергающихся значительному износу, используют высокоуглеродистую, или инструментальную, сталь, содержащую от 0,6 до 1,35 % углерода. Такая сталь с трудом поддается ковке и сварке.

Кроме углеродистой стали, инструменты изготавливают из быстрорежущей стали, которую маркируют буквой "Р", и шарикоподшипниковой стали, обозначающейся буквой "Ш". Быстрорежущая сталь выдерживает большую температуру при высокой скорости резания, поэтому из нее делают сверла по металлу, токарные резцы и фрезы. Шарикоподшипниковая сталь отличается высокой прочностью и низким коэффициентом трения.

Легированная сталь

Углеродистая сталь с добавками хрома, никеля, молибдена, вольфрама и других элементов, называется специальной, или легированной (от немецкого глагола "legieren" — "сплавлять"). Легирующие элементы, так или иначе, влияют на свойства сплава в целом.

Незначительные примеси кремния и марганца не оказывают существенного влияния на качества углеродистой стали. Обычно содержание кремния в стали не превышает 0,3 %, а содержание марганца — 1 %. Большой процент марганца снижает вредное воздействие примеси серы, делая сталь более прочной и твердой. Значительные добавки кремния увеличивают упругость и твердость металла, но снижают его свариваемость и вязкость.

Даже незначительные примеси серы или фосфора резко снижают пластичность металла. Содержание серы более 0,04 % провоцирует красноломкость металла — хрупкость в горячем состоянии, а наличие фосфора более 0,05 % вызывает хладноломкость — хрупкость при низких температурах. Примеси серы и фосфора образуются в процессе выплавки стали.
Примеси хрома и вольфрама увеличивают прочность и износостойкость стали, но одновременно делают ее менее пластичной. Такую сталь сложно ковать, так как она сохраняет твердость при температуре красного каления (около 600 °С). Из-за сниженной теплопроводности сплава нагрев заготовки осуществляется очень медленно.

Добавка ванадия сказывается на поделочной стали положительным образом: значительно увеличивает его ковкость и уменьшает образование окалины.

Примесь никеля повышает прочность стали, делает ее более устойчивой к коррозии. Примесь молибдена придает стали жаропрочность, а также повышает ее вязкость.

Легированные стали обычно используют для изготовления металлообрабатывающих инструментов. Алюминии и его сплавы

Алюминий — легкий металл серебристо-белого цвета.

Плотность алюминия — 2,699 г/куб, см.
Прочность чистого алюминия — 60-80 Мн/м2 (то есть 6-8 кгс/мм2).
Температура плавления — 660,24 °С, температура кипения — около 2500 °С.

Алюминий обладает невысокой прочностью и хрупкостью. Металл очень пластичен: легко протягивается в проволоку и прокатывается в фольгу толщиной около 0,005 мм. Алюминий — прекрасный проводник электричества. Поверхность металла всегда покрыта тончайшим слоем естественной прозрачной пленки, которая мгновенно восстанавливается даже в случае ее повреждения. Окисная пленка защищает металл от воздействия воздуха, воды и некоторых кислот, поэтому изделия из алюминия не подвержены коррозии и не изменяются ни на воздухе, ни в воде. Благодаря пленке алюминий отражает около 90 % падающих на него световых лучей.

Алюминиевые сплавы — сплавы алюминия с добавками других элементов — обладают прочностью, легкостью, устойчивостью к действию атмосферы и воды. Прочность алюминиевых сплавов превышает прочность чистого алюминия в 10 раз, что позволяет создавать из них относительно легкие, но долговечные конструкции.

Алюминиевые сплавы делят на литейные и деформированные. Деформированные сплавы легко поддаются ковке. Обычно их используют для ковки изделий, испытывающих значительные нагрузки. Добавка к алюминию того или иного элемента приводит к изменению его свойств. В зависимости от физических свойств деформированные сплавы алюминия образуют 2 группы: высокопластичные сплавы с магнием и марганцем (маркируют буквами "Амг");
прочные сплавы с цинком ("В"), кремнием ("АВ") и медью ("Д").

Первые отличаются высокой пластичностью и хорошей устойчивостью к коррозии. Они хорошо куются в холодном виде и поддаются сварке. Вторые обладают повышенной прочностью и одновременно ковкостью.

Медь и ее сплавы

Медь — мягкий металл красного цвета. Плотность меди — 8,96 г/куб, см.
Температура плавления — 1083 °С, температура кипения — 2600 °С.

Хоть медь и является мягким металлом, при холодной ковке она уплотняется и становится достаточно твердой. Не поддается закалке. Со временем медные изделия, находящиеся во влажных условиях (при влажности выше 75 %), покрываются зеленоватым налетом — патиной. Патина придает изделиям из меди красивый старинный вид. Сплошная патина, без дефектов, предохраняет металл от дальнейшего разрушения. Естественная пленка редко бывает безукоризненной, без разрывов, поэтому надежнее защищает медное изделие искусственная патина.

Латунь

Латунь — сплав меди с цинком (до 38 %).
Латунь — это прочный, но легко обрабатываемый металл золотисто-желтого цвета. Она меньше, чем медь, окисляется, обладает большей прочностью, но и меньшей пластичностью. Современная промышленность выпускает 7 марок обыкновенной и 18 марок специальной латуни. Обыкновенные латуни используют для изготовления тонкостенных изделий, труб, колес, шестеренок и т.п. Специальные, или легированные, латуни содержат добавки алюминия, свинца; никеля, марганца, железа и прочих элементов. Все специальные латуни отличаются красивым цветом, интенсивным блеском, повышенной прочностью и коррозийной стойкостью.

Латуни с добавкой алюминия (0,4-2,5 %) по внешнему виду похожи на золото. В ювелирном деле применяется латунь с 2,5 % алюминия и 2,5 % цинка, которая по внешнему виду практически не отличается от золота 583-ей пробы.
Для ручной ковки обычно используют марки латуни с высоким содержанием меди: Л62, Л68, Л80, Л90 и др. Цифры в маркировке обозначают процент содержания меди. Так, латунь марки Л90 содержит 90 % меди. Также в кузнечном ремесле используют специальные латуни с легирующими добавками.

Бронза

Дефицит и дороговизна олова способствовали вытеснению оловянной бронзы сплавами меди с добавлением других элементов: алюминиевой бронзой (с добавкой 5-10 % алюминия),
свинцовой бронзой,
кремниевой бронзой,
исключительно долговечной бериллиевой бронзой (с добавлением 2 % бериллия).

В медно-никелевых сплавах основной добавкой к меди является никель. Такие сплавы отличаются от латуни и бронзы красивым серебристо-белым цветом. К медно-никелевым сплавам относят мельхиор и нейзильбер, которые используют для изготовления столовых приборов, домашней утвари и художественных изделий.

Мельхиор

Мельхиор - сплав меди с добавкой 5-33 % никеля. Металл устойчив к действию агрессивных сред (включая морскую воду и горячий пар); отличается большой твердостью и в то же время тягучестью и ковкостью. Хорошо обрабатывается в холодном состоянии. Мельхиор широко используют в производстве ювелирных изделий и посуды, которые потом нередко подвергают серебрению.

Нейзильбер

Нейзильбер — сплав меди, никеля (5-35 %) и цинка (13-45 %). Это стойкий к действию влаги, органических кислот и солей металл с красивым серебристым цветом. Отличается высокой твердостью и упругостью. Используют в производстве медицинских инструментов, посуды и, конечно же, ювелирных изделий.

Copyright © 2004-2022 ООО "Альтаиста"
Бизнес портал. Деловая сеть предпринимателей. Бизнес. Инновации. Технологии
Портал разработан ООО "Альтаиста"

Свойство металлов используемое в кузнечном деле

Мастерская "Донская Кузница" запись закреплена

Основы кузнечного дела. Подробности. (часть 2)

Материалы. Основной материал, который используют в своем деле кузнецы - сталь. Общеизвестно, что сталь - это сплав железа с углеродом. По доле углерода в сплаве стали делятся на низкоуглеродистые (до 0,25% углерода), среднеуглеродистые (0,25-0,6%) и высокоуглеродистые (0,6-2%). Повышение содержания углерода в стали увеличивает ее твердость и закаливаемость, но снижает пластичность и ковкость. Для улучшения физико-механических свойств сталей в них вводят различные добавки. Это могут быть никель, мышьяк, медь, фосфор, сера и др. Причем содержание добавок в сплаве четко контролируется, ведь при превышении некоторого порога вместо улучшения качества можно получить обратный эффект. Особенно важно не допустить превышения содержания в сплаве серы и фосфора. Чем меньше в стали этих примесей, тем выше ее качество.

В зависимости от химического состава стали делят на углеродистые и легированные. Углеродистые в свою очередь подразделяются на стали обыкновенного качества, качественные углеродистые стали и стали специального назначения. Благодаря своей пластичности, для кузнечных работ хорошо подходят стали обычного качества с содержанием углерода от 0,1 до 0,3%. Эти стали хорошо свариваются, легко режутся. Маркировки таких сталей Ст0, Ст1, Ст2. В принципе, вполне удовлетворительно и качество сталей Ст3-Ст6. Чаще всего они встречаются в виде проволоки, прутков, полос и листов. Наиболее доступным источником нужной стали является металлолом. При этом имейте в виду, что из стали Ст0 чаще всего изготовляют строительную арматуру, из стали Ст1 - сварочные конструкции, из стали Ст2 и Ст3 - железнодорожные костыли, болты, гайки, гвозди.

Название "углеродистые качественные стали" подразумевает пониженное содержание вредных примесей и, как следствие, повышение качества и улучшение механических свойств. Лучше всего для ковки подходят качественные стали марок Ст10 и Ст15 (0,10 и 0,15% углерода соответственно).

Из углеродистых инструментальных сталей изготавливают различные инструменты. Маркировка этих сталей начинается с буквы "У", после которой цифрами проставляют содержание углерода в десятых долях процента. Например, стали марки У9 содержит 0,9% углерода. Инструментальную сталь также можно использовать в изделиях, материалом для которых послужит какой-нибудь пришедший в негодность инструмент.

Легированные стали в обязательном порядке содержат добавки, нацеленные на придание стали тех или иных качеств. Например, уже упоминавшийся никель придает стали прочность и твердость, повышает устойчивость к коррозии. Вольфрам и ванадий увеличивают жаропрочность и притормаживают образование окалины при нагреве стали до высоких температур. Кремний придает упругость. Легированные стали, в зависимости от приобретенных в результате легирования свойств, применяются в конструкциях, которые должны выдерживать серьезные физико-механические или физико-химические нагрузки. Изготавливают из них и разнообразные инструменты. Из цветных металлов в кузнечном деле используют в основном медь и ее сплавы (латунь, бронзу), а также алюминий и его сплавы.

Хорошо, если в руки попадают заводские материалы с проставленной маркировкой. А если работать придется с металлом, переработанным из металлолома? Как определить его марку? Все, что вам потребуется, - это точильный круг. Дело в том, что мелкая металлическая стружка, образующаяся при обработке металла на точильном круге, дает сноп искр, совершенно уникальный для каждого металла (сплава). По характерным особенностям искр и определяют, с каким металлом имеют дело. Поскольку внешний вид меди, латуни, бронзы, алюминия и его сплавов узнаваем достаточно легко, затруднения может вызвать лишь определение марки стали.

Низкоуглеродистая сталь, содержащая приблизительно 0,1-0,2% углерода, выбрасывает из-под точильного круга искры, расходящиеся веером в виде слегка изогнутых черточек желто-соломенного цвета с утолщением в середине и на конце. С повышением содержания углерода, основной рисунок искр остается прежним, но вокруг веера возникает все больше ярких звездочек. Например, сноп искр стали с содержанием углерода 0,5% имеет вид такого же веера из слегка изогнутых черточек, но в районе среднего утолщения от снопа отделяется небольшое количество искорок, которые сверкают отдельными звездочками. Высокоуглеродистая сталь, в том числе и инструментальная, дает искры с обильными звездочками.

Цвета искр углеродистых сталей меняются в гамме оттенков соломенно-желтого и светло-желтого. У хромистой стали искры длинные. От основной ветки в разных направлениях отлетают короткие тонкие веточки искр со звездочками на конце. Цвет искр хромистой стали оранжево-красный. Искры вольфрамовой стали прерывистые, с небольшими утолщениями на конце.

Главным элементом каждой кузницы является горн, в котором накаляют материал так, что его твердость во много раз снижается и уступает место пластичности. Кузнецу остается только вылепить из податливого материала нужный предмет.

В зависимости от химического состава каждый материал имеет свою ковочную температуру, вернее интервал температур. Верхней границей этого интервала является температура, до которой нагревают заготовку в горне перед ковкой. Затем приступают непосредственно к ковке и продолжают работать с накаленной заготовкой до тех пор, пока она не остынет до температуры нижней границы интервала ковочной температуры. В этом интервале температур пластичность металла достаточно высока, следовательно, металл легче обрабатывается и, что тоже важно, от механических воздействий кузнечных инструментов не страдает внутренняя структура металла.

Очень важно уметь правильно определить температуру нагрева заготовки перед началом обработки. Не забывайте, что перегретый металл значительно теряет в пластичности. А сильный перегрев может привести к пережогу металла. Пережженный металл при ковке просто разрушается. Если же начать ковать заготовку, нагретую до температуры ниже ковочной, на ней будут образовываться трещины.

Еще с древности кузнецы научились определять температуру поковок (заготовок) по цвету. Понаблюдайте за нагреваемым металлом. По мере нагревания он одевается в разные краски. Вначале, сменяя друг друга, проходят цвета побежалости. Вслед за последним цветом побежалости появляется первый цвет каления. При дальнейшем нагревании один за другим проходят все цвета каления. При максимальных температурах цвет каления белый с оттенками различной яркости. О цветах побежалости и каления мы писали в предыдущих материалах. (Продолжение следует. )

Основы процесса ковки металла

Что в себя включает технология ковки металла, какое оборудование и приемы используются в самом старом виде металлообработки? Об этом далее.

Ковка металла, наряду с литьем, самая древняя технология по обработке материалов. Причем производить изделия таким способом человечество начало еще задолго до появления железа и стали. Первые кузнецы работали около 5-6 тысяч лет назад. Со временем технология лишь совершенствовалась и дополнялась новыми приемами. Сегодня ни одно производство не обходиться без обработки металла ковкой.

Что в себя включает технология ковки, какое оборудование и приемы используются в самом старом виде металлообработки?

Понятие ковки металла

Говоря простым языком, ковка — обработка металла, нагретого до ковочной температуры. Принцип технологии построен на физических свойствах любого материала, имеющего температуру плавления. Но прежде, чем будет достигнут этот порог, структура вещества станет более мягкой.

Каждый металл имеет свою температуру, при достижении которой он становиться более мягким, а, значит, и более податливым для обработки путем ковки.

Однако, существует также технология металлообработки, когда заготовку не нагревают, а куют холодной. Такой прием позволяет получить не менее прочные изделия, без нагревания заготовка прессуется и изгибается.В таблице указаны пределы температур, при которых тот или иной металл можно ковать.

Виды кузнечной обработки

Свободная.
Машинная.
Штамповка.

Свободная ковка подразумевает то, что заготовки не ограничены никакими формами. Или же материал будет закреплен с одной стороны на наковальне. К этому технологическому приему относиться и ручная ковка металла, когда изделию придают форму, используя кувалду или молоток. Свободная ковка применяется как для производства отдельных продуктов, так и просто для улучшения качества материала.

При проковке поверхности заготовки улучшается свойство металла. Крупные кристаллы материала размельчаются, структура станет более мелкозернистой и однородной. К тому же, при поковке завариваются внутренние раковины, упрочняя тело заготовки.

Машинная ковка — более современный вариант обработки. Такая технология используется в массовой, тяжелой промышленности. При этом используют механизированные молоты (с массой от 40 килограмм до 5 тонн), ковочные машины или прессы. Вес заготовок и конечных поковок порой может достигать нескольких десятков тонн.

Штамповка. Такой технологический прием позволил сделать производство массовым. При изготовлении изделий металл ограничивается штампами и при деформации получает нужную форму.

Штамповка используется в массовом производстве, где важно получить большое количество продукции. Свободная ковка, как правило, используется в мелкосерийном и единичном производстве.

Оборудование и инструменты

Многовековое развитие такого вида металлообработки привело к появлению огромного количества инструментов и приспособлений. Но горячая ковка металла сохранила ту же технологическую линию, как и тысячи лет назад: нагревание, закрепление, деформация, закалка.

При изготовлении кованых изделий ручным способом используют практически те же наборы инструментов и оборудования, которые применяли мастера с зарождения этой технологии. Список следующий.

Кузнечный очаг или горн используется для нагревания материала до нужной температуры. Существует множество различных видов этого оборудования.

Стационарные и переносные.
Закрытые и открытые очаги.
Топливные или электрические.
Жидкостные, газо- или твердотопливные.
С боковыми соплами подачи воздуха или центральной фурмой.

Наковальни — это массивные металлические столы, где собственно и происходит формирование заготовки. Состоят из основания, рога и наличника с отверстиями для гибки. Существует несколько разновидностей этого кузнечного приспособления, однако обязательно наличие стальной опоры с весом от 30 килограмм.

Клещи в ручной ковке мастер использует для оперирования заготовкой в процессе работы.

Молоты — основной инструмент, использующийся в кузнечном деле, могут иметь различную массу для работы с разными по габаритам заготовками.

Материалы и технология ковки

Самые первые изделия, изготовленные человеком путем ковки, были из меди. Это связано с двумя основными причинами. Во-первых, это был самый распространенный вид материала, который попадался в самородном (практически чистом) виде. Во-вторых, медь — самый ковкий металл, нижняя граница температуры, при которой ее можно ковать, равна 100°С, что вполне было доступно первобытным мастерам. Позже начали ковать бронзу и железо. А с появлением стали были отработаны приемы и технологии ее обработки.

Кузнечные приемы

Основные кузнечные операции, использующиеся в технологии ковки металла:

Осадочные.
Высадочные.
Протяжные.
Обкатки.
Раскатки.
Прошивки.
Разгонки.

Осадочные кузнечные работы подразумевают уменьшение высоты заготовки и увеличение ее поперечной площади сечения.

Высадка, по сути, частичная осадка заготовки. Применяется, когда на поверхности металла нужно сделать некоторые утолщения. Добиваются этого за счет уменьшения длины заготовки.

Протяжка — еще один технологический прием обработки металла кузнечным способом. Такая операция подразумевает удлинение заготовки. При этом уменьшается поперечная площадь сечения.

Обкатка в кузнечном деле подразумевает собой придание заготовке формы цилиндра. В процессе деформации металла заготовка проворачивается вокруг своей оси.

Раскатка — обработка кольцевой заготовки. Когда нужно увеличить ее внутренний и наружный диаметры, металл раскатывают на оправке за счет уменьшения толщины стенок.

Прошивку в кузнечном деле применяют для получения сквозного отверстия за счет использования пробойника.

Разгонка — это операция получения более широкой заготовки. По сути, металл для ковки расплющивают на поверхности наковальни молотом, двигаясь поперек оси изделия.

Существует также множество других приемов, с помощью которых получают требуемые формы изделия.

Особенности кузнечной обработки стали

При изготовлении кованых изделий чаще всего использую сталь, как наиболее прочный материал, который без особых проблем можно обработать таким способом. Но при этом соблюдаются некоторые технологические особенности материала.

Стальная заготовка должна нагреваться равномерно со всех сторон.
Обязательно при ковке стали нужно соблюдать температурные рамки, которые зависят от твердости материала. Легированные инструментальные марки металла нельзя перегревать свыше 1000 градусов, мягкие — более 1300. Недостаточный нагрев также не способствует нормальной кузнечной обработке: во-первых, это затрудняет ковку стали, а во-вторых, в структуре изделия могут образовываться трещины и разрывы.
Обязательно перед нагревом заготовки до температуры ковки металл предварительно нужно разогреть до показателя в 300 градусов.

До изобретения сварочных аппаратов кузнечным способом проводили и соединение металлических частей. Это делалось за счет сильного разогрева крепящихся концов заготовки и их последующего сдавливания ударами молота. Кузнечные сварные соединения использовались практически для любого доступного металла: меди, бронзы, серебра и железа.

Несмотря на развитие современных технологий, ковка металла остается одним из основных технологических приемов получения различных изделий. Кузнечным способом изготавливают различную продукцию. Усовершенствование такой обработки привело к массовому производству путем штампования по стандартной форме.

Значительно упростило изготовление кованых изделий появление машин, способных обрабатывать большие по весу и габаритам заготовки.

Пример работы в промышленных условиях можно посмотреть в предоставленном видео:

Несмотря на упадок и появление машинной штамповки, кузнечное дело не теряет своей популярности. Особенно пользуются спросом изделия художественной ковки.

А что Вы думаете по поводу материала этой статьи? Если у Вас есть опыт кузнечных работ и изготовления вещей путем ковки поделитесь им в блоке обсуждения к этой статье.

История эволюции кузнечного дела

Как развивалось кузнечное ремесло на протяжении истории человечества и насколько изменились технологии? Какие способы существовали, а какие возникли?

Еще 150 лет назад кузнечное дело было на пике своей популярности. Практически в каждом селе была мастерская, где изготавливали и чинили различные вещи. К примеру, в Москве в середине 19 века насчитывалось около 300 кузниц. А в таких центрах, как Киев или Донецк присутствовали школы по ковке металла, где были разработаны целые направления в кузнечестве.

С появлением и развитием машинной металлообработки развитие такого ремесла пошло на спад. Однако, в промышленности многие комплектующие и заготовки до сих пор проходят обработку ковкой. В 21 веке мелкосерийные поковки чаще всего носят художественный характер.

Как развивалось кузнечное ремесло на протяжении истории человечества и насколько изменились технологии?

Эволюция кузнечного ремесла

Первыми металлами, которые стал обрабатывать человек, были золото, серебро и медь. Позже появился более прочный сплав — бронза. Однако, длительное время основным способом металлообработки оставалось литье. Это было связано со свойствами материалов, проще было отлить нужный предмет в форме. Да и закалить такой металл было невозможно, так как при нагреве и быстром остывании происходил процесс опускания. Изделие становилось слишком мягким. Единственные похожие по технологии на ковку приемы применяли после отливки. Когда для придания однородности изделие проковывали, удаляя таким способом пустоты и раковины в металле.

В Древнем Китае были осуществлены первые попытки выковать бронзовые мечи. Для этого изначально изготавливали стержень из более мягкого материала, а по кромкам ковали режущие части из более прочного, но хрупкого металла. Однако, дальнейшего развития эта технология не получила ввиду своей сложности.

Но, наряду с этим, появился и такой прием как холодная ковка. Когда куску самородной меди придавали форму без предварительного нагревания.

Яркий образец холодной ковки — кинжал, найденный в гробнице египетского фараона Тутанхамона. Задолго до своего распространения он был изготовлен из метеоритного железа. Клинок выкован холодным способом без разогрева заготовки.

Настоящим прорывом в кузнечном деле стало появление железа. Стало понятно, что такой материал требует других способов обработки, чем бронза и медь.

Изначально использовали так называемое метеоритное железо, потом стали выплавлять его из руды. Как и первые металлы, железо изначально начали использовать для изготовления ножей и оружия. Однако и здесь попытки ковать такой металл не увенчались особым успехом.

Настоящим толчком в развитии кузнечного дела стало изобретение стали и ее приспособление под изготовление оружия и сельскохозяйственных орудий. Со стали и железа начали ковать различные предметы: цепи, кольца, доспехи и прочие.

Ковать сталь начали в различных точках мира. Например, часто кельтским мастерам приписывают изобретение «харлужной» стали. Когда несколько прутов различной по составу углерода стали скручивали и ковали, получая довольно прочные мечи. Такой же способ послойной сварки и проковки использовали и японские оружейные мастера.

В эпоху Средневековья на Европейском континенте были открыты залежи железа в Галлии (современная Франция) что привело к изобретению фосфоритной стали, как более дешевого аналога тигельной привозной. Стали появляться центры кузнечного ремесла, где в первую очередь производили оружие и доспехи.

В античные времена и Ранние Средние века кузница представляла собой простую хижину или даже землянку, построенную, как правило, на берегу водоема. Все работы проводились вручную молотами и на наковальне.

В 16 веке средневековая кузница получила первые механизмы для упрощения работы — рычажные молоты, приводимые в движение силой воды.

На период позднего Средневековья кузнецы изготавливали практически все изделия из стали, начиная со сложных закрытых доспехов до обычных лошадиных подков. Появилось такое понятие как кузнечный цех, когда в процессе изготовления принимало участие множество подмастерьев. Производство стало более массовым.

Пика своего развития кузнечное дело достигло в 18 веке, многие образцы изделий мастеров того времени дожили до нашего времени. Кузнечная мастерская стала превращаться в фабрику.

В 19 веке с появлением паровых двигателей устройство кузницы стало еще более сложным. Появилось оборудование, работающее на силе пара, гидравлические молоты, прокатные станы. Изготовление вещей и оружия было поставлено на массовый поток.

В начале 20 века появились технологии сварки и машинного производства и ручная ковка отошла на задний план. Однако, кузнечные приемы нашли широкое применение в промышленности и современной металлургии.

Русское кузнечество

На Руси, как и в Западной Европе, кузнечество занимало почетное место. Мало того, кузнечное искусство получило свои направления и стили, отличимые от заграничных образцов.

Вследствие особенностей добычи железа, металлургия отделилась от металлообработки еще в раннее Средневековье. Раньше, чем в Европе, русские кузнецы стали обрабатывать и углеродистую сталь. Все режущие кромки инструментов и оружия производили с использованием этого материала.

Кузнечное мастерство ремесленников давало все предметы обихода, от серпов и кос до иголок и рыболовных крючков. Отдельную обособленную группу на Руси занимали оружейники, производящие высококачественное оружие.

Огромный толчок развитию кузнечного дела дали реформы Петра Великого, который быстрыми темпами начал развивать промышленность в стране. Мастерские превращались в целые фабрики, использующие технологии ковки металла. От обычных ремесел кузницы перешли на массовое производство.

В начале 20 века в российской империи кузница была практически в каждом населенном пункте. Центрами стали Москва, Петербург, Киев и другие.

Индустриализация в СССР практически уничтожила отдельные кузнечные мастерские, но зато ковка получила новый виток своего развития.

Ковка в современном производстве

Ковка на металлообрабатывающих предприятиях и в машиностроении сегодня остается одним из основных процессов технологической цепочки. Именно с помощью мощного кузнечного оборудования обрабатывают многотонные детали и их элементы. Также одна из разновидностей ковки (штамповка) позволила сделать выпуск многих вещей массовым и дешевым.

Современное кузнечное производство использует следующие технологии.

Горячая и холодная штамповка.
Прессование и обжимка.
Волочение.
Прокатка.

Горячая и холодная штамповка

Это процесс придания формы заготовкам по готовому стандартному образцу. То есть все те операции, какие раньше выполнял кузнец по приданию нужной конфигурации и объему детали, сегодня на предприятиях выполняют штамповочные станки.

Различают следующие виды промышленного штампования — листовую и объемную штамповку.

В первом случае, например, пробивают отверстия в листах металла, получая перфорированные поверхности.

Во втором варианте — выпуск любых объемных деталей и элементов как холодным, так и горячим способом.

Использование такой технологии позволило сократить расходы материалов и затраты времени на изготовление.

Прессование и обжимка

Прессование также происходит от кузнечной технологии, хотя сегодня и отделилось от этого процесса полностью.

Ранее, до появления механизации, кузнец проводил уплотнение и изменение формы детали вручную путем так называемого приема обжимки. Когда вся поверхность металла проковывалась.

Пример работы гидравлического пресса можно посмотреть на видео:

Сегодня на металлообрабатывающих предприятиях это делают многотонные прессы, которые способны за короткий отрезок времени отформовать и уплотнить многотонный элемент.

В небольших кузнечных мастерских также применяют технологию прессования с использованием механического или гидравлического оборудования.

Волочение

Технология, которая также произошла от кузнечных способов металлообработки. Она позволяет способом протягивания деталей круглого сечения через отверстие сделать ее диаметр меньшим.

Также формовка круглых элементов происходит и ковочным способом. Для этого используют различные машины (ротационные), где процесс практически автоматизирован.

С помощью такой техники получают различные трубы и прокат круглой или фасонной формы. А также заготовки для дальнейшего изготовления валов.

Прокатка

Этот способ позволяет изготавливать так называемый металлопрокат, список наименований которого довольно большой, начиная от арматуры и заканчивая стальными трубами.

То, что ранее выполнял кузнец, сегодня делает прокатный стан, производя стандартизированную продукцию, поступающую в дальнейшую обработку и строительство.

Технологически это делается путем протаскивания разогретых металлических заготовок сквозь валы прокатного оборудования.

Как и при ковке, такой способ металлообработки позволяет получить требуемую форму и нужную структуру материала.

Ковка

При этом габариты обрабатываемых деталей порой достигают значительных размеров и веса.

Современная ручная ковка

Несмотря на появление различных современных способов изготовления металлических элементов, ручная ковка не утратила своей актуальности и популярности. Особенным спросом пользуются изделия художественной ковки, которые использую в интерьере и ландшафтном дизайне.

Современная ручная ковка использует как старые технологические приемы, так и новые, с использованием машин.

В частных кузницах устанавливают гидравлические молоты, ускоряющие процесс обработки, а также оборудование для нарезки, сверления и прессования деталей.

Ярким примером современной ручной ковки служат изделия, установленные в Донецком парке кованых фигур. Здесь установлено более 200 фигур, сделанных кузнечным способом.

Обучиться современному искусству ковки можно тремя основными способами.

Поступить в специализированное учебное заведение.
Устроиться учеником к мастеру.
Обучиться самостоятельно.

Учебные заведения есть во многих городах России: Москве, Коврове, Чебаркуле, Красноярске, Санкт-Петербурге, Барнауле и других. В Украине центрами кузнечества остались традиционно: Киев, Донецк и Львов. Также неплохим вариантом обучения станет работа с мастером. Самостоятельно можно довольно неплохо изучить основы кузнечного дела, информации сегодня очень много, но главное — это постоянная практика.

Кузнечное дело за тысячелетия прошло огромный путь эволюции от простейших способов формовки холодного металла до сложнейших станков и машин. Однако, до сих пор ручная ковка остается актуальной.

А что вы можете добавить к этому материалу? Поделитесь своим мнением в блоке обсуждений к этой статье.

Читайте также: