Техника художественной эмали, чеканки и ковки

Коллектив авторов

Поскольку художнику-кузнецу часто приходится исполь­зовать металл, который уже был в изделиях, или заго­товки с утраченными клеймами, необходимо научиться пользоваться приемами определения марки стали в усло­виях своей мастерской. Существует несколько способов определения марки стали.

Определение марки по искре. При сопри­касании образца с вращающимся наждачным кругом про­исходит искрение. Для разных марок стали свойственна искра различного характера. Желательно иметь в мастер­ской набор образцов различных марок стали с клеймами, который может служить эталоном при определении неиз­вестной марки. Это дает возможность рассортировать сталь с точностью до 0,2% содержание углерода и определить, содержит ли испытуемый образец вольфрам и хром. При испытании необходимо подкладывать черный

фон под пучок искры. Во время испытания необходимо так расположить образец к вращающемуся диску, чтобы поток искр был длиной около 300 мм перпендикулярно линии зрения. Для сохранения потока искр одной и той же длины нужно равномерно давить на круг, так как неравномер­ное давление образца на круг может дать неправильный результат. Наблюдая за искрой, следует обращать внима­ние на длину искры, количество и характер звездочек, окраску.

При малом содержании углерода (около 0,12%) оторвав­шаяся от куска металла искра оставляет след прямой линии, имеющий два утолщения (рис. 60, а) (светлое и темно-красное). Пучок длинный и светлый. В стали сред­ней твердости с содержанием 0,5% углерода пучок короче (б), также светлый, но от первого утолщения начинают отделяться звездочки. Высокоуглеродистая инструментальная сталь (1,0% углерода) дает короткий и широкий ручеек (в) красноватых искр, от первого утолщения отделя­ется сноп искр. В марганцовых сталях (г) первые утолще­ния заканчиваются звездочками, вид пучка зависит от содержания углерода. Хромистая сталь (д) дает длинный пучок искр, иногда красноватый с разрывом и с харак­терно отделяющимися звездочками. Вольфрамовая сталь (е) имеет прерывистую темно-красную искру со светлым утолщением на конце. Хромовольфрамовая быстрорежущая сталь средней твердости (ж) имеет двойную искру: темно-красную тонкую и короткую и красную толстую и длинную. Быстрорежущая сталь (з) имеет такие же искры, как и в (ж), но с разрывом.

60. Определение стали по искре

При определении марок стали на наждачном круге необходимо защищать глаза очками.

Существуют и другие способы определения стали. Известно, что не- всякая сталь закаливается. Поэтому необходимо нагреть кусок стали докрасна и быстро охладить в воде. Малоуглеродистая сталь не закалится и легко пилится напильником.

Еще один способ: с помощью зубила выстругива­ют стружку. Чем длиннее стружка выходит в виде спирали, тем сталь мягче. У твердой стали стружка ломается.

Определение стали и железа можно производить с по­мощью крепкой соляной кислоты. Зачищенное место смазывают кислотой: на стали должно появиться черно-серое пятно, на железе — зеленоватое. Для более точного определения образцы отправляют в лабораторию на химический анализ.

§ 2. НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Горны, их разновидность. Нагревают поковки в различ­ных нагревательных устройствах. Простейшим из них, при­меняемым с давних пор, является кузнечный горн, горн бывает различных конструкций (переносные и стационар­ные), открытого и закрытого типа.

Для художественной ковки наиболее приемлемы горны открытого типа. Они просты в обслуживании и поз­воляют нагревать поковки любой длины.

На рис. 61 — 63 показаны горны, которые могут быть использованы при художественных работах. Наиболее распространенным горном, которым издавна пользовались русские кузнецы, является горн, изображенный на рис. 61.

61. Горн с боковым дутьем

62. Горн с нижним дутьем: 1 — воздушная камера; 2 — чугунное сопло; 3 — ящик для воды; 4 — от­верстие для удаления шлака

Сам горн может быть земляным с деревянными стен­ками (срубом) или кирпичными, как показано на рисунке. Его под представляет углубление, к которому сбоку под­водится дутье: в стенку горна вставляется фурма или так называемое сопло, которое изготовляется из чугуна или меди.

В деревенских кузницах часто соплом служит старая чугунная втулка для колес. Для долговечности такого горна рекомендуется замазывать края фурмы глиной с песком. Это не дает шлаку свариваться с металлом и кирпичом, что позволяет быстро ремонтировать горн.

На рис. 62 показан современный кузнечный горн с нижним дутьем. Ниже пода горна находится воздушная камера У, в которую сбоку подводится воздух. Камера сообщается с горном с помощью легко заменяемого чугун­ного сопла 2, снабженного одним или несколькими отвер­стиями для воздуха. Дно камеры имеет клапан 4 для прочистки (удаления падающих в камеру кусочков угля, золы и т. д.). Рядом с горном помещается ящик с водой 3.

Недостаток первого горна заключается в том, что каменная стенка мешает нагреву более сложных заго­товок, второй горн, изображенный на рис. 62, позволяет нагревать заготовки любой сложности и относительно боль­шой величины, так как очаг горна располагается в центре пода. Этот горн сложнее в изготовлении, он имеет чугун­ные сопла, которые заменяются.

63. Усовершенствован­ный горн с нижним дутьем: 1 — подовая доска; 2 — обожженные кирпичи; 3 — передвигающаяся чугунная рама

Оригинальную конструкцию представляет горн, изобра­женный на рис. 63. Этот горн усовершенствован, дутье подводится снизу и через щели подовой (чугунной) доски 1 поступает в массу угля.

Воздух охватывает большую площадь этой доски, поэтому она хорошо охлаждается и предохраняется от прогара. Она лежит в плоскости пода горна, в котором нет углублений. Уголь придерживается с боков с помощью хорошо обожженных кирпичей 2, лежащих в рамке из четырех чугунных плит 3, которые можно сдвигать и раздвигать. Следовательно, в зависимости от размеров обрабатываемого предмета можно уменьшать или увели­чивать площадь огня, что очень важно при художествен­ной ковке. Недостаток этого горна заключается в том, что заготовка находится на близком расстоянии от подо­вой доски, воздух, насыщенный кислородом, поступает из щелей и, не успевая перегореть, касается заготовки. Это вызывает образование большой окалины. При пользовании этим горном нужно внимательно следить, чтобы между подовой доской и заготовкой было достаточно угля, который способствует выгоранию кислорода и предохраняет заго­товку от окисления.

Дутье в кузнечных горнах обычно обеспечивается центро­бежным вентилятором.

При правильном нагреве увеличивается его вязкость и пластичность металла. Например, малоуглеродистые стали при 15°С имеют сопротивление 60 кг/мм2, при 850°С — 9 кт/мм2, при 1200°С — 4,5 кг/мм2. От нагрева происходят внутренние изменения в структуре металла. Продолжитель­ность пребывания металла в нагретом состоянии способ­ствует росту кристаллов, что влияет на механические свойства его. Поэтому правильно нагретый металл можно легко ковать, небольшими усилиями вызывая значительную пластическую деформацию.