Крепление кованных элементов без сварки

Обновлено: 05.07.2024

При художественной ковке очень важно определить, какая часть изделия будет коваться целиком, а какие элементы будут выполняться отдельно, а затем соединяться. От правильного технологического процесса во многом зависит успех работы. В свою очередь, для разработки технологии необходимо иметь кроме рисунка изделия точный чертеж, составленный конструктором с учетом припусков на механическую ( токарную, фрезерную) обработку, если такая предусматривается. Имея чертеж поковки, можно рассчитать и массу необходимого материала для ее изготовления, прибавив к массе поковки отход металла на обсечку ( в зависимости от сложности поковки) до 20? 30%, на угар из расчета 2? 3% на каждый нагрев и 1,5? 2% на каждый подогрев.

При разработке конструктивного чертежа деталей под ковку следует учитывать специфику этой техники и избегать нехарактерных для нее форм и конфигураций. Например, пересечение цилинд-рических поверхностей между собой, а также избегать ребристых сечений, так как ребра в некото-рых случаях ( например, по контуру цилиндра) сделать крайне трудно, а иногда техникой свобод-ной ковки и невозможно. Детали с резкой разницей в размерах лучше делать сварными или со-брать на резьбе.

Процесс работы над изделием начинается с четкого представления его не только в целом, но и в деталях ( характер их соединения). Это обусловливает и порядок проведения технологических операций. Особенно следует обратить внимание на приемы соединения.

В материалах, которые используются в изделиях декоративно-прикладного искусства: стекло, ке-рамика, дерево, железо, прием соединения выполняет не только соединительную функцию, но и влияет на силуэт и характер изделия, подчеркивая его образную структуру. Вот это единство функционального и архитектурного и является одним из главных свойств кованого металла.
В изделии, в основе которого использованы единый растительный мотив, целесообразно соеди-нять детали сваркой или клепкой впотай, или комбинацией обоих приемов. В этом случае соеди-нения выполняют только функциональную роль. Места соединения в таких изделиях закрывают соседними декоративными элементами, листьями, цветами. Это прием характерен для барокко ( рис. 1). В других случаях, когда изделия собраны из повторяющихся элементов, соединением служит хомут ( скоба) ( рис. 1) -клепка с ясно выраженной головкой, которая иногда изготовляется в виде цветка. Все конструктивные соединения ясно выражены, в этом случае они несут и архитек-тоническую функцию.

Подобный прием и другие характерны для изделий многих стилей и совре-менных произведений ( рис. 2). Кузнецами всех стран используются растительные элементы ук-рашений: стебли, листья, цветы, плоды и др.

Техника ковки украшений достигла высоких результатов. Если в решетках классицизма раститель-ный орнамент и его элементы обобщены, то в барокко уже изображаются конкретные растения, а в модерне это приводит к натурализму. Со сменой стиля происходит изменение технологии. Если в работах романского периода кузнец использовал 2-3 универсальных инструмента — зубило, бородок ручник и работа была непосредственно связана с горном и наковальней, то в работах барокко появляются многочисленные штампы, пуансоны, оправки и работа ведется по листовому ме-таллу и на шпераках.

Ковка соединительных элементов и украшений

Изготовление листьев из полосы. В полосе шириной 30 мм, толщиной 10 мм делается перебив-ка, конец вытягивается на стебель. Заготовка укладывается в нижник и проковывается: полукруг-лым зубилом вырубаются контуры листа и насекаются зубилом жилки, на шпераке листу придается форма ( рис. 3).

Изготовление листа из прутка. На конце заготовки производится осадка и осаженному концу придается форма. Заготовка нагревается, укладывается в нижник и проковывается; последние удары можно производить через гладилку ( рис. 4).

Изготовление листа без нижника. Заготовку осаживают и придают ей форму. Сильными ударами проковывается часть, которую осадили, одновременно ей придается правильный силуэт листа. Обратной стороной ручника или подбойкой делаются углубления и секачом намечается стебель. При организованной работе этот листок делается с одного нагрева ( рис. 5).

Рис. 3
Изготовление листа из полосы ( последовательность операции)

Рис 5. Клепка В практике художественной ковки одним из средств соединения кованых элементов является клепка. Например, при изготовлении металлических дверей при реставрационных работах расхо-дуется около 200 клепок на одну дверь. Клепки изготовляют из малоуглеродистых сталей из прутка большего, чем стержень, сечения бу-дущей клепки. Инструментом служит гвоздильня. Нагретый конец стали несколькими ударами вытягивают. Надрубают на насечке и вставляют в от-верстие, равное вытянутому концу. При установке заготовки в отверстие нужно помнить, что лицевая сторона гвоздильни та, у которой диаметр отверстий меньше. Остальную часть заготовки отламывают, оставшийся конец расклепывают. Получается головка клепки, форма которой может быть очень разнообразной. После извлечения клепки из гвоздильни ее отре-зают до нужного размера. Этот же процесс используют и при ковке кованого гвоздя с той лишь разницей, что конец вытягивают на острие. Ковку гвоздя и клепки делают с одного нагрева. Горновая сварка Одной из самых сложных операций является горновая сварка ( кузнечная), требующая большого опыта и знаний. При производстве изделий методом ковки применение горновой сварки облегчает и ускоряет работу, а в некоторых случаях она является решающей. Кузнечная сварка позволяет соединить в одно целое изготовленные по отдельности детали, при-чем их можно в этом случае выполнить с большей точностью и совершенством. Кузнечной сваркой легко сваривается мягкая сталь с содержанием углерода 0,15 — 0,25%. Процесс горновой сварки состоит из следующих операций: подготовка горна; подготовка концов свариваемых деталей; сварка; проковка. Подготовку горна под горновую сварку нужно проводить с большой тщательностью: горн очищают от золы, шлака, продувают горновое отверстие. Особенно тщательно горн очищают после пайки медным припоем. В этом случае рекомендуется горн прокалить с поваренной солью.

Уголь, подготовленный для горновой сварки, необходимо внимательно осмотреть.
В зависимости от толщины поковок, подлежащих сварке, их подготавливают различным способом. На рис. 6 а-е изображены различные способы подготовки концов свариваемых деталей. Наи-более распространенный шов — внахлестку. Концы осаживают и вытягивают ( напуск должен быть в полтора раза больше толщины заготовки).

При сварке врасщеп ( в замок) концы осаживают и один конец разрубают. Сварка врасщеп приме-няется для сваривания рессорной и инструментальной стали. Сварку можно производить в горне, ударяя в торец заготовки; она применяется при вваривании более твердой стали в мягкую.
При сварке встык концы осаживают и скругляют для того, чтобы при сварке произошло вы-жимание шлака.

Подготовка концов поковок под сварку: а — внахлестку:

б — врасщеп ( в замок): в — встык; г — с клепкой; д — впритык; е — вразруб

Применяется в случаях, когда невозможно применить первые
два ( внахлестку и врасщеп).

Сварка внахлестку с клепкой и без клепки применяется при сварке колец.
Сварка впритык применяется для сваривания Т-образных изделий.
Осадка концов производится для того, чтобы при отделке сварного шва был запас толщины ме-талла. Запас металла необходим, чтобы можно было проковать заготовку не только в месте сва-рочного шва, но и в тех местах, где металл был нагрет до температуры сварки. Сварка бывает сухая и сочная.

При сухой сварке подготовленные концы заготовки нагревают до температуры сварки. Металличе-ской щеткой, ручником или просто легким ударом о наковальню сбивают окалину и быстро свари-вают изделие легкими ударами молотка. Более надежный способ сварки — сочный, с применением флюса.

Флюсы для сварки разных марок стали используются разные. При сварке используют сварочные порошки, состоящие из буры, поваренной соли, борной кислоты, канифоли. Малоуглеродистая сталь ( железо) сваривается с помощью флюса, который состоит из чистого речного песка с не-большим добавлением буры. Для сваривания стали с большим содержанием углерода применяют флюсы с добавлением металлических опилок, например, песок, бура, опилки.

Прочность сварочного шва зависит от чистоты свариваемых деталей. Загрязнение концов при вы-сокой температуре может быть за счет окалины и посторонних включений: шлака, кокса, золы, кирпича и т. п. Флюс, попадая на нагретые концы, плавится и растворяет окалину. Расплавив-шийся флюс предохраняет металл от перегорания. Поэтому очень важно при горновой сварке флюсом присыпать свариваемые куски до того, как изделие нагреется до температуры сварочного жара, а в некоторых случаях, перед тем как положить заготовку в горн, концы погружают в жидкий раствор глины с поваренной солью.
Перед нагревом под сварку необходимо насыпать в горн достаточное количество угля, чтобы во время сварки не подсыпать, и дать ровное дутье.

Перед тем как металл нагрелся до температуры сварки, но еще не стал отбрасывать искры, его нужно посыпать флюсом и прибавить дутье. Когда концы свариваемых деталей покроются ровным слоем слизи, можно проверить их острозаточенным металлическим прутом: если конец прута вяз-нет, значит, металл достаточно нагрелся. Концы снова посыпают флюсом, не давая металлу от-брасывать искры и увеличивают дутье, дав концам металла равномерно прогреться до сварочного жара. Затем заготовку вынимают на наковальню и легким ударом о стул наковальни отбивают окалину.

Такие операции, как подача из горна на наковальню и сварка, должны производиться возможно быстрее, чтобы процесс соединения происходил при наивысших температурах, и поэтому ковку часто делают в две-три руки быстро чередующимися ударами.

Частота ударов при сварке должна быть такой, чтобы кузнец успел, переворачивая изделие, на-нести достаточное их число до того, как вследствие понижения температуры способность металла к свариванию не будет потеряна.
Весьма существенно, чтобы нагрев металла до сварочных температур был локальным ( местным) т. е. только той части, которую проковывают в процессе сварки, иначе рост кристаллов в смежных областях снизит качество ковки. Этот дефект выправляют осадкой концов металла, которая по-зволяет проковать не только в месте шва, но и в зоне нагрева.

Пайка не относится к кузнечным операциям, так как эта операция не связана с наковальней. Это — средство соединения деталей или декоративных элементов, изготовленных методом свободной ковки.

Русскими мастерами эта операция применялась очень широко. Этим методом были изготовлены изделия, отличающиеся высоким мастерством и большими художественными достоинствами.

Пайка латунью позволяет соединять небольшие детали. По технологии она аналогична пайке фи-лиграни в ювелирном деле.

На рис. 7 изображена сечка. Декоративные элементы идущие вдоль стержня, к которому крепится ручка, припаяны латунью.

При изготовлении некоторых изделий пайка является решающей операцией. Например, при ковке ключей к большим секирным замкам и т. п.
При изготовлении изделия делается эскиз изделия в натуральную величину. В эскизе предусматриваются места соединения элементов с учетом технологической возможности их изготовления. Для изделий, подлежащих пайке латунью, употребляется сталь с низким содержанием углерода ( полоса или квадрат). Материал круглого сечения не идет для этих целей, так как детали из этого материала имеют малую плоскость соприкосновения. Металл нагревают, и на шпераках изготов-ляют по шаблону элементы. Подгонка элементов друг к другу и к основному стержню должна про-изводиться с большой тщательностью. Для этих целей используется слесарный инструмент: ножовка по металлу, различные напильники.

Все детали собирают и крепят к основному изделию с помощью стальной проволоки ( биндра). По-скольку при пайке латунью флюсом служит бура, то перед закладкой в горн изделие посыпают смоченной бурой, чтобы бура пристала к изделию. Затем изделие закладывают в горн. Закладка должна производиться осторожно. Нельзя самим изделием раздвигать угли. Кочергой в горне под-готавливают подстилку из угля, так, чтобы между горновым отверстием и изделием его должно быть достаточно. С боков подгребают уголь ( при этом не допускают, чтобы комочки угля попали на изделие — это может привести к сдвигу элементов) и включают дутье. Дутье должно быть слабое. Это необходимо для того, чтобы разные по массе и величине детали могли равномерно прогреть-ся, и флюс равномерно растекся.

При пайке простых изделий с малым числом соединений можно пользоваться прутком латуни. Ко-гда металл нагреется до красного каления, концом латуни касаются мест соединения. Плавка ла-туни сопровождается зеленым цветом пламени горна. В это время ни в коем случае нельзя изде-лие передвигать. Нужно выключить горн и дать остыть изделию. После пайки изделие очищают от флюса металлическими щетками или отбеливают в слабых растворах серной кислоты.
Изделия большой сложности, как, например, сечку, паяют на металлическом листе ( или полосе), на котором их собирают, связывая биндрой, затем посыпают бурой. В местах соединения раскла-дывают припой ( кусочки латуни) и производят пайку. Вместо кусочков латуни удобно пользоваться опилками латуни, которые должны быть чистыми, без примесей. Для очистки латунных опилок достаточно провести над ними магнит, чтобы удалить железные включения.
При изготовлении более мелких изделий с тонким сечением элементов используют глину с не-большим добавлением соли. Изделие собирают и, как в первых двух случаях, скрепляют проволо-кой, но не стальной, а латунной. Мокрое изделие посыпают бурой, замазывают глиной с солью и помещают в горн. В этом случае дутье также должно быть слабым, чтобы равномерно высушить и прогреть глину. Когда глина высохнет, можно постепенно увеличивать дутье до тех пор, пока в мелких трещинах глины не появится расплавленная латунь. Пока глина была сырая, латунная проволока исполняла роль биндра. Когда глина высохла и сама стала скреплять элементы, прово-лока расплавилась и выполнила роль припоя.
После того как припой расплавился, нужно выключить горн. Через некоторое время изделие с гли-ной можно опустить в воду для того, чтобы глина отпала. После пайки изделие очищают от флюса и обрабатывают напильником.
После пайки неровности обрабатывают напильником и оксидируют.

Интересно, что

Как отмечалось выше, практически все кованые предметы имели орнаментацию, поэтому необходимо сказать несколько слов о кузнечных орнаментах. Кузнец, в отличие от чеканщика или гравировщика, располагает значительно меньшим набором инструмента для орнаментации изделий…

Подробнее в статье "Орнаментация кузнечных изделий"
Навроцкий А.Г. "Художественная ковка"

Техники соединения кованых деталей

Базовые техники ковки – это строительные кирпичики, которые необходимо заложить для того, чтобы вы впоследствии смогли реализовать свой творческий потенциал. Главные из них подробно описаны в книге Пита Оберона «Художественная ковка: практическое руководство для начинающих», избранные главы из которой мы предлагаем вам в этой серии публикаций. Сегодня мы рассмотрим техники соединения деталей.

Существует много способов соединения металлических деталей без применения сварочного аппарата. Вне всяких сомнений, традиционные способы имеют более привлекательный вид и высокую эффективность. Здесь описаны некоторые из распространенных способов соединения: заклепками, хомутами и шипами.

Пример простого хомута, обеспечивающего декоративное соединение двух завитков

Заклепки

Заклепки имеют несколько видов головок. Наиболее распространены заклепки с полукруглой головкой. Для соединения двух деталей в месте их прилегания необходимо просверлить отверстие, проходящее сквозь обе детали. Стержень заклепки вставляется в это отверстие и в месте выхода из него расклепывается (высаживается) молотком так, чтобы получилась еще одна головка (замыкающая), что и скрепляет детали.

Если необходимо использовать более одного крепежа, то одну из деталей следует просверлить в нескольких местах прилегания к другой. Во второй детали сверлится только одно отверстие, соответствующее одному из просверленных. После расклепывания первой заклепки сверло направляется в отверстия первой детали для просверливания второго компонента. Попытка сразу просверлить все отверстия в обеих деталях неизбежно приведет к несовпадению некоторых из них.

Заклепка с полукруглой головкой

Соединяемые детали располагаются так, чтобы головка заклепки была снизу. Она опирается на поддержку — массивный инструмент с выемкой в форме головки. Выступающую часть стержня можно расплющить непосредственно молотком либо сформировать полукруглую замыкающую головку, проставив между стержнем заклепки и молотком заклепочную обжимку — металлический цилиндр, с такой же выемкой на торце, как у поддержки. В этом случае выступающая часть стержня должна быть в полтора раза больше диаметра заклепки, что обеспечит необходимое количество материала для формирования замыкающей головки.

Там, где нежелательно выступание замыкающей головки над поверхностью детали, применяется зенкование (обработка с целью снятия фасок или заусенцев) отверстия для заклепки. В процессе расклепывания стержень заклепки расплющивается и заполняет зенковку заподлицо с поверхностью. При необходимости это место можно обработать напильником (о разновидностях напильников и их особенностях вы можете прочитать в публикации Слесарные напильники и приемы работы с ними).

Если неприемлемо выступание фабричной (закладной) головки, используют заклепки с потайной головкой, которая скрывается в раззенкованном отверстии. Выпускаются также заклепки с плоско-коническими, плоскими (цилиндрическими) и другими видами головок.

Хомуты

Хомуты (скобы-перехваты) — это небольшие стальные полосы или бруски, обернутые вокруг двух или более деталей для их скрепления.

Этапы изготовления хомута

Чтобы изготовить хомут, надо тщательно измерить место соединения деталей. Затем необходимо сделать оправку, вокруг которой будет формироваться хомут. Оправка делается из отрезка того же материала, что и материал соединяемых деталей. Часть этого отрезка отогните до касания с основной частью, а место изгиба протяните* до толщины, слегка превышающей толщину основной части.

*Протяжка — кузнечный термин, обо значающий процесс сужения (умень шения сечения) заготовки, приводя щий к увеличению ее длины.

Отметьте меловыми линиями место на оправке, где ее толщина совпадает с толщиной соединения деталей. Поместите на наковальню заготовку хомута. Для разметки длины хомута, положите оправку отмеченным меловыми линиями местом на конец заготовки. Кантуйте оправку по заготовке, трижды поворачивая на 90°.

Разметка длины хомута при помощи оправки

Отметьте мелом положение оправки на заготовке, прибавьте две толщины заготовки и сделайте метку. Она и будет отмечать длину хомута. В этом месте надрубите заготовку на половину толщины кузнечным зубилом для горячей рубки. Поместите заготовки в очаг и нагрейте до оранжевого цвета. Достаньте из очага и изогните размеченное место так, чтобы получилась буква «U». Ширина «U» должна быть равна толщине соединения (толщине оправки), а длины «ножек» — в точности одинаковыми.

Вставьте оправку в «U» и загните на ней «ножки». Сделайте прямые углы и выставьте «ножки» параллельно. Еще раз нагрейте и согните на оправке свободную «ножку».

Пришло время отделить «U» (хомут) от заготовки. Поместите хомут в очаг. Это можно аккуратно сделать клещами-круглогубцами с дугообразными губками (см. фото ниже справа).

Слева: заготовка для хомута. Свободная ножка «U» согнута на оправке. Справа: клещи-круглогубцы с дугообразными губками

Будьте внимательны — его легко потерять в очаге. Достаньте хомут из огня и обстучите «ножки» на размеченном мелом месте оправки. Между кончиками «ножек» останется зазор. Ударами молотка по всем сторонам хомута придайте ему прямоугольную форму, и зазор сомкнется. Сбейте хомут с оправки. Его ребра будут скругленными. Некоторые кузнецы их такими и оставляют, другие формируют выраженные угловатые ребра.

Теперь хомут надо нагреть, раскрыть клещами-круглогубцами с дугообразными губками и установить на место соединения. Это нужно делать быстро, иначе хомут остынет и не сядет на место. Чтобы замкнуть хомут ударами молотка, подложите под него подставку.

Шипы с отверстиями под них (гнездами) обычно используются в рамных металлоконструкциях, таких как ворота. Простейшее шиповое соединение применяется при изготовлении перил. Шипы балясин вставляются в гнезда поручня и расклепываются.

Использование парной обжимки

Парная обжимка — это инструмент, состоящий из двух кубических блоков из инструментальной стали, в которые вставлены концы прочной пружинящей ручки в виде длинной скобы. Ручка изготавливается из круглого стального прутка либо из полосовой стали, в месте изгиба делается кольцо, работающее как сжимающая пружина, благодаря которой блоки прижимаются друг к другу.

По обжимке обычно бьют кувалдой, придавая заготовке круглое сечение. Показан шип на бруске (балясине)

Простейшая обжимка служит для придания круглого сечения заготовке квадратного сечения. По серединам прилегающих граней блоков проходят полукруглые желобы. Эти желобы и формируют из горячего металла круговой цилиндр. При разметке шипа зубилом формируются его заплечики, которые служат опорой для поручня перил. Выступающая над поручнем часть шипа расклепывается.

Слева: брусок с разметкой шипа для ковки в обжимке и готовый шип с заплечиками. Справа: шип, выступающий из отверстия в поручне. Длина выступающей части определяет величину головки, которая образуется в результате клепки

Обжимка оставляет не очень ровные заплечики, поэтому их следует обработать напильником либо выровнять специальной гладилкой для заплечиков (см. фото ниже).

Слева: необработанный шип, показаны неровности заплечиков (лица пяты) и гладилка для заплечиков, которой эти неровности сглаживаются. Справа: правка лица пяты гладилкой для заплечиков, которую следует аккуратно вращать при ударах, чтобы сохранить прямой угол между шипом и лицом пяты

Пяты (усиливающие расширения) делаются на концах брусков, обеспечивающих жесткость конструкции. Их можно обнаружить в рамах большинства традиционных металлических ворот.

Шипы незаменимы при изготовлении воротных рам и других крупных сооружений. Чтобы увеличить площадь торца бруска для повышения жесткости конструкции, берется более длинный брусок и его конец высаживается (увеличивается площадь сечения за счет уменьшения длины). Из получившейся «блямбы» формируется пята, а также выковывается шип. Этот удлиненный шип вставляется в глубокое гнездо с зенковкой. Шип нагревается, расклепывается, и получается высокая головка. Высадка требует много времени и больших усилий.

Осмотр старинных ворот показывает наличие сварного соединения в 100 мм от пяты. Из этого следует, что пяты изготавливались не высадкой брусков, а отдельно, из массивных заготовок, выкованных кувалдами. Эти заготовки намного легче помещать в очаг и вынимать из него, чем огромный нижний брус рамы ворот.

Инструменты для пробивки гнезд шипов

Исторически пробивка отверстий предшествовала сверлению. По нескольким причинам она используется и сейчас. Пробитое отверстие прочнее просверленного, поскольку в процессе пробивки теряется очень мало металла — он просто раздвигается. Вокруг пробитого отверстия возникает небольшая выпуклость, что выглядит эстетично. Пробитые отверстия могут иметь любую, какую вам заблагорассудится, форму.

Формы пробойников разнообразны. Ручной (который держат непосредственно рукой) пробойник обычно делают из 16-миллиметрового бруска инструментальной стали восьмиугольного или шестиугольного сечения, длиной 250–300 мм. Именно такая длина позволяет держать руки подальше от горячего металла в процессе пробивки.

Слева: верхняя часть головки пробойника. Справа: пробойник с рукояткой

Поперечник рабочего конца пробойника должен быть около 6 мм. Если он будет меньше, то рабочий конец будет слишком сильно нагреваться при контакте с металлом и становиться менее твердым. Возможна его высадка (расплющивание) внутри отверстия и повреждение как заготовки, так и пробойника — их склепывание. Если поперечник рабочего конца более 6 мм, то будет трудно пробивать им горячий металл. Такая длина ручного пробойника вынуждает поднимать молоток выше обычного, а это может привести к удару по руке. Удобнее использовать более короткий пробойник с рукояткой, но такой пробойник дольше делать.

Фиксация шипового соединения расклепыванием

Убедитесь, что заплечики шипа перпендикулярны оси бруска и отсутствуют зазоры между пятой и планкой с гнездом. Длина выступающей из гнезда части шипа должна быть в полтора раза больше его диаметра. Проверьте это, пока шип не нагрет. Во время клепки брусок будет зажат в тисках. Убедитесь, что губки тисков не имеют зазубрин или рифления, которые могут оставить отметки на бруске. Если такие неровности есть, то необходимо заменить накладки губок на гладкие, из меди или низкоуглеродистой стали.

Все, что необходимо для работы, должно быть под рукой около тисков до того, как вы нагреете шип до ярко-оранжевого цвета. Поместите брусок с шипом на расстоянии 12 мм от края губок тисков. Проверьте правильность положения планки, положите ее гнездом на шип, резко и сильно бейте, расплющивая его выступающую часть.

Расклепанный шип. Молоток слегка наклоняется, чтобы сформировалась куполовидная головка

Чтобы закруглить получившуюся головку, используйте фигурный молоток.

Газовая альтернатива

Если есть возможность использовать газ, ацетилен или пропан, то нагрев шипа можно будет гораздо легче контролировать и проще осуществлять повторный нагрев. Однако это роскошь.

Способы соединения кованых деталей в целостное художественное изделие

Неразъемные соединения: клепка, пайка, электросварка, литейное соединение — сварка литьем.

Сразу следует акцентировать внимание на следующем: необходимо постоянно помнить, что хомут, скоба или заклепка — также деталь того изделия, части которого они соединяют в одно целое, и поэтому является такими же декоративными элементами, как и все другие части данного изделия, а не только скрепками. И выбор того или иного способа соединения кованых деталей зависит от чутья кузнеца от его художественного видения изделия в конечном варианте.

Простейшим способом соединения фрагментов изделия в одно целое является соединение хомутом или скобой.

Внутренний размер хомута должен соответствовать размерам соединяемых деталей. Торцы хомута могут загибаться встык или внахлест; во втором случае их вытягивают на нет. Хомут делают на оправке, внутренний размер которой равен сумме размеров соединяемых деталей плюс два размера торцов хомута. Размер наставки равен сумме размеров соединяемых деталей. Разогретую заготовку для хомута кладут на оправку и наставкой высаживают. Хомут на соединяемых деталях скрепляют горячим. Остыв, хомут прочно стягивает детали в соединение.

Внешняя поверхность хомута декорируется так же, как и соединяемые им детали. Если участок соединения основных деталей несет механические нагрузки, необходима их сварка. Затем после зачистки ставится декорированный хомут.

Скобой обычно скрепляют полосы с прутками.

При скреплении скобой одна из деталей должна быть расплющена. На лицевой стороне полосы параллельно делают две продольные просечки. Разогретую заготовку кладут местом разруба над отверстием наковальни лицом и раскаткой или чеканом с круглым бойком выдавливают просеченную полоску, правят полученную скобу бородком меньшего размера, чем присоединяемая деталь, конец которой слегка сбивают на конус. Скобу разогревают и вгоняют в нее пруток. Остыв, скоба прочно удерживает пруток.

Возможен также комбинированный способ: хомут — скоба.

Соединение кованых изделий хомутом

Хомутом может быть и одна из соединяемых деталей: ее разогревают и оковывают вокруг другой. Охват должен быть не менее ¾ размера оковываемой детали.

Клепка — соединение деталей заклепками.

Заклепки кузнецы изготавливают индивидуально, подбирая определенную конфигурацию головок. Соединения клепкой выполняют односторонними или двусторонними заклепками — в зависимости от общей задумки изделия. Ведь, как и хомуты, заклепки являются не только соединительными элементами, но и элементами декора изделия. Головки заклепок декорируются фасонными кузнечными чеканами.

Технология изготовления заклепки проста: конец прутка круглого или квадратного сечения осаживают под будущую головку заклепки, а пруток вытягивают до нужного диаметра; лишнюю часть отрубают зубилом и скругляют. Если в соединении лишь одна заклепка, ее делают квадратного сечения, чтобы детали не проворачивались относительно одна другой.

Существует способ клепанного соединения без собственно заклепки. В этом случае конец одной из соединяемых деталей является заклепкой. Ему с помощью оправок придают соответствующую форму (круглую или квадратную) нужного размера. В другой детали делают отверстие такого же размера, в него вставляют головку первой детали. Расклепывают и декорируют расклепку фасонным чеканом.

Если изделие состоит из многих однотипных деталей и требует большого количества одинаковых заклепок, целесообразно изготовить матрицу для их тиражирования.

Заклепки можно украсить накладными элементами, изготовленными методом чеканки или художественного литья, припаяв их или приварив к шляпкам заклепок. Здесь фантазия художника по металлу неограниченна.

Если хомутик или шляпка заклепки несут кроме функциональной — соединительный элемент — и художественную нагрузку, то соединение способами пайки или сварки практически вообще незаметны. Зато именно это качество последних соединительных способов создает иллюзию абсолютно цельного изделия, хотя оно и состоит из множества деталей и фрагментов.

Следует отметить, что при создании изделий смешанных техник, т.е. комбинировании различных видов художественной обработки металла, в одном таком сложном изделии могут наличествовать практически все способы соединения его элементов: и хомут, и скоба, и огибание, и клепка, и пайка и сварка. Например, массивная решетка парковой ограды с элементами ажура и чеканными украшениями.

Пайка. Этот способ соединения кованых деталей в единое изделие наиболее целесообразен при сборке тонких ажурных произведений художественной ковки.

Пайку ажурных конструкций производят на ровной асбестовой плите. Места спаек тщательно зачищают, нагревают и посыпают бурой. После разогрева детали в пламя горелки вводят присадочный пруток и оплавляют его конец до появления капель расплавленного металла, продолжая нагрев до заполнения припоем зазора соединения. И так — по всей линии пайки.

Припоем для пайки черных металлов обычно служит латунь, флюсом — прокаленная бура. Латунь — твердый припой, температура плавления — свыше 500°С. Высококачественные паяные соединения получают, используя припои на основе серебра. Для пайки стали, меди, латуни и бронзы наиболее предпочтителен припой марки ПСр 45 (его состав в процентах по массе: серебро — 45, медь — 30, цинк — 25). Температура начала плавления припоя — 933°С, плавки — 998°С.

Для пайки стали и меди используют медно-цинковый припой. Для спаивания соединений деталей из оцинкованной стали, меди и латуни, которые не подвергаются механическим нагрузкам, применяют мягкие, с низкой температурой плавления (ниже 400°С) оловянно-свинцовые припои, в качестве флюсов — хлористый цинк, хлористый аммоний или их растворы. Раствор хлористого цинка: мелко нарезанный цинк размешивают в соляной кислоте до прекращения реакции. Состав такого флюса в процентах: хлористый цинк — 50, аммоний — 20, вода — 30.

После пайки налет флюса тщательно смывают.

Сварка. В мастерской домашнего кузнеца желательно иметь сварочный аппарат, поскольку наиболее простое неразъемное соединение черных металлов получают электросваркой. Для соединения кованых деталей применяют электроды не более 3 мм. Максимальный электроток бытового сварочного аппарата — до 100 А, и этого вполне достаточно. Увеличение силы тока приведет к тому, что металл электрода будет разбрызгиваться и сварочный шов будет широким, портящим эстетику изделия. Мало того, перегрев электрода приведет к обсыпанию его обмазки, а при сварке тонких листовых элементов — к их сквозному прожиганию. При недостаточном токе образуется неравномерный и недостаточно полный сварочный шов, после зачистки которого изделие может рассыпаться, как карточный домик. Наиболее интенсивную силу тока можно применить при сварочных работах в положении снизу, а в верхнем ее нужно снизить на 20-25 %.

Литейное соединение. Сварку стальных деталей расплавленным черным металлом в домашней кузнице производят, используя термитную смесь.

Рецепт: для приготовления 1 кг термитной смеси нужно 230 г зерен алюминиевого порошка и 770 г железной окалины.

Термитную смесь сжигают в шамотном тигле с огнеупорной крышкой с отверстием; длительность сжигания — 30 секунд. С поверхности расплава удаляют шлак, расплавленную сталь заливают в форму.

Скрытая литейная сварка (пайка). Этим способом можно соединить кованые детали или закрепить на основной детали декоративные элементы без видимого шва. В детали электродрелью сверлят отверстия; к ним прижимают художественные накладки, и через отверстия производят сварку (пайку) до сплавления детали с накладными украшениями. Никаких сварочных следов не остается. Таким же скрытым способом можно соединять и кованые конструкционные детали изделия замкнутой конфигурации. Например, корпус фонаря «под старину» или другого кованого светильника, решетка камина и др. В деталях второго плана сверлят отверстия, и сквозь них приваривают (припаивают) детали первого плана. Если детали заднего плана выполнены из листового металла до 1 мм, проделывать отверстия в них не нужно: его прожигает сварочная дуга.

Линейная сварка применяется также для неразъемного соединения деталей художественных отливок из меди, бронзы и латуни. Процесс сварки металлом сходен с производством отливок. Отливки в месте спайки зачищают с таким расчетом, чтобы между ними получился оптимальный зазор – не чрезмерный, но и достаточный для соединительной заливки в него расплавленного металла. Место сварки подготовленных деталей заформовывают, производят предварительный подогрев формы и встык заливают расплавленную массу соединительного металла.

Читайте также: