Кування металів

РефератДопомога в написанніДізнатися вартістьмоєї роботи

Кування металів (реферат, курсова, диплом, контрольна)

МИНИСТЕРСТВО ОСВІТИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦИИ.

ШУЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНИВЕРСИТЕТ.

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ.

КУРСОВА РАБОТА.

ТЕМА: «ХУДОЖНЯ КУВАННЯ МЕТАЛЛОВ».

ВИКОНАВ: СТУДЕНТ 4к. 4гр.

МТФ-ФТО КОЧЕТКОВ А.Ю.

НАУКОВИЙ РУКОВВОДИТЕЛЬ:

____________________________.

ШУЯ 2004.

План.

З художньої кування металла.

Метал, використовуваний для ковки.

Інструменти і приспособления.

Термічна обробка сталі та кольорових металлов.

Химико-термическая обробка стали.

Техніка безпеки при ковальських работах.

З художньої кування металла.

Здавна російські ковалі (з VI-VIII століть н.е.) володіли усіма прийомами вільної кування, ковальській зварювання, горновий пайки міді, вміли виробляти термічну обробку изделий.

Це те рівні техніки від майстра вимагалося багато вміння, досвіду, досвіду оперування металом. Розрізнити, наприклад, сорти стали можна було лише з кольору й характеру іскри чи зламу, а ступінь нагріву при куванню, загартуванню і зварюванні - за кольором розпеченого металу (розжареного) на очей; про температурі відпустки стали майстер судив за кольором мінливості і т.д.

Цікаво, що давньоруські ковалі з велике мистецтво виробляли як прикраси до костюмах — пряжки, персні, застібки, браслети, підвіски, ожерелья, оплечья чи прикраси кінської збруї, а й петлі на скриньки і скрині, обкуття їм, дверні замки, мечі, шоломи, кольчуги, бойові сокири, різні побутову посуд і багато інших залізних кованих изделий.

Прийоми вільної кування, відомі віддавна, збереглися і по нашого часу. Ковальська зварювання був у основі виготовлення холодна зброя з багатошарової стали. Її поки що називають зварювальним булатом. Великих успіхів домоглися майстра з Дамаска. Дамаської сталлю тепер називається багатопланова зварювальна сталь.

За часів могутності Київської Русі ковалі беруть активну участь у будівництві Новгородських, Київських і Псковських величних соборів. Майстра ковальського справи кують як пояса для стягування стін, склепінь, арок, а й високохудожні грати для вікон, парадні ворота, двері з накладними квітами, крученими ручками-стукалами, встановлюють у верхах куполів соборів «розквітлі «виїмчасте кресты.

У XVII в. багато ковальські майстра переходять на виготовлення великих грошей і малих огорож для дворцово-парковых ансамблів. Старі російські ковалі не лише мали необхідні знання технології кування досконало, а й славилися високим художнім вкусом.

Грати і огорожі, створені ними, чудово виглядали будь-якою тлі, були виразні в архітектурному оточенні, в близькому розгляді і відстані. Їх краса полягала у відповідність художніх елементів та його ритмічності. Образ старих московських вулиць та провулків просто неповторим.

Оригінальність пояснюється присутністю легких кованих мережив на балконах будинків, на огорожах парків, скверів, церков. Майстра класицизму великі архітектори і зодчі Бова, Жилярди, Баженов, Казаков любили використовувати кутий метал під час проектування та створення архітектурних ансамблей.

Дуже оригінальні огорожі, виконані стилі російського бароко, який був популярний у другій половині XVIII в. Грайливий кутий візерунок, виконаний з допомогою рослинних мотивів, контрастує з потужними кам’яними стовпами. Симетричний малюнок, складений із серцеподібних вигинів стебел, званих майстрами «червонками », уражає російського декоративного мистецтва XVII-XIX ст. Санкт-Петербург — північна столиця Росії - завжди славився своїми гратами мостів і набережних, парків і палаців. Решотка Літнього саду із боку Неви стала найкращою з декоративних огорож у світі. Авторами цього дивовижно гармонійного, легкого металевого мережива з копій, ліпних розеток і витягнутих прямокутників є російські архітектори Фельтен і Єгоров. Викувана ця решітка, до речі, тульськими мастерами.

Наприкінці XIX — початку XX в. у Москві, С.-Петербурзі, Одесі і чотирьох інших містах найбільше решіток і огорож виконано у стилі модерн. Асиметрія кованих звиваються стебел створює якийсь текучий орнамент з які зливаються і переплетених дивовижних рослин. Найчастіше малюнок з решіток органічно переходить на стіну будинки і далі камені чи гіпсі розвивається за фасаду, який закінчується потужними вовками на карнизі удома чи парапеті крыши.

З розвитком прокатного і кузнечно-штампованного виробництв поступово в архітектурі дедалі рідше став застосуватись декоративний кутий метал. Його заміняють зварні конструкції з прокатних профілів круглого, квадратного і прямокутного сечения.

Художня кування стала спрощуватися, дедалі менше залишилося справжніх майстрів, вміють отковать огорожу, реставрувати чи полагодити старовинну решетку.

Тому відродження цього виду ремесла має значення для сучасного декоративно-прикладного искусства.

Метал, використовуваний для ковки.

У ковальському ремеслі має справу з різними сплавами, кольоровими металами, зі сталями різних марок. Для нагріву до кувальною температури однакових за величиною заготовок, але різних типів металу потрібно спалити різну кількість топлива.

Теплопровідність металу — це швидкість нагріву заготівлі в перетині. Чим менше теплопровідність металу, тим більше коштів небезпека освіти тріщин при нагріванні. Наприклад, теплопровідність сталей, особливо легованих, в п’ять разів менше теплопровідності міді алюмінію. З теплоемкостью пов’язаний витрати для нагріву заготівлі до потрібної температури. Найбільшу теплоємність має стати за нормальної температури 800−1100°С. Отже що стоїть теплоємність металу, то більше вписувалося витрачається палива. Для ковальських робіт застосовуються ковкие і пластичні метали і сплави. З чорних металів цими якостями мають деякі стали — сплав заліза з вуглецем. У залежність від кількості змісту вуглецю стали різняться як низкоуглеродистые (до 0,25% вуглецю), середні (0,25−0,6%) і высокоуглеродистые (0,6−2%). Збільшення змісту вуглецю збільшує твердість стали, але зменшує гнучкість і теплопровідність. З власного будовою сталь представляє з себе тіло, освічене з кристалічних зерен, пов’язаних між собою силою межкристаллического зчеплення. У сплав стали обов’язковими компонентами є залізо, вуглець, кремній, сірка, марганець, фосфор. При змісті вуглецю до 0,1% сталь м’яка, добре кується, зварюється ковальським способом, не приймаючи гарту. Таку сталь в практиці називають залізом. Сталь, що всім вимогам художньої кування, містить від 0,1 до 0,3% вуглецю і по 1% інших домішок. Така сталь називається поделочной.

Сталь середньої твердості містить вуглецю від 0,08 до 0,85%. Вона добре кується при належному нагріванні, добре гартується, але погано сваривается.

При змісті вуглецю від 0,6 до 1,35% сталь вважається высокоуглеродистой (інструментальної). Кується досить складно, вимагає дуже вмілого проведення нагріву і найбільш кування за певних температурах. Таблиця 1.

При витраті сталі у першу чергу рубають незабарвлений кінець, кінець з тавром витрачається останнє. Однак найчастіше ковалю має справу з роботи вже що у обробці металом чи заготівлі втратили тавро. Як визначити марку стали? Виявляється, є для визначення марки металу у умовах своєї мастерской.

Різні стали мають характерні їм іскри. При доторку зразка, з обертовим наждаковим каменем відбувається іскріння. У мастерні необхідно мати набір зразків різних марок почав із клеймами, котрі можуть служити еталоном щодо марки стали по іскрі. Такий спосіб дає можливість визначення кількості вуглецю в стали до 0,2% і чи є у ній вольфрам і хром. Іскри видно на чорному тлі, який рекомендується підкладати під пучок іскор. Розташувати зразок щодо обертового диска під час випробування треба те щоб пучок іскор був довжиною приблизно 30 див перпендикулярно лінії зрения.

Очі необхідно захистити очками.

Довжина іскри залежить від сили натискання на обертався диск і став бути, домогтися однаковою довжини іскри можна, визначивши ступінь і рівномірність натискання і його зберігати під час випробувань. Нерівномірний тиск зразка в середньому може дати спотворений результат. При освіті іскри слід уважно стежити за довжиною іскри, її кількістю, забарвленням і характером зірочок (рис. 31).

Рис. 31. Визначення стали по искре.

1) Якщо зміст вуглецю близько 0,12%, то іскра залишає слід прямий лінії, має світле і темно-червоне потовщення. Пучок довгий і светлый.

2) Якщо зміст вуглецю 0,5%, пучок коротше, також світлий, але від першого потовщення починають відокремлюватися звездочки.

3) Інструментальна сталь із вмістом 1% вуглецю дає короткий і широкий віяло червонуватих іскор, як від першого потовщення відокремлюється сніп искр.

4) Характерним для марганцовых сталей є освіту зірочок на кінцях першого потовщення. Вигляд пучка залежить від змісту углерода.

5) Хромистая сталь дає довгий віяло іскор, іноді червонястий розриву і з отделяющимися зірочками — це надзвичайно характерно.

6) Вольфрамова сталь дає переривчасту темно-червону іскру зі світлим потовщенням на конце.

7) Хромвольфрамовая сталь середньої твердості дає подвійну іскру: червону товсту й довгу і темно-червону тонку і короткую.

8) Быстрорежущая сталь має таку ж іскри як в хромвольфрамовой стали, але з разрывом.

Як доповнення цієї теми прошу ознайомитися з табл. 3.

Таблиця 3.

Відомо, що ні всяка сталь гартується. Це теж спосіб визначення марки стали. Необхідно нагріти шматок стали до червоного і швидко остудити в воді. Якщо це малоуглеродистая сталь, вона загартується і легко піддається напильнику.

Таблиця 4.

Таблица температур нагріву сталі та відповідні кольору |Т°С|Цвет жару |Т°С |Колір жару | |400|очень |900 |червоний | | |темно-червоний | | | |500|темно-красный |950 |яскраво-червоний | |550|темно-вишневый |1000|лимонно-желтый | |600|средне-вишневый |1100|светло-желтый | |750|вишнево-красный |1200|желто-белый | |800|светло-вишневый |1400|ярко-белый | |850|светло-красный |1600|ослепительно | | | | |біло-голубий |.

Інструменти і приспособления.

Інструменти, якими доводиться користуватися ковалю, діляться за своєму призначенням опорні, ударні, зажимные, підкладні, захоплюючі, мерительные і вспомогательные.

Опорні інструменти: основні ковадла, невеликі ковадла для дрібних виробів і шпераки.

Підкладні инструменты.

Подкладной інструмент ділиться втричі группы:

I. Інструмент, який встановлюють під молот чи ручник;

II. Інструмент, який установлюють на наковальню;

III. Подвійний инструмент.

Рис. 35. Підкладні інструменти: 1 — раскатка; 2 — макінтош з циліндричною поверхнею; 3 — макінтош з квадратної поверхнею; 4 — макінтош з односторонньої прямокутної поверхнею; 5 — макінтош з збільшеною поверхнею; 6- пробійник; 7 — фасонне зубило; 8 — зубило для подовжньої рубки; 9 — зубило для поперечної рубки; 10- конічний прошивень; 11- циліндричний прошивень; 12 — слід робочих поверхонь гладилок 3, 4, 5.

До подкладному інструменту належить масивна плита зі сталі розміром 300×400 мм заввишки 150- 200 мм, щодо чотирьох бічним граням якої є поглиблення різноманітної форми і висоти: півкруглі, трикутні тощо. Ця плита застосовується при куванню різних фасонных елементів замість подкладных штампів. На торцевих поверхнях цієї плити є наскрізні круглі, квадратні і фасонні отвори різних розмірів, які є для пробивки різноманітних отворів на виробах. У великих кузнях, де виготовляють садові огорожі, балконні грати та інші великі вироби, мусить бути сталева чи чавунна велика плита — правило — завтовшки 50−200 мм у плані 1,5×3 м із рівною, гладкою поверхнею. Вона встановлюється на спеціальних металевих козлах у центрі кузні. У цьому плиті мали бути зацікавленими наскрізні отвори для установки штирів, болтів та інших різних пристосувань для фасонной гнучкі профілів, складання конструкцій та інших технологічних операций.

Весь подкладной інструмент I групи повинен мати рукоятки дерев’янний чи товстої дроту. Зауважимо, що рукоятки подкладного інструмента забивають у всад голівки і расклинивают, щоб вібрація й удари через ручку не передавалися вигідна коваля. Дротяну ручку закручують навколо голівки в гарячому состоянии.

Зубило ковальське — в рубку заготовок в гарячому чи холодному стані. Голівка зубила складається з трьох часток: опуклої поверхні, через яку наносяться удари молотом; середині з отвором — всадом для установки рукоятки; ножа — більшості, яка прорубує метал. Для холодної рубки кут заточення становить 60−70°, для гарячої - 15−30°. Виготовляють зубило з высокоуглеродистых сталей У7, У8, легованих 6ХС чи сталей 45; 50. Форма ножа зубила то, можливо прямий, має кривизну горизонтальної площині чи двох площинах. Зубило з прямим ножем використовують із поперечної рубки і подовжньої. Ніж зубила для поперечної рубки розташований паралельно, а ніж зубила для подовжньої рубки — перпендикулярно до осі рукоятки.

Одностороннє швайка аж зубила робиться у тому випадку, коли потрібно отримати виріб з прямим торцем, тобто. без ухилу, якщо допускається ухил чи треба дати фаску, то застосовується зубило з двосторонньої заточенням. Зубила з радиусным ножем застосовуються для вирізки з листового металу різних криволинейных елементів типу квітів, листя тощо. Зубила з фасонным боєм застосовуються для вирубки з вигнутих заготовок криволинейных контурів. У залежність від розмірів виробів і вырубаемых малюнків необхідно підбирати потрібне за величиною зубило. Малюнок орнаменту на поковку наноситься зубилом з притупленої що краючою кромкою. Працюючи зубилом під заготівлю підкладають прокладку з залізного чи мідного аркуша, що охороняє лицьову частина ковадла від ушкодження, а лезо ножа від затупления. Відтинатиме заготівлі можна на незагартованої майданчику ковадла, тобто. близько конічного роги. Слід пам’ятати, перші і останні удари по зубилу завдають слабкі. Перші - щоб зубило плавно врізалось в заготівлю, що — щоб отрубаемая частина не відлетіла і поранила кого-либо.

Пробойники йдуть на пробивки отворів, заглиблень у поковках і листових заготовках. Пробійник складається з трьох часток. Удар наноситься по верхню частину пробійника — голівці; середня частина пробійника з отвором — всадом для рукоятки, робоча частина називається борідкою. Самі борідки робляться конусными, що полегшує їх вихід із форми під час виготовлення і дає змогу отримувати отвори різного діаметра чи розміру залежно від глибини пробою в металл.

Пробойники виготовляються з стали 40, 45, У7, 6ХС з твердістю робочої частини 45−50 HRC на довжині 30 мм твердістю верхню частину голівки 30−40 HRC.

Для пробивки отворів в товстих кованих виробах застосовують прошивки і спеціальні пуансоны, які, на відміну пробойников, немає рукояток, а утримуються кліщами. У голівках молотків і кувалд отвори мають овальну форму, мають двосторонню конусность, що утворюється при на пробиванні отворів з допомогою овально-конических прошивней. Спочатку отвір продавлюють з одного боку заготівлі, та був перевертають на 180° і прошивают отвір з іншого боку. Подібною прошивают овальні циліндричні отвори в голівках подкладного інструмента — пробойниках, гладилках, раскатках і др.

З ковальського досвіду відомо, що з забезпечення вилучення прошивня з пробиваемого отвори в попередньо датоване поглиблення насипають трохи дрібного вугілля й які під час прошибе гази хіба що виштовхують инструмент.

Гладилки призначені вирівнювання шорсткостей лежить на поверхні поковки після обробки її молотом. Гладилки мають плоскі і напівкруглу робочу поверхню різної форми і збільшення розмірів. Великі площині вирівнюють гладилкой з квадратної робочої поверхнею розміром 100×100 мм, а невеликих площ беруть гладилки розміром 50×50 мм чи з прямокутної поверхнею. Гладилки з циліндричною поверхнею застосовують при выглаживании гантелей і радиусных поверхонь, підбираючи відповідний розмір. Матеріал гладилок сталь 40, 45, 50. Твердість поверхні 40−50 HRC, а твердість верхню частину голівки 30−40 HRC.

Розкочування (надавки) призначені з прискорення розчавлювання металу вздовж чи впоперек осі, і навіть для вибивання циліндричних пазів на заготовках.

Подкладной інструмент II групи (рис. 36) має гомілка квадратного перерізу, який вставляється до відповідного гніздо наковальни.

Рис. 36. Подкладной інструмент другої групи: 3, 4, 5- спеціальний інструмент; 2- конус; 6- виделка; 7- подсечка.

Підсікання використовують із рубки заготовок чи отрубки її частин з допомогою ручников. Кузнєц заготівлю накладає на ніж підсікання і, поворухнувши за нею ручником, відрубує необхідну частина, але з остаточно, ніж зіпсувати лезо підсікання. Тому проводять глибоку подрубку заготівлі, а остаточно розділяють частини заготівлі край ковадла легким ударом ручника. Матеріал підсікання сталь 50 з твердістю робочої поверхні 50−55 HRC. Лезо затачивается з точки 60°.

Конусні оправлення призначені належала для розширення отвори в поковке, роздачі кілець і виконання гибочных операций.

Виделки призначені для гнучкі і завивки заготовок.

Оправлення — для кування ухилів, гнучкі і ковальській зварювання ланок цепи.

Подвійний подкладной інструмент III групи (рис. 37).

Рис. 37. Подкладной інструмент третьої групи: а — обжимки: 1 — шестигранні; 2 — циліндричні; 3 — квадратні; 4 — продірявлення; б — гвоздильни; в — ковальські формы.

Призначений підвищення продуктивність праці ковалів і поліпшення форм поковок. Інструмент складається з нижняка (нижнього інструмента), який хвостовиком квадратного перерізу вставляється в квадратне отвір ковадла, і верхняка (верхню частину інструмента), має ручку для держания.

До цій групі ставляться парні обжимки, щоб надати попередньо откованной заготівлі правильної циліндричною, прямокутної чи багатогранної форми, і подбойки, призначені для расплющивания (роздачі) металу як подовжнього, і поперечного. Робота використовуються подбойки різних радіусів робочої частиною, і 8 до 30 мм. Спеціальні мистецькі роботи виконуються з допомогою обжимок — штампів складних форм рельєфів. Матеріал обжимок, подбоек і штампів стали 45, 50, У7. Твердість робочих частин 45−50 HRC, а верхньої ударяемой частини — 30−40 HRC.

Цвяхарня зі шляпочными молотками варта висадки головок різного розміру та форми цвяхів, болтів і заклепок. Сама цвяхарня є окрему форму з рукояткою чи спеціальну плиту з отворами. Щоб надати голівці цвяха, болта чи клепки потрібної форми (сфери, призми, шестигранника тощо.) застосовують шляпочные молотки. Гвоздильни виготовляють куванням з сталей 45, У7, У7А і термообрабатывают на твердість 45−50 HRC.

Захоплюючі інструменти (рис. 38).

Рис. 38. Види ковальських кліщів: 1 — рукоятка; 2 — зажимное кільце (шпандырь); 3 — заклепка; 4 — губки; 5 — заготівля; 6 — подовжньоциліндричні; 7 — продольно-прямоугольные; 8 — поперечно-прямоугольные; 9 — вугільні; 10 — кільцеві; 11 — для сокир; 12 — тавровые; 13 — для захоплення циліндра зсередини; 14 — прутково-поперечные.

До цього класу ставляться різноманітних кліщі. Вони призначаються для виймання нагрітих заготовок з горна і утримування їх під час кування. Кліщі складаються з цих двох рицин, з'єднаних заклепкою; головна частина кліщів з губками варта захоплення заготівлі, задня частина є рукояткою. За формою губок кліщі діляться на подовжні, поперечні, продольно-поперечные і спеціальні. Ковальські кліщі би мало бути по можливості легкими з пружними рукоятками, а надійності під час роботи рукоятки кліщів стягуються спеціальним кільцем — шпандиром. Довжина ковальських кліщів становить 300−1500 мм, матеріал — сталь 15, 20, 25. Заготівля мусить бути щільно захопленої кліщами. Але якщо цього відбувається, необхідно підігнати губки формою. І тому губки кліщів нагрівають в горнилі, затиснувши ними заготівлю, і обжимают їх ударами ручника чи молота. Кліщі, добре підігнані, значно підвищують продуктивність праці та знижують травматизм.

Зажимные інструменти (рис. 39) призначені для затискача нагрітих і холодних заготовок перед гнучкою, осадкою, висадкою та інші операциями.

Рис. 39. Стуловые лещата: 1 — нерухома губка; 2 — крепежная планка; 3 — нижній стрижень; 4 — шарнір; 5 — рукоятка; 6 — пружина; 7 — рухлива губка.

Це — різні струбцины, стуловые лещата. Кріпляться лещата потужними шурупами, болтами чи заклепками до основний опорі слюсарного верстата чи на окремому стільці - пні, надійно закріпленій до підлоги. Верхній рівень губок перебуває в висоті 900−100 мм від статі. Для збільшення жорсткості кріплення нижній стрижень кріпиться до стільця чи стійці. Губки стуловых лещат відливаються з сталей 35Л, 45Л чи отковываются з сталей 20, 25.

Контрольно-вимірювальні інструменти (рис. 40) необхідні виміру заготовок і поковок як у процесі кування, і по закінченні оброблення і охлаждения.

Рис. 40.Контрольно-измерительные інструменти: Iштангенциркуль: 1, 2 — малі губки для виміру внутрішніх розмірів; 3 — стопорный гвинт; 4 — рухлива рамка; 5 — глибиномір; 6 — нониусная шкала; 7- рухлива губка; 8 — нерухома губка; II — циркулі: 9, 10- нутромеры; 11 — кронциркули.

Універсальний мерительный інструмент — сталева лінійка для виміру лінійних розмірів. Застосовуються різні лінійки 250, 500, 1000 мм; сталевої металевий метр застосовується тим ж цілей, як і лінійка, але для компактності він з окремих ланок, з'єднаних шарнірно. Точність виміру такий лінійкою і метром становить 0,5 мм.

Штангенциркуль призначений для лінійних вимірів, як зовнішніх, і внутрішніх, й вимірювання діаметрів заготовок і поковок з допомогою малих губок і його використання глибиноміра 5. Точність виміру штангенциркулем становить 0,1 мм. Десяті частки міліметра визначаються з допомогою шкали нониуса 6.

Кутоміри і косинці призначені для виміру кутових розмірів. Широко використовують у ковальському справі косинці з постійними кутами 30, 60, 90°.

Кронциркули і нутромеры служать для виміру зовнішнього й внутрішнього расстояния.

Дворога наковальня.

Сучасні ковадла виготовляють зі сталі 45Л методом лиття. Найбільш зручна і універсальна у роботі дворога ковадло (рис. 32).

Рис. 32. Ковадло дворога: 1- обличчя ковадла; 2- квадратне отвір; 3- хвіст; 4- скоби; 5-подставка; 6 — лапи; 7 — конічний ріг; 8 — незакаленная майданчик; 9 — круглі отверстия.

Верхня горизонтальна площину 1 називається обличчям, чи лиштвою, на ній виконуються все основні ковальські роботи. Поверхня особи термообрабатывается до твердості 45−50 HRC і шліфується. Бічні межі ковадла повинні утворювати з лицьової поверхнею кут 90°, а ребро має бути досить гострим і мати відколів і заминов. На рубі проводять гибку виробів, роздачу матеріалу, і навіть інші допоміжні операции.

Конічний ріг 7 призначений для гнучкі смуг річок і прутків, і навіть розкочування і зварювання кільцевих заготовок. У деякі типи ковадла є проміжна прямокутна майданчик 8 між рогом особою, яка загартована і послуг призначена в рубку у ньому заготовок.

Із протилежного боку від роги розташований хвіст 3, що становить собою консольную прямокутну піраміду, він призначений для гнучкі і правки замкнутих прямокутних заготовок. У хвості є квадратне отвір 2 розміром 35×35 мм, що використовується для установки подкладного інструмента (нижняков) та інших пристосувань. Близько конічного роги розташовується круглий отвір Д15 мм. У деякі типи ковадла робляться два круглих отвори різних діаметрів. Знизу у ковадла є лапи 6, які вона кріпиться спеціальними скобами 4 до опецьку — стільця 5 чи металевий підставці. Як стільця зазвичай використовують масивний дерев’яний опецьок чи пень від дуба, клена чи берези діаметром 500−600 мм. Можна набирати стілець і із окремих частин, стягуючи їх залізними обручами. Коли ні можливості підібрати необхідний опецьок, можна використовувати металеву чи дерев’яну бочку, всередину якої набивають пісок, глину, землю, добре утрамбовують, а згори кладуть дерев’яну прокладку і неї встановлюють наковальню.

Значну увагу слід приділити установці стільця, він має стояти вертикально і вібрувати під час роботи. Стілець закопують на глибину не менш 0,5 м, а землю навколо неї добре утрамбовують. Верхній торець стільця можна вирішити покрівельним залізом, що охоронить його від обгорания при потраплянні окалини чи гарячих обрубків заготівлі. Висота стільця залежить від зростання коваля і як 600−700 мм від рівня статі, а точніше — повинна досягати кінчиків злегка зігнутих пальців стоїть кузнеца.

При легкому ударі по хорошою ковадлу лунає високий, чистий звук, а молоток під час удару відскакує від нього зі звоном.

Наковальни-шпераки.

Для дрібних робіт ковалі застосовують ковадла невеликих ж розмірів та маси чи спеціальні наковальни-шпераки (рис. 33), які четырехгранным хвостовиком в квадратне отвір основний ковадла. Деякі шпераки мають подовжену вертикальну стійку і вбиваются загостреним кінцем в дерев’яний опецьок чи землю. Виготовляють шпераки методом кування з вуглецевої сталі 45−50 із наступною загартованістю робочої поверхні до твердості 40−47 HRC.

Рис. 33. Шпераки: 1 — вставляемый в ковадло (низький); 2 — вставляемые в землю (высокий).

Ударний инструмент.

До ударним інструментам ставляться молотки: ручники, бойові молоти і кувалди. Ручник — основний інструмент коваля, з допомогою його він кує невеликі вироби. Кузнєца, працюючого без помічників, називали «одноруким », кующим до однієї руку. Ручники мають безліч 0,5−2 кг, але трапляються й до 4−5 кг (рис. 34).

Рис. 34. Ручники і молоти: 1 — ручник з подовжнім задком; 2 — ручник з поперечним задком; 3 — ручник з кулястим задком; 4 — молот з одностороннім клиновидным задком; 5 — молот з поперечним двостороннім задком; 6 — молот з подовжнім двостороннім задком; 7 — кувалда; 8 — клин заершенный.

Для управління процесом кування під час роботи з молотобойцами ковалі застосовували ручники з легкої голівкою, кулеподібної формою задка. Для кування виробів ковалі застосовують ручники з важкою голівкою з клиновидным подовжнім і поперечним задком. Ця форма досить універсальна, оскільки крім роботи велелюдному ковалі працюють, і задком — розганяючи метал. Голівки ручников виковують з вуглецевих і легованих сталей (стали 45, 50, 40Х), бій, і задок термічно обробляють до твердості 48−52 HRC. Рукоятки роблять із тонкослойных порід дерева: граба, кизилу, клена, берези, ясена, горобини довжиною 350−600 мм. Рукоятка мусить бути без тріщин і заусенцев, зручно лежати в руке.

Бойові молотки — важкі дворучні молоти масою 10−12 кг. Голівки бойових молотків бувають трьох типів: з одностороннім задком, з двостороннім подовжнім і поперечним задком. Бій молотка призначений для основний кування, а верхній клиновидний задок для розгону металу вздовж і впоперек заготівлі. Голівка молота кується зі сталі 45, 50, 40Х, У7, твердість бою та сидіти задка 48−52 HRC на глибину 20−30 мм. Рукоятка молота виготовляється з тих ж порід дерева, як і ручника, довжина рукоятки підбирається залежно від зростання молотобійця і українськомовні маси голівки молота і дорівнює 70−95 см.

Робота коваля з молотобойцами (однією або двома) проводиться при куванню великих виробів і називають коваля «двуруким «чи «трехруким » .

Кувалда — важкий молот до 16 кг з пласкими бойками застосовується при важких ковальських роботах, де потрібна велика ударна сила. Ударні інструменти повинні прагнути бути максимально надійні. Особливу увагу приділяють кріпленню рукоятки з голівкою. Отвір в голівці молота — всад, куди вставляється рукоятка, повинні прагнути бути еліпсовою форми плюс ухил від середини до бічним граням 1:10. Це забезпечує надійне її кріплення після забивання клину і полегшує насаживание голівки на ручку. Практика показала, що надійні - металеві «з аершенные «клини, які входять на глибину, рівну 2/3 ширини голівки молота; забивати клин слід похило до вертикальної осі. Це дозволяє розпирати деревину у двох плоскостях.

Удари бойовими молотами поділяються втричі виду: ліктьові або легені, плечові чи середні, начіпні - сильні, коли молот переказує у повітрі повний коло. Такими сильними начіпними ударами молотобійці працюють при куванню великий за нього і ковальській зварюванні масивних частей.

Горны.

Сталь кують в нагрітому стані; лише розігрітий метал стає пластичним і легко піддається деформації. Існує певний інтервал температур початку й кінця кування кожному за сорти стали (див. табл. 1).

У середньому цей інтервал становить 1100−1300°С спершу кування і 800- 900 °C для кінця кування. Чим більший у стали вуглецю, тим нижче температура початку ковки.

Для нагріву металу можна скористатися різними нагрівальними пристроями. Найстародавнішим і найпростішим є ковальський горн. Сурми поділяються на переносні і стаціонарні, відкритого і закритого типу — залежно від конструкции.

Найпростіші горны.

Для ручний кування найбільш прийнятні сурми відкритого типу, дозволяють нагрівати і короткі довгі поковки у будь-якій їх останній частині (зокрема і середньої). Вони прості в обслуговуванні і зручні у роботі, швидко нагріваються. Для розпалювання холодного горна горновое гніздо очищають від золи і шлаку, продувают фурму, насипають невеличкий шар вугілля, залишаючи отвори фурмы вільними, потім запалюють деревну стружку чи ганчірки змочені гасом, згори засинають другий вугілля й дають слабке дуття. Коли вугілля розгориться, додають ще вугілля й поступово збільшують дуття. У горнилі, завдяки спеканию вугілля, утворюється тверда кірка, під якої розвивається висока температура. Заготівлю чи його кінець закопують у гарячі вугілля і засинають свіжим вугіллям. Спечений звід з твердої палітурки може бути завжди цілим; цього необхідно раз у раз підгрібати свіжий вугілля від країв до центра горнового гнізда і трохи обляпувати його водою. Якщо під кіркою порожнину стає занадто великий, скоринку ламають, підгрібають свіжий вугілля, і утворюється новий звід. Заготівлю періодично повертають, і навіть регулюють подачу повітря, підтримуючи злегка коптящее і нейтральне полум’я. При високому дуття (надлишок повітря) полум’я стає гострим, що викликають місцевий перегрів і оплавлення крайок металу; і до того що ж кисень надлишкового повітря входить у з'єднання з металом і утворить окисли заліза, тобто. окалину.

Окалина шкідлива, оскільки він призводить до втрат металу (чад); крім того, знижується якість заготівлі та не може подальша її обробка різанням. Заготівлю нагрівати треба можливо швидше, оскільки що довше поковка перебуває у горнилі, тим паче може бути її перегрів, тобто. надмірний зростання зерен, який погіршує механічні властивості заготівлі. Більше тривалий нагрівання заготівлі можуть призвести до пережогу, тобто. оплавлению кордонів зерен та втрати зв’язок між ними. Така заготівля розбивається при ударі на части.

На рис. 43 показані дуже прості конструкції горна.

Рис. 43. Найпростіші сурми: 1, 6 — цегла; 2 — заготівля; 3 — вугілля; 4 — решітка колосниковая; 5 — патрубок; 7 — паяльная лампа.

Горн можна зробити безпосередньо в землі, використовуючи паяльну лампу, пилосос чи ручний вентилятор. Пристрій такого горна: поставити три цегли на торець, ними кладеться колосниковая решітка, але в неї встановлюється печурка з чотирьох цеглин, у якому засипається вугілля. Паяльная лампа з патрубком розташовується знизу. Горн розпалюють і можна нагрівати заготовку.

Є ще простіша конструкція горна. Спочатку треба викопати невелику ямку й у неї поставити паяльну лампу. Поруч складають піч з вогнетривкої цегли. У щілину між цеглинами закладають дрібні заготівлі. Установивши вентилятор з ручним приводом в ямці, а колосниковую грати виставивши лише на рівні землі, можна прогрівати метал і кувати невеликі изделия.

Переносні горны.

Легкий переносної горн з допомогою побутового пилососа показаний на рис. 44.

Рис. 44. Переносної горн і фурма (вгорі): 1 — постамент; 2 — фурма; 3 — зольник; 4 — шланг; 5 — пилосос; 6- колосниковая решітка; 7- корпус фурмы; 8 — патрубок; 9 — донна кришка; 10 — запирающая планка.

З куточків зварений постамент горна, стіл горна викладено огнеупорным цеглою. На верхні горизонтальні куточки кладеться фурма. На висоті 15 див від підстави до зольнику приваривается патрубок з внутрішнім діаметром 30 мм, куди вставляється кінець шланга пилососа. Треба мати у вигляді, що шланг може бути вставлено в верхнє гніздо пилососа, працююче на викид повітря з пилососа, а нижню чашку пилососа (під пылесборником) знімають й у такому вигляді пилосос встановлюють на подставку.

У сільських кузнях соплом нерідко слугує стара чавунна втулка для коліс. Для довговічності такого горна краю фурмы рекомендується замазати глиною з песком.

Взагалі, переносної горн — це цельнометаллическая чи сборно-разборная конструкція, пристосована для нагріву заготівлі невеликого розміру в умовах будівельних майданчиків, в альплагерях, за містом. Переносної горн складається з цельносваренной металевої рами, наверху якої кріпиться стіл за осередком і вентилятором для нагнітання повітря. Вентилятор наводиться в рух з допомогою ножною педалі через кривошипный механізм, маховик і ремінну передачу.

На рис. 45 показані американські переносні сурми. Закритий горн має ручний привід на вентилятор через мультиплікатор, що значно підвищує частоту обертання крыльчатки. Конструкція горна має невелику ковадло і лещата. Держак має подвійне призначення. Цей горн з електричним приводом.

Рис. 45. Американські переносні сурми: I — з ручним приводом вентилятора: 1 — рукоятка; II — з електричним приводом: 2 — електричний привід; 3 — парасолю, переміщується по вертикали.

Стаціонарні горны.

Для розміщення вогнища і разогреваемых заготовок необхідний постамент чи ще й називають стол-лежанка. Це основа стаціонарного горна. Постамент зазвичай встановлюють у середині задньої стіни кузні та її висота залежить від подальшого зростання коваля. Для зручності перенесення заготівлі з горна на ковадло і назад висота постаменту би мало бути приблизно 700−800 мм, а площа горизонтальній поверхні столу зазвичай дорівнює 1×1,5 чи 1,5×2 м.

Постамент горна може бути литым, сварным чи викладатися з цегли, пиленого каменю чи залізобетону як ящика, стінки якого складено з колод, дощок, цегли чи каменю, а внутрішність заповнюється битим дрібним каменем, піском, глиною чи горілої землею. Горизонтальна верхня частина столу мусить бути викладена чавунними плитами чи огнеупорным цеглою. Горновое гніздо (осередок) може розташовуватися як у центрі, і у задньої чи бічний стінки горна. Осередок зазвичай викладають огнеупорным цеглою і обмазують вогнетривкої глиною, т.к. горн — цю пам’ятку де розвивається найвища температура. Розміри вогнища у плані визначаються розмірами нагреваемых заготовок. Центральний осередок може мати у плані круглу чи квадратної форми розміром 200×200 чи 400×400 мм глибиною 100−150 мм.

Через фурму подається повітря. Що ж являє з себе фурма?

Розглянемо конструктивний варіант фурмы нижнього дуття (рис. 46).

Рис. 46. Фурма зі змінними колосниковыми гратами: 1 — корпус фурмы; 2 — заслінка; 3 — патрубок; 4 — донна кришка; 5 — вантаж; 6 — колосниковая решітка; 7 — заслінка (загальний вигляд); 8 — вугілля; 9 — види колосниковых решеток.

Повітря від вентилятора підводиться через патрубок й потрапляє до корпусу фурмы, а ще через чавунну колосниковую грати осередок горіння. З допомогою заслінки регулюється кількість подаваного повітря на каналі подводящего патрубка. Донна кришка відкривається очищення корпусу фурмы від золи і інших відходів горіння. У вихідному становищі кришка притиснута до днища корпусу вантажем. Слід застосовувати колосниковые грати різною конфігурації. Різноманітна форма отворів необхідна до створення полум’я різного виду. Рівномірно розташовані круглі отвори формують смолоскипове, а щелевые — вузьке і подовжене полум’я. Маючи фурму горизонтально зліва чи ззаду слід предохранять стінку горна від прогорания. Щоб не вигорала фурма, її треба охолоджувати зсередини проточній холодною водою. Внутрішній діаметр фурмы найчастіше становить 25−30 мм.

Для збирання й відводу диму і є над стаціонарним гірському встановлюється парасолю, що може бути цегельним, залізним. Розмір нижнього вхідного отвори парасолі залежить від розміру столу горна. Для нормального уловлювання відходів горіння парасолю встановлюється в розквіті 400−600 мм. Точніше висота визначається дома залежно від сили дуття, висоти і збільшення розмірів витяжний труби та інших. Іноді парасолі оснащуються опускающимися крилами. Металевий парасолю може досить швидко прогоріти, а процес ремонту досить складний і трудомісткий. Більше довговічний і надійний цегельний парасолю, але він виходить важкою і потрібно особлива жорстко забита конструкція його кріплення. Навіть буває необхідно зміцнити кути прилавками (подпорками).

У деяких кузнях встановлюються сурми з цими двома осередками і для якіснішим витяжки треба робити дві витяжки чи загальний парасолю розділити перегородкою. У цих горнах передбачають, ще, індивідуальне регулювання подач і воздуха.

Конструкція відкритого стаціонарного горна показано на рис. 47.

Рис. 47. Стаціонарний горн відкритого типу: 1 — внутрішня труба; 2 — зовнішня труба; 3 — парасолю; 4 — вугілля; 5 — колосниковая решітка; 6 — горновая чаша; 7 — фурма; 8 — кришка; 9 — підставка; 10 — труба підвода повітря; 11 — воздухозаслонка.

Вона більше досконалий. На зварної металевий каркас (підставці) кріпляться горновая чаша, колосниковая решітка, і навіть фурма. Струмінь повітря подається на осередок горна по трубі і регулюється воздухозаслонкой. На чавунну колосниковую грати накладається вугілля, а дим і кіптява видаляються через парасолю і ще дві труби. Під час проходження диму через зовнішню трубу внутрішня нагрівається, і це покращує тягу. На дні зольника накопичується зола і шлак, які видаляються через отвір під час відкриття крышки.

Відкриті сурми при ковальських роботах широко застосовуються, хоча раніше їх коефіцієнт корисної дії дуже і не перевищує 2−5%. Відомо, що з нагріву 1 кг металу до кувальної температури потрібно 1 кг кам’яного вугілля. До того у результаті безпосереднього дотику металу з кам’яним вугіллям відбувається насичення поверхні нагреваемого металу сірої, що погіршує механічні властивості кованих виробів. Тому майстра починають закладати заготівлі в горн, коли вугілля добре розгориться і сірка вигорить. Щоб збільшити коефіцієнт корисної дії відкритого горна ковалі влаштовують над осередком куполообразную шапку з запекшегося вугілля, у якому закладають заготівлю. Під такий захисної кіркою заготівля нагрівається швидше, і менше окисляется.

Великі заготівлі краще нагрівати в шахтних горнах. Шахтний горн встановлюється у середині кузні. Висота горна 0,6 м, площа столу 1 м², глибина шахти 0,5 м з перерізом біля підніжжя 300×300 мм, а вгорі 150×150 мм. Підводка повітря перебуває в відстані 400 мм від верхи горна. Дно шахти представляє з себе чавунну заслінку, що можна висувати для очищення горна від золи і шлаку. Засунувши заслінку цього разу місце її у насипають тонкий шар золи для запобігання його від нагревания.

Стаціонарний горн закритого типу показаний на рис. 48.

Рис. 48. Стаціонарний горн закритого типу: 1 — парасолю; 2 — камера; 3 — топочный люк; 4 — оглядове вікно; 5- труба; 6 — металева коробка; 7- підставка; 8 — колосниковая решітка; 9 — цегляні мури; 10 — трубка; 11 — робоче вікно; 12 — дымоход.

Камера горна викладена огнеупорным цеглою, встановлено на металевої підставці. Через топочный люк засипається вугілля на колосниковую чавунну грати. Для шуровки палива на топочном люку є оглядове вікно. Повітря від вентилятора по трубі подається в металеву коробку і далі через отвори в колосникової решітці потрапляє у горновий осередок. Через димохід і парасолю йдуть продукти згоряння. Не повністю згорілий чадний газ спалюється внаслідок додаткової подачі повітря через трубу. Через робоче вікно виробляється завантаження і вивантаження заготовок.

Стаціонарний горн шахтного типу (працюючий на мазуті) зображений на рис. 49.

Рис. 49. Горн шахтного типу: 1 — нагрівальна камера; 2 — труба; 3 — топочная камера; 4 — вікно для підпалу суміші; 5 — воронка для мазуту; 6 — патрубок (подача повітря); 7 — сопло; 8 — нижнє отвір; 9 — основне отвір; 10 — заслінка; 11 — зонт.

Це нагревательное пристрій складається з камери нагріву і топкової камери, облицьованих зсередини цеглою. Повітря подається до камери нагріву по патрубку, через конічне сопло з цими двома отворами. Горн дбає про рідкому паливі - мазуті, яке подається згори через вирву. Мазут стікає по соплу до отвору, струменем повітря підхоплюється, розпорошується і згоряє. Підпалюють рідкий мазут в суміші з повітрям через спеціальне вікно, запровадивши до нього запал (палаючий факел). Збільшуючи подачу повітря і палива домагаються потрібного режиму горения.

Ковальські меха.

Хутра зображені на рис. 50.

Рис. 50. Хутра: 1 — голова; 2 — сопло; 3 — рукоятка; 4 — коромисло; 5 — стінка горна; 6 — стійка; 7 — потяг; 8, 12- вантажі; 9, 11, 15 — дошки; 10 — шкіряна гармошка; 13, 14 — клапани Голова — переважна більшість хутр. До неї прикріплено три клиновидные дошки: верхня і нижня шарнірно, сама ж середня — жорстко. Нижня й відповідна середня дошки мають клапани для паркана повітря, це шматки шкіри, прибиті однією стороною до дошкам, що перекривають круглий отвір в нижньої і середній дошці. Згори над шкірою прибито ремінець, обмежує підйом клапана. Шкіряна гармошка з'єднує верхню і нижню рухливі дошки з середньої нерухомій. Гармошка полягає зазвичай із трьох відділених складок, кожна з яких сполучається з внутрішнім дерев’яним каркасом, по формі співпадаючим з периметром дощок. Шкіра прибивається до каркасу через тонкі ремінці, щоб цвях не прорвав кожу.

Голова жорстко кріпиться до стіни горна, у своїй сопло щільно входить у фурму. З допомогою цапф здійснюється друге жорстке кріплення хутр. Працює хутрами або сам коваль або його помічник. Клинчатые хутра дають спокійне дуття і заготівлі нагріваються рівномірно. якщо треба збільшити подачу повітря на верхню дошку, кладуть вантаж, а до нижньої підвішують вантаж. Розміри горна й проведених роботи диктують габарити хутр. Вони може бути метрові, півтораметрові і двометрові. Відомо, що у виготовлення одного хутра йшло від однієї близько трьох волячих шкур. І всі було чудово, якби ці хутра були б отак громіздкі, негаразд швидко зношувалися через перегріву. До того ж досить низька продуктивність і трудомісткість процесу качання зробили ковальські хутра експонатами етнографічних музеев.

На озброєння ковалів замість хутр приходять механічні вентилятори з ручним чи ножным приводом.

У середовищі сучасних кузнях застосовують потужні вентилятори, турбіни з електроприводом. Недоліки цих пристроїв — це підвищена вібрація, шум.

Паливо для горнов.

Паливо для нагріву заготовок використав кількох видах: тверде — дрова, деревне вугілля, кокс і вугілля, рідке — нафту й війни його похідні (гас, уайт-спирт, бензин), газоподібне — природний газ.

Термічна обробка сталі та кольорових металлов.

Відпал — нагрівання сталевого вироби до температури 700−900°С (в залежність від марки стали) і охолодження разом із піччю. Відпал застосовують під час виготовлення вже з завершеного виробу інше або у разі невдалої закалки.

Якщо гартувати неотожженное виріб, у ньому виникатимуть тріщини, структура металу стане неоднорідною, якість вироби різко ухудшается.

Дрібні деталі отжигают, нагріваючи на масивних сталевих плитах чи вугіллі, які попередньо розжарюють. Після деталі повільно остигають разом із нагревателем. Іноді виріб нагрівають ацетиленової горілкою, яку поступово відводять від вироби, роблячи процес охолодження повільним. Цей метод хороший для отжига невеликих сталевих изделий.

Нормалізація — нагрів сталі до температури 900 °C з наступним охолодженням в нормальних умов (надворі) підвищення внутрішньої мікроструктури сталі та підвищення механічних властивостей й у підготовки її до наступної термічної обработке.

Гарт — надання сталевому виробу високої міці й твердості. Але від гарту сталь стає слабкою. Цей недолік усувається в процесі відпустки стали. При загартуванню метал нагрівають до високої температури, та був швидко охолоджують у спеціальних охолоджуючих середовищах (воді, олії тощо.). З самої лише й тієї заготівлі можна було одержати різні структури та властивості, залежно від режиму гарту вироби. Для досягнення найкращих результатів сталеві вироби поступово нагрівають до температури 750−850°С. Потім розігріте виріб швидко охолоджують до температури приблизно 400 °C. Охолодження має відбуватися незгірш від ніж 150 °C в секунду, тобто охолодження має відбутися лише у 2−3 секунди. Швидкість подальшого охолодження до нормальної температури може бути будь-якою, оскільки структура, отримана при загартуванню, досить стійка і швидкість подальшого охолодження її у не впливає. Охолоджувальної середовищем частіше всього буває вода чи трансформаторное олію. У воді метал вистигає з більшої швидкістю, ніж у олії: температура води 18 °C — за секунду метал вистигає на 600 °C, а олії всього на 150 °C. На підвищення закаливающей здібності в воду іноді додають до 10% кухонної солі чи 10−12% сірчаної кислоти, наприклад при загартуванню плашок чи мітчиків. Вищий нагрівання і надмірно швидке охолодження водою призводить до небажаним результатам — деформації сталі та появі у ній зайвого якості - напруг. Для гарту інструментів з вуглецевої сталі застосовують закалочные печі з температурою нагріву до 900 °C, а інструментів з легованих і быстрорежущих сталей — до 1325 °C. Печі для гарту виробів бувають: камерні чи полум’яні, у яких виріб нагрівають відкритим полум’ям; муфельные — нагрівальні з допомогою опору електричних обмоток; печи-ванны — які становлять тиглі, наповнені расплавами солей, приміром хлористим барієм. У ваннах закалочное нагрівання виробляти зручніше, т.к. температура що міститься у ній розплаву завжди постійна і закаливаемое виріб неспроможна нагрітися вище цієї температури. До того відомо, що нагрівання в рідинної середовищі відбувається швидше, ніж у воздушной.

Таблиця 5.

Таблица складу закалочных ванн.

|Солевой состав|Весовой |Температура, град. З | | |відсоток |(застосовувані) | |Калієва |55 |150−500 | |селітра | | | |Нітрит натрію |45 |150−500 | |Хлористий |28 |540−870 | |натрій | | | |Хлористий |72 |540−870 | |кальцій | | | |Хлористий |44 |7 00−870 | |натрій | | | |Хлористий |56 |700−870 | |калій | | | |Хлористий |100 |850−1100 | |натрій | | | |Хлористий |100 |1100−1350 | |барій | | |.

У малогабаритних майстерень для закалочного нагріву краще користуватися муфельными електричними печами, наприклад МП-8. У холодну муфельну піч поміщають виріб чи деталь і далі включають для повільного нагріву до необхідної температури. За такої способі нагріву що у виробі напруга минимально.

Відпустку пом’якшує запобігати негативним явищам при загартуванню, підвищує в’язкість і зменшує крихкість вироби. Ще відпустку усуває більшу частину внутрішніх напруг, які виникають за загартуванню. Для визначення температури при відпустці вироби користуються таблицею квітів мінливості. Тонка плівка окислів заліза, що надає металу різні швидко мінливі кольору — від світло-жовтого до сірого. Така плівка з’являється, якщо очищене від окалини сталеве виріб нагріти до 220 °C; зі збільшенням часу нагріву чи підвищенні температури окисная плівка товщає і колір її змінюється. Кольори мінливості однаково виявляються як у сирої, і на загартованою стали.

Таблиця 6.

Таблица температури нагріву сталі та відповідні кольору | Температура, град. З |Кольори жару | | 1600 |Сліпучо біло-голубий | | 1400 |Яскраво-білий | | 1200 |Желто-белый | | 1100 |Светло-белый | |1000 |Лимонно-жовтий | |950 |Яскраво-червоний | |900 |Червоний | |850 |Ясно-червоний | |800 |Светло-вишневый | |750 |Вишнево-червоний | |600 |Средне-вишневый | |550 |Вишневі-вишневу-вишневе-вишнева-темно-вишневий | |500 |Темно-червоний | |400 |Дуже темно-червоний (видимий | | |у темряві) |.

При загартуванню багатьох інструментів, наприклад молотків, чеканов, різців і інших, потрібно, щоб загартованою було лише робоча частина, а сам інструмент залишався б сирим, незакаленным. І тут інструмент нагрівають трішки вище робочого кінця до необхідної температури, після чого опускають в воду лише робочу частина. Витягнувши інструмент із води, швидко зачищають шкуркою чи тертям про землю його робочу частина. Що Залишилося в неохлажденной частини тепло підніме температуру охлаждаемого кінця так і вийде в ньому потрібний колір мінливості, після цього інструмент остаточно охлаждают.

Таблица7.

Таблица визначення температури нагріву за кольором мінливості |Колір |Температура|Инструмент, що йде | |мінливості|, град. З |відпускати | |Бледно-желт|210 |- | |ый | | | |Светло-желт|220 |Токарні і строгальные різці | |ый | |в обробці чавуну і вони | |Жовтий |230 |Теж | |Темно-желты|240 |Чеканы для карбування по литтю | |і | | | |Коричневий |255 |- | |Коричнево-к|265 |Плашки, метчики, свердла, | |расный | |різці в обробці міді, | | | |латуні, бронзи | |Фіолетовий |285 |Зубила в обробці стали | |Темно-синий|300 |Чеканы для карбування з | | | |листовий міді, латуні і | | | |срібла | |Светло-сини|325 |- | |і | | | |Сірий |330 |- |.

Освіта окалини лежить на поверхні вироби призводить до угару металу, деформації. Це теплопровідність отже, знижує швидкість нагріву вироби в печі, утрудняє механічну обробку. Видаляють окалину або механічним способом, або хімічним (травлением).

Вигорілий із поверхні металу вуглець робить вироби обезуглероженным із зниженими прочностными характеристиками, з утрудненої механічної обробкою. Інтенсивність, з якою відбувається окислювання і обезуглерожевание, залежить від температури нагріву, тобто. що більше нагрівання, то швидше йдуть процессы.

Освіта окалини при нагріванні можна запобігти, коли під загартування застосувати пасту, що складається з рідкого скла — 100 р, вогнетривкої глини — 75 р, графіту — 25 р, бури — 14 р, карборунда — 30 р, води — 100 р. Пасту завдають на виріб й прокурори дають їй висохнути, потім нагрівають виріб звичайним способом. Після гарту його промивають в гарячому содовом розчині. Для попередження освіти окалини на інструментах швидкорізальної сталі застосовують покриття бурої. І тому нагрітий до 850 °C інструмент занурюють в насичений водний розчин чи порошок буры.

Углеродистые стали при загартуванню краще охолоджувати спочатку у воді до температури 400−35°С, потім у олії. Це запобігає виникнення внутрішнього напруги. Під час охолодження виріб рекомендується швидко переміщати згори вниз.

Тонкостінні довгі деталі (наприклад, ножі) для охолодження опускають в воду чи олію суворо вертикально, інакше можуть сильно деформироваться.

Зубила доцільно загартувати в мокрому піску, який воложать розчином соли.

Тонкі свердла гартують в сургучі. І тому розігрітий до світлочервоного кольору кінець свердла занурююється у сургуч і вони залишають до повного охлаждения.

Химико-термическая обробка стали.

Завдяки такій обробці змінюється як структура металу, а й хімічний склад. Його верхнього шару і деталь може мати в’язку серцевину, выдерживающую ударні навантаження, високу твердість і износность. З існуючих способів химико-термической обробки сталі у умовах невеличкий майстерні можна виконувати лише цементацию. Цементація — це коксування поверхні стали. Цьому процесу піддають найчастіше вироби з малоуглеродистых сталей, містять трохи більше 0,2% вуглецю і деяких легованих сталей. Деталі, призначені для цементації, спочатку очищають. Поверхні які підлягають науглероживанию, покривають спеціальними запобіжними противоцементными обмазками.

1-ый склад найпростішої обмазки: вогнетривка глина з додаванням 10% азбестового порошку, вода. Суміш розводять до консистенції густий сметани і завдають на потрібні ділянки поверхні виробу. Після засихання обмазки можна робити подальшу цементацию изделия.

2-ой склад застосовуваної обмазки: каолін — 25%, тальк — 50%: вода — 25%. Розводять цю суміш рідким склом чи силікатним клеем.

Цементацию роблять після повного засихання обмазки.

Речовини, що входять у склад обмазки, називають карбюризаторами. Вони бувають тверді, рідкі й газообразные.

У разі домашньої невеличкий майстерні зручніше здійснювати цементацию з допомогою пасти. Це цементація в твердому карбюризаторе. До складу пасти входять: сажа — 55%, кальцинована сода — 30%, щавелевокислый натрій — 15%, вода для освіти сметанообразной маси. Пасту завдають на потрібні ділянки вироби, дають висохнути. Потім виріб вміщують у піч, витримуючи за нормальної температури 900−920°С протягом 2−2,5 годин. З використанням такий пасти цементація забезпечує товщину науглероженного шару 0,7−0,8 мм.

Рідинна цементація також можлива у невеликий майстерні за наявності печи-ванной, де і відбувається коксування інструментів, і інших виробів. До складу рідини входять: сода — 75−85%, 10−15% хлористого натрію, 6−10% карбіду кремнію. Печь-ванну наповнюють цим складом і занурюють виріб чи інструмент. Процес протікає за нормальної температури 850−860°С в протягом 1,5−2 годин; товщина науглероженного шару сягає у своїй 0,3- 0,4 мм.

Газову цементацию роблять у суміші розпечених газів, містять метан, окис вуглецю у спеціальних камерах за нормальної температури 900−950°С і лише у виробничих умовах. Після цементації деталі охолоджують разом із піччю, потім загартовують при 760−780°С е остаточним охолодженням в масле.

Нагрівання заготівлі - відповідальна операція. Від правильності його проведення залежать якість вироби, продуктивності праці. Необхідно знати, що у процесі нагріву метал змінює свою структуру, властивості і характеристику поверхневого шару і цього від взаємодії металу з повітрям атмосфери, і поверхні утворюється окалина, товщина шару окалини залежить від температури і тривалості нагріву, хімічного складу металу. Стали окисляються найінтенсивніше при нагріванні більше 900 °C, при нагріванні в 1000 °C окисляемость збільшується вдвічі, а при 1200 °C — в розмірі 5 раз.

Хромоникелевые стали називають жаростойкими оскільки вони не окисляються. Леговані стали утворюють щільний, але з товстий шар окалини, що захищає метал від подальшого окислення і дає тріщини при куванню. Углеродистые стали при нагріванні втрачають вуглець з поверхневого шару в 2−4 мм.

Це загрожує металу зменшенням міцності, твердості сталі та погіршується загартовування. Особливо згубно обезуглероживание для поковок невеликих розмірів із наступною закалкой.

Заготівлі з вуглецевої сталі з перерізом до 100 мм можна швидко нагрівати і тому їх кладуть холодними, без попереднього прогріву, в піч, де температура 1300 °C. Щоб уникнути появ тріщин высоколегированные і высокоуглеродистые стали необхідно нагрівати медленно.

При перегрів метал набуває грубозернисту структуру та її пластичність знижується. Тому треба звертатися й до діаграми «залізовуглець », де визначено температури спершу і кінця кування. Проте перегрів заготівлі можна за необхідності виправити методом термічної обробки, але це потрібно додаткового часу і енергія. Нагрівання металу та ще більшої температури призводить до пережогу, чого відбувається порушення перетинів поміж зернами і такий метал повністю руйнується при куванню. Плавлення — невиправний шлюб. Якщо заготівлю кувати нагрівання до температури нижче Тн, це призведе до утворення тріщин. При температурі на 20−30°С вище температури Тк в металі відбувається раскристаллизация і структура залишається мелкозернистой. Аналізуючи цей етап треба закінчувати ковку.

При куванню виробів із низьковуглецевих сталей потрібно менше число нагревов, аніж за куванню подібного вироби з высокоуглеродистой чи легованої стали.

Отже. При нагріванні металу потрібно ознайомитися з температурою нагріву, часом нагріву і температурою кінця нагріву. При збільшенні часу нагріву — шар окалини зростає, а при інтенсивному, швидкому нагріванні можуть з’явитися тріщини. Відомо з досвіду, що у деревному вугіллі заготівля 10−20 мм в діаметрі нагрівається до кувальної температури за 3−4 хвилини, а заготівлі діаметром 40−50 мм прогрівають 15−25 хвилин, відстежуючи колір каления.

Техніка безпеки при ковальських работах.

. Роботи з розпеченим металом ставляться до розряду робіт підвищеної небезпеки. Важливе значення має приділятися якості ручного і съемного інструмента, одязі, і засобам захисту.. Одяг коваля: куртка з щільною бавовняною тканини з довгими рукавами, застегивающимися манжетами, нижня частина куртки повинна перекривати верхню частина штанів, які теж пошито з міцної тканини; штани своєю чергою би мало бути такий довжини, щоб закривати гору черевиків; черевики краще мати на товстої шкіряної підошві. Рукавиці рекомендується мати з брезенту, і деякі повинен мати азбестові накладки. Фартух — і з товстого брезенту, азбестової рядна або шкіри повинен прикривати груди й можуть бути довжиною нижче колін. На фартуху може бути зроблений кишеню на грудях чи праворуч, біля пояса.. Кузнєц повинен мати головний убір із фетру, рядна або налобная повязка.

головний убір охороняє волосся від забруднення і перегріву.. Перед початком роботи у кузні необхідно переконатися у справності молота, ручника, установки ковадла, горна і повітроводів. При нормальної установці ковадла се робоча поверхню повинна бути над рівнем статі в розквіті 650−800 мм. Тобто коваль, стоячи на підлозі, міг стосуватися стиснутим в кулак пальцями поверхні наковальни.

Між ковадлом і гірському має не меншим 1,5 м. Під час перевірки ковадла «на удар «звук може бути чистим, дзвінким, без дребезжания.

Це свідчить про відсутності тріщин. На початок роботи встановити захисні екрани: для запобігання оточення від поразки отлетающей окалиною чи частинками металу, і навіть від шкідливого теплового впливу.. Дозволяється працювати лише перевіреним на справність інструментом, розташованим робочому місці з максимальним зручністю, не допускаючи нічого зайвого.. Пол може бути рівним і сухим. У кузні мусить бути ємність з піском для засипки слизьких місць.. У бачку для охолодження металу мусить бути чиста вода і ємність з машинним олією.. Під час роботи слід користуватися захисної маскою чи окулярами з небитким склом, а під час роботи з нагрітими до сказу поковками — окулярами зі світлофільтрами.. Не можна не захищеними очима на світло (полум'я). Це можуть призвести до послаблення чи втрати зору.. Працюючи не можна відволікатися й говорити.. При куванню заготівлі треба пильнувати за температурним режимом.. Кування перегрітого чи охолодженого нижче норми металу забороняється, оскільки це то, можливо причиною від нещасного випадку.. Поковку потрібно опановувати кліщами, губки повинні щільно обхоплювати її, а рукоятки кліщів повинні не стулятися, а пружинити.. Руки інструмента при ударах треба тримати лише збоку себе, а чи не собі.. Молотобоєць має бути упівоберта до ковалю, а чи не навпаки. Команди для молотобійця слід подавати чітко й голосно: «наклади », «бий сильно », «бий раз », «бий до команди », «стій «й наочно показувати молотком місце удару. Наносити удари можна лише за аркушу кування.. Виключаються вільні удари по ковадлу.. Закінчення кування роблять за команді «стій », а чи не зняттям поковки з ковадла.. При рубанні металу зубило покладатися суворо вертикально. Рубку виробляють лише з краю ковадла, роблячи першій і останній удари слабкими. Відрізаний кінець поковки слід спрямовувати себе й у безпечну бік.. Удари кувалдою наносити прямо, всім велелюдному.. Після закінчення роботи відключають воздуходувное влаштування і наводять приміщення в порядок.

Показати весь текст

Заповнити форму поточною роботою