Таблица 12
Марки стали
Температура ковки, °С
Марки стали
Температура ковки, °С
начало
конец
начало
конец
Ст1
1300
900
У7, У8, У9
1150
800
Ст2
1250
850
У10
1130
870
СтЗ
1200
850
У12, У13
1130
870
Начинать и заканчивать ковку следует при строго определенных температурах, свойственных каждой марке стали; весь период от начальной температуры ковки до конечной называется температурным интервалом или периодом ковки.
В табл. 13 приведены цвета каления для стали (при слабом дневном освещении) и соответствующие им температуры.
Табли ца 13
Цвет каления
Температура,
Цвет каления
Температура,
°С
Темно-красный
650
Оранжево-желтый
1000
Вишнево-красный
700
Светло-желтый
1100
Светло-красный
800
Соломенно-желтый
1150
Густо-оранжевый
900
Белый, различной яркости
1200-1400
Перегрев стали. Как уже было сказано, для каждого сорта стали устанавливается своя температура нагрева. Если превысить эту температуру и долго продержать металл в горне, то кристаллы сильно разрастутся. В итоге сталь получится крупнозернистой и перегретой (рис. 64).
Исправить этот дефект может в какой-то мере повторная ковка или отжиг, но в результате нагрева с поверхности металла часть углерода выгорает и сталь становится химически неоднородной.
Пережог стали. При сильном нагреве под действием кислорода происходит интенсивное выгорание углерода металла, выплавляется межкристаллическое вещество, и связь между кристаллами разрушается. Обычно это сопровождается летящими искрами, что свидетельствует о горении металла. В пережженном металле при первых же ударах по нему возникают трещины.
Работа горна. Перед началом работы подготавливают горновое гнездо. Очищают от шлака и золы, продувают фурму. Настилают небольшой слой сухого угля, оставляя фурму открытой, затем зажигают дровяные стружки или тряпки, пропитанные керосином или маслом, засыпают второй слой угля и включают слабое дутье. Когда уголь разгорится, добавляют уголь, насыпав его горкой и смочив водой. Можно горновой лопаткой бока горки уплотнить. Благодаря сжиганию угля вокруг образуется так называемый «котел» или корка спекшегося угля, которая удерживает теплоту. Это позволяет быстрее нагреть заготовку.
64. Схема рекристаллизации стали: 1 — рост кристаллов после ковки; 2 — состояние кристаллов в процессе ковки; 3 - кристаллы до ковки
Прежде чем положить заготовку в горн, нужно проследить, чтобы между соплом (или горновым отверстием) и поковкой был слой угля, способствующий перегоранию кислорода. Свободный кислород при высоких температурах в горне очень интенсивно окисляет нагреваемый металл, сжигая его и образуя окалину. При избытке воздуха нагревание идет очень быстро. Пламя получается короткое, яркое, не коптящее. Такое пламя называется окислительным.
При недостатке воздуха пламя будет тусклое, коптящее. Это значит, что продукты сгорания газа перенасыщены углеродом, который не сгорает из-за недостатка кислорода. Такое пламя называется восстановительным, в нем оксиды металлов будут восстанавливаться до чистого металла. Этот процесс плох тем, что расходуется много топлива и времени для нагрева.
Средним между окислительным пламенем и восстановительным является такое пламя, в котором продукты горения газа не содержат свободных частиц углерода и кислорода. Такое пламя называется нейтральным, при нем и следует вести нагрев.
§ 3. ИНСТРУМЕНТЫ
Все кузнечные инструменты делятся на опорные, ударные, вспомогательные и измерительные. К опорным относятся наковальня и шпераки.
Основной опорой, на которой производят ковку, является наковальня. Наковальни разделяются на безрогие, однорогие, двурогие. Масса наковальни колеблется от 150 до 350 кг. Наибольшее распространение получили двурогие наковальни массой до 200 кг. На рис. 65 показана двурогая наковальня: 7 — лицо, или наличник наковальни является местом, где производят ковку; 2 — конусообразный рог служит для загибания поковок сложных радиусных кривых; 3 — квадратный хвост служит для загибания поковок под углом 90°; 4 — квадратное отверстие используют для установки нижников; 5 — круглое отверстие используют для изготовления клепок гвоздей с помощью гвоздильни; б — лапы служат для крепления наковальни к стулу.
65. Двурогая наковальня: 1 — лицо наковальни; 2 — рог; 3 — квадратный хвост; 4 — квадратное отверстие; 5 — круглое отверстие; 6 — лапы
Поскольку наковальня является инструментом, на рабочую часть которой действуют большие нагрузки, то при выборе наковальни нужно быть особенно внимательным.
При легком ударе молотком хорошая наковальня издает чистый звук. Лицо наковальни должно быть закалено, что проверяют напильником, который оставляет едва заметный след. Наковальня устанавливается строго горизонтально и крепится к деревянному, желательно крепкой породы, стулу на высоте (от пола) согнутого большого пальца опущенной руки кузнеца.
66. Шпераки
Шпераки. Наковальня является опорным инструментом, на котором производят почти все виды кузнечных работ, а шпераки применяются в основном при сложных художественных работах. Формы их различны. Некоторые виды шпераков можно отнести к нижникам вспомогательных инструментов. Их можно вставлять в квадратное отверстие наковальни, некоторые закрепляют в кузнечные тиски. Шпераки, которые часто употребляют, крепят к деревянному стулу, врытому в землю. Перечислить все виды шпераков невозможно. Каждый мастер изготовляет инструмент и приспособления только тогда, когда это необходимо для изготовления того или иного изделия.
На рис. 66 показаны различные виды шпераков.
К ударным инструментам относятся кувалда, ручник (молоток) и фасонные молотки.
Кувалда (большой молот массой 4 — 8 кг) — основной инструмент молотобойца, применяется для нанесения сильных ударов. По своему характеру удары делятся на локтевой, плечевой и размашистый. Локтевой удар применяется при вытяжке и других операциях, где необходимы частые, но не сильные удары. Плечевой, средний по силе, применяется при рубке, пробивании отверстий и т. д. Сила плечевого удара должна быть соразмерна с величиной заготовки и характером работы. Во время рубки металла удары должны быть направлены вертикально и точно, на отрубающий инструмент. Последний удар должен быть слабым. Максимально возможный удар размашистый, когда кувалда описывает в воздухе полный круг; применяется при рубке толстых заготовок и других работах.
При работе с кувалдой особенно при размашистых ударах молотобоец должен стоять под углом 90° по отношению к кузнецу.
К одному из самых главных ударных инструментов относится ручник — кузнечный молоток массой 0,5 — 2 кг.
Его применение настолько обширно, что практически нет ни одной технологической операции, где бы ни применялся ручник. При изготовлении этого инструмента кузнец должен быть особенно внимателен к форме, массе и термической обработке.
Фасонные молотки применяются в основном в художественных работах при загибке сложных заготовок, отгибке листьев на шпераках при выколотке на металлической форме (нижнике). При работе с проволокой необходимо иметь деревянные молотки. Фасонные молотки, так же как и шпераки, изготовляются мастером по необходимости, они очень разнообразны.
67. Вспомогательные инструменты
Количество и разнообразие вспомогательных инструментов очень велико. Их можно разделить на две группы:
1) инструменты, с помощью которых видоизменяется заготовка (рубка, скручивание и т. д.), крепящиеся к деревянной ручке и имеющие свои подобия, называемые нижниками; их вставляют в квадратные отверстия наковальни;
2) удерживающие инструменты — это разные формы горновых клещей.
К первой группе вспомогательных инструментов относятся (рис. 67):
I — зубило кузнечное (секач) — применяется для рубки металла в холодном и горячем состоянии; по форме зубила разделяются на прямые, полукруглые, фасонные и односторонние. Зубила для рубки по холодному металлу затачиваются под углом 45°, для рубки по горячему — под углом 60°;
