Техника художественной эмали, чеканки и ковки - [42]
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.
Режим нагрева разных марок стали неодинаков.
В табл. 12 приведены температуры начала и конца ковки углеродистых сталей, применяемых для художественной ковки и изготовления инструмента.
Необходимо научиться определять температуру нагретого металла на глаз по цвету изделия. Этот метод не совершенен, но в практике художественной ковки необходим, так как позволяет избежать наиболее грубых ошибок при нагреве (перегрев, пережог), и для приблизительных оценок температур нагрева поковок вполне пригоден.
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.
