© ООО «Издательство АСТ»

Все права защищены. Никакая часть электронной версии этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для частного и публичного использования без письменного разрешения владельца авторских прав.

© Электронная версия книги подготовлена компанией ЛитРес (www.litres.ru)

Книга предназначена для широкого круга читателей, которых интересует самостоятельное изготовление художественных изделий методами ковки, для студентов, обучающихся по специальности «Технология художественной обработки материалов», а также для тех, кто желает заняться индивидуальной трудовой деятельностью в области пластики малых форм из металлов и сплавов.

Авторы обобщили отечественный и зарубежный опыт изготовления на простейшем оборудовании художественных изделий из черных и цветных металлов. Приведена история возникновения и развития технологий изготовления художественных изделий из металлов и сплавов. Даются основные сведения о черных и цветных металлах, нагревательных устройствах, инструменте и оборудовании. Большое внимание уделено технологическому циклу изготовления художественных изделий, их сборке и окончательной обработке.

В представлении современного читателя ковка – это обычно изготовление подков для лошадей. Но мало кто знает, что древние кузнецы были творцами таких жизненно важных хозяйственных и военных изделий, которые не только служили человечеству многие сотни лет без существенных изменений, но и способствовали развитию общества. Так, например, многие изделия, пришедшие к нам из каменного века (нож, скребок, пила, шило, топор, молоток и т. п.) и воплощенные позже кузнецами в металле, продолжают служить человечеству и в настоящее время. А такое изделие, как лошадиная подкова, появившаяся в Европе в начале VIII в., было по значимости приравнено историками к изобретению паровоза, так как подкованная лошадь могла работать с увеличенной тягловой силой на любых почвах, не ломая и не изнашивая копыт. Освоение железа повлекло за собой большие изменения в культурной и хозяйственной жизни всех народов; например, кованый сельскохозяйственный инструментарий – вилы, тяпки, лопаты, грабли, косы, серпы, сошняки, бороны, плуги с железным лемехом и т. д. – поднял сельское хозяйство на новый технический уровень и существенно повысил продуктивность земледелия. Племена и народы, которые раньше других осваивали секреты ковки, получали большие преимущества во всех видах деятельности. Ковка доспехов и оружия в районах, где добывалась железная руда и имелся древесный или каменный уголь, значительно повышала боеспособность, что позволяло расширять территорию и создавать сильные государства.

Кузнечное дело – самое древнее ремесло, связанное с обработкой металла. Впервые человек начал ковать самородные и метеоритные металлы еще в каменном веке. Ряд музеев мира, а также Институт истории материальной культуры РАН имеют в своих фондах кузнечные инструменты тех далеких времен: небольшие круглые камни – молоты и овальные плоские массивные камни – наковальни. При микроскопическом исследовании поверхностей этих инструментов были обнаружены следы самородного металла. На рельефах древних египетских храмов можно видеть кузнецов, работающих каменными молотками (фото 1.0.1 см. вкл.). Однако точное время зарождения кузнечного мастерства на планете указать невозможно.

Задолго до новой эры люди начали изготовлять изделия из самородной меди, серебра и золота, обладающих высокой пластичностью. На территории бывшего СССР самородная медь в те далекие времена была известна в районах современного Казахстана, на Урале, Кавказе, Алтае и в некоторых районах Якутии. В этих местах и обнаружены археологами остатки первых орудий, выкованных из меди. Относительно недавно археологи обнаружили древнейшую мастерскую каменного века по обработке самородной меди в Карелии. Древние кузнецы, используя каменные молоты и наковальни, свыше 5 тыс. лет назад ковали из меди изделия для рыбной ловли и быта: рыболовные крючки, ножи, шильца и другие мелкие предметы. В районе Молдавии и Правобережной Украины по берегам рек Днепра, Днестра и Прута находится один из древнейших очагов обработки меди эпохи развитой трипольской культуры (IV–III тысячелетия дон. э.). В этот период мастера уже применяли упрочняющий наклеп рабочих поверхностей медных орудий, что значительно повышало их твердость. Это позволило постепенно вытеснить каменные орудия. Указанный период характеризуется разнообразием кованых, литых и комбинированных изделий, таких как кузнечные зубила, ножи, боевые топоры, черешковые наконечники стрел, браслеты, пряжки и т. п.

В начале III тысячелетия до н. э. племена, жившие на территории Армении, на Кавказе, уже получали кричное железо из руд путем прямого восстановления. В качестве руд они использовали легкодоступные залежи бурого железняка, называемого озерной или болотной рудой. Хетты не только изготовляли из железа оружие и предметы быта для себя, но и торговали ими с Египтом и странами Среднего Востока. В начале I тысячелетия дон. э. изделия из железа начинают изготовлять жители Закавказья к северу от Армянского нагорья, в VIII в. до н. э. кузнечное производство изделий из железа уже широко развивается в районе современной Керчи (древнерусское название Корчев, вероятно от «корчий», «керчий» или «корчин» – кузнец. – Прим. авт.). Богатые железные руды, служившие кузнецам сырьем для получения железа, в районе Керчи залегали практически на поверхности земли. В эти времена кузнечное мастерство достигало уже высокого уровня. В кузницах горн оснащался двухкамерными воздуходувными мехами, в центре располагалась большая железная или бронзовая наковальня. Кузнецы применяли при работе тяжелые молоты, клещи, зубила и топоры для рубки металла, а для зажима изделий – тиски.

Начиная с VII в. до н. э. центром металлообработки становится Скифия, ремесленным центром которой было Каменское городище. Археологами обнаружены там жилища ремесленников, их мастерские с инструментами и приспособлениями: льячки для литья цветных металлов, кузнечные инструменты и изделия. Добыча железной руды, как было установлено, производилась на территории современного Криворожского бассейна, отстоящего от Каменского городища на 60 км. Наряду с литьем и ковкой у скифов было широко налажено изготовление золотых и серебряных украшений и всевозможной утвари при помощи чеканки, штамповки и литья по выплавляемым моделям. Интересно отметить, что образцы скифского ювелирного производства были хорошо известны в греческих колониях. Следует сказать, что кузнецы Скифии широко применяли кузнечную сварку для увеличения размеров заготовки, соединения разнородных металлов для улучшения качества лезвий режущих и рубящих орудий. Они изготовляли ножи, у которых между двумя более мягкими пластинами заковывалась пластина из более твердой стали, в результате чего получались ножи с самозатачивающимся лезвием. Скифские кузнецы умели ковать и дамасские стали, в которых перемешивались слои железа и высокоуглеродистой стали, что создавало на боковой поверхности изделия узор из темных и светлых полос.

В I тысячелетии до н. э. вдоль Верхнего Днепра и Припяти, Оки и Верхней Волги расселились славянские и финно-угорские племена (в Среднем Поволжье – предки мордовских племен, в Приуральских районах – предки коми, удмуртов, мери, остяков и манси), которые владели секретами получения кричного железа, не зная изготовления медно-бронзовых изделий. А в Приуралье и Сибири железоделательное производство развивалось одновременно с медно-бронзовым. В первых веках новой эры изделия из железа начали применять северные племена, жившие в средних течениях рек Лены и Енисея, а также жители Алтая.

Кузнечное дело на Руси. К концу IX в. объединяются славянские племена и возникает Древнерусское государство. Образуются крупные военные и торгово-ремесленные центры, такие как Киев, Новгород Великий, Смоленск, Полоцк и др. В этих городах создаются центры по производству посуды и различных хозяйственных предметов из серебра и золота, внедряется специализация кузнецов-оружейников. В связи с ростом градостроительства развивается ремесло кузнецов-церковников, занимающихся изготовлением соборных оград, оконных решеток, наверший и других изделий. Перед русскими ремесленниками открывались широкие возможности, крепли связи с внешними рынками и ширилось участие ремесленников в хозяйственных делах города. Городские мастера обладали высокой техникой, смело улучшали западноевропейские образцы оружия и создавали свои высокохудожественные изделия. В этот период наблюдается постоянное совершенствование средств производства и приспособление мастерских к массовому выпуску продукции. Широко внедряются штамповка и пооперационное производство, завершается разделение кузнецов на оружейников, златокузнецов, чеканщиков, гравировщиков и ювелиров. В этот период в Киеве уже существовало свыше 60 кузнечных специальностей.

Однако большинство кузнецов ковали оружие и кольчуги. Кольчуга была обязательной принадлежностью защитных доспехов дружинников, она не стесняла в бою движения и предохраняла практически от всех видов оружия. Создание кольчуги было делом кропотливым и трудоемким, ведь для плетения требовалось отковать более 40 тыс. колечек, а затем склепать их специальными «гвоздиками». Уже в то время при изготовлении кольчуги использовалась поточная технология: вначале отковывали проволоку, затем навивали на стержень и рубили на отдельные кольца. Концы каждого кольца расплющивали и в этих площадках пробивали отверстия. Затем из тонкой проволочки (0,8 мм) высаживали заклепки – «гвоздики» и после этого начинали сборку или «плетение» кольчуги. На всю работу уходило свыше трех месяцев ежедневного кропотливого труда. Существовало три способа изготовления колец: из кованой проволоки, из холоднотянутой (волоченой) проволоки и путем высечки целых колец из листа. Собирались кольчуги по различным технологиям. Кольца не только склепывались, но и сваривались кузнечной сваркой. Для большей нарядности в кольчуги вплетали кольца из цветных металлов: меди, золота, серебра, образуя различные орнаменты. Киевские дружинники имели как длиннополые кольчуги с оголовьем, личиной, наручами, так и короткие кольчуги, которые прикрывали только верхнюю часть туловища воина. Для защиты головы дружинники носили шлемы. По технологии изготовления шлемы разделялись на цельнокованые и составные. Первые выковывались из одного куска металла и имели наибольшую прочность при наименьшей массе. Менее трудоемким было изготовление шлемов, клепанных из двух или четырех кованых частей, которые собирались в единое целое с помощью полос и заклепок, а нижний край тульи стягивался обручем. Места соединения пластин прикрывались декоративными накладками. Для защиты лица к шлему приклепывался наносник с глазными вырезами, а иногда кольчужное забрало или личина, которая ковалась индивидуально для каждого воина. Для защиты шеи и частично плеч к нижнему краю шлема крепилась бармица. Шлемы для князей украшались золотыми и серебряными накладками, их поверхность гравировалась и декорировалась драгоценными камнями.

Большое внимание кузнецы уделяли изготовлению боевого и наградного оружия: мечей, топоров, пик и т. п. Мастера-оружейники в совершенстве владели секретами изготовления мечей из высокоуглеродистых сталей типа булата или русского булата – харалуга. В связи с этим необходимо сказать несколько слов о булате, так как этот сплав железа с углеродом, обладающий уникальными свойствами, до настоящего времени до конца не исследован, о нем пишут научные статьи и монографии. Впервые в России с научной точки зрения начал изучение булатных сталей Павел Петрович Аносов (1799–1851), выдающийся ученый-инженер и горнозаводчик. Он говорил, что «под словом „булат“ каждый россиянин привык понимать металл более твердый и острый, нежели обыкновенная сталь». Родиной булата считается Индия, в которой «варились» лучшие сорта вутцев – заготовок из литой стали в виде лепешек диаметром примерно 13 см и толщиной около 1 см. Масса такой лепешки составляла чуть больше килограмма. Следовательно, для изготовления меча массой 1,5–2,5 кг требовалось 2–2,5 вутца. Еще одним древним центром производства вутцев считается страна Пулуади, которая располагалась на территориях современных Турции, Ирана, Армении и Грузии. Отсюда пошло, как отмечает советский историк академик Г.А. Меликишвили, название вутца «пулат», которое в дальнейшем получило русское звучание – «булат». Как установил П.П. Аносов в результате длительных научных и экспериментальных исследований, булат – это высокоуглеродистая сталь, содержащая более 2 % углерода и минимальное количество вредных примесей и неметаллических включений. Сталь варится при высокой температуре в тиглях без доступа воздуха и охлаждается вместе с печью. Отличительная особенность булатных слитков в том, что на отполированном срезе имеется своеобразный волнистый узор, проявляющийся при слабом травлении. Однако для изготовления булатного клинка мало получить слиток, необходимо его отковать по специальной технологии, произвести термообработку и окончательную отделку. Тайны этих операций продолжают раскрывать и в наши дни. Недавно вышла книга замечательного мастера по булатным и дамасским сталям Леонида Архангельского «Секреты булата» (М.: Металлургия, 2007), в которой он раскрыл многие тайны получения булатных изделий. Очень большую работу по совершенствованию отечественных булатных сталей проводит известный инженер-металлург Игорь Толстой, который создал участок для производства небольших по объему булатных слитков и изготовления из них высококачественных заготовок для клинков.

Производство клинка из сварного булата – дамаска представляет собой длительный и трудоемкий процесс: заготовку вытягивают в полосу, затем ее складывают, сваривают кузнечной сваркой и опять проковывают. Этот «слоеный пирог» разрубают на продольные части, которые сплетают или скручивают и опять сваривают кузнечной сваркой, тщательно проковывая. При этом ковка ведется специальными молотками и удары наносятся под различными углами к продольной оси изделия. Для изготовления мечей, сабель и кинжалов из дамаска знаменитый суздальский кузнец В.И. Басов (1938–2007) использовал заготовки, состоящие примерно из 700 и более тысячи слоев. В результате таких сложных приемов ковки появляются знаменитые «булатные узоры»: полосатый, струйчатый, волнистый, сетчатый, коленчатый и др. При этом следует отметить, что узоры значительно светлее фона (грунта), который бывает серым, бурым или черным. Чем темнее грунт и чем выпуклее и светлее узор, тем выше ценится клинок, а качество ковки определяется чистым и долгим звуком. Термообработка клинкового изделия состоит в закалке и последующем отпуске. Это очень ответственная операция, так как от нее зависят твердость, упругость и гибкость клинков. Каждый мастер имел свои секреты: дамасские оружейники после ковки вывешивали клинки, раскаленные докрасна, на сильный ветер; кавказские – передавали раскаленный клинок всаднику, который скакал без остановки до его полного охлаждения. Многие мастера закаливали свои изделия в ключевой или минеральной воде, в росе, в мокром холсте, в сале, известны и такие варварские способы закалки клинков: раскаленный клинок вонзали в тело свиньи, барана или даже молодого сильного раба. П.П. Аносов закаливал образцы в сале (масле) или в воде, а нагрев под закалку и отпуск осуществлял в ваннах с расплавленным свинцом. Отпуск изделий – также очень важная операция термообработки. Необходимо в зависимости от химического состава стали подобрать температуру отпуска и среду охлаждения. Мастера-оружейники определяли температуру клинка по цветам побежалости, а в качестве охлаждающей среды использовали воду, масло или воздух. После ковки клинки обрабатывали на точильных камнях, затем шлифовали и полировали. Шлифование проводилось вначале на крупнозернистых шлифовальных камнях, затем на мелкозернистых. Более тонкая шлифовка осуществлялась различными порошками с использованием тканей и дерева. Окончательно полировали мелкими порошками и пастами. Процесс шлифования и полирования булатных клинков продолжался с утра до ночи, месяц за месяцем. Вот таким титаническим трудом создавались булатные и дамасские мечи, сабли и клинки. Все эти уникальные изделия получали еще и высокохудожественную отделку лезвия, рукоятки, ножен. Эта работа производилась специальными мастерами-художниками и также длилась годами. В 2010 г. вышла уникальная книга тульского кузнеца-оружейника Олега Семенова «Авторское оружие, создание образа, отделка» (М.: Аделант), в которой он на высоком научно-техническом и художественном уровне раскрыл все секреты отделки клинкового оружия. В Дамаске до конца XIV в. ковалось лучшее оружие в мире из индийских вутцев и из дамаска. В XV в. Дамаск был захвачен армией Тимура и полностью разрушен. Все ремесленники, в числе которых много кузнецов-оружейников, были вывезены в Самарканд и другие города Средней Азии. В это время начинается производство булата в городах Средней Азии, на Кавказе, в Турции, Иране. «Русский булат» – харалуг – сталь (типа дамасской), которая ковалась из кричного железа. Технология изготовления оружия из многослойной сварной стали была хорошо известна славянским народам уже в VI в. Харалужное оружие (мечи, копья) и доспехи часто упоминаются в древнерусской литературе. Так, в «Слове о полку Игореве» несколько раз говорится о харалужных мечах, копьях, цепах, кольчугах и даже сердцах: «Ваю храбрая сердца в жестоцем харалузе скована, а в буести закалена».

В период могущества Киевской Руси строятся величественные Софийские соборы в Киеве, Новгороде, Полоцке. Кузнецы принимают активное участие в строительстве. Куются мощные связи – «тяжи» и пояса для скрепления стен, сводов и арок. Окна закрываются решетками с красивыми рисунками, собираются из металлических «досок» парадные двери и ворота. Отковывается обрешетка (журавцы) для куполов и шатровых крыш, и как завершающее звено собираются и устанавливаются на навершиях куполов восьмиконечные кресты. Высокого мастерства достигают и златокузнецы, изготовляющие высокохудожественные кубки и вазы, миски и братины, блюда и чарки. Изделия украшаются просечной резьбой, гравировкой, драгоценными камнями и рельефной чеканкой.

В начале XIII в. на территории Руси происходили многочисленные распри, которые несли смерть и разрушения. Многие строители и ремесленники были убиты на полях сражений и взяты в плен. Однако уже со второй половины XIV в. страна постепенно возрождается, в том числе восстанавливаются ремесла – дети и внуки кузнецов начинают ковать лемеха и мотыги, косы и оружие. В 1380 г. князь Дмитрий Донской, собрав хорошо вооруженное войско, дал бой на Куликовом поле. Кузнецы во многом способствовали победе: они одели русского воина в надежные защитные доспехи – кольчуги и шлемы; хорошо вооружили отличными мечами, топорами, копьями, луками, стрелами. В последующие годы продолжается объединение русских земель в единое государство, появляются новые города, развиваются товарно-денежные отношения, растет численность ремесленников, закладываются основы промышленности. Однако кузнечное дело начало превращаться в могущественное ремесло только после того, как человечество научилось добывать железо из руд и поднимать температуру костра или печи выше 1000 °C. В XV в. определились районы железоделательных промыслов в Подмосковье, в районах Тулы, Серпухова и Каширы, в Замосковном крае у Белоозера и Пошехонья, Ярославля, Галича и Костромы, в Новгородском крае у Бежицы и Осташкова, в Устюженском крае, в Карелии в городе Олонце, в Приморье у Яренска и в Заонежье на так называемых Лопских погостах. В этот же период начинается специализация кузнецов по регионам. Так, устюженские кузнецы ковали пушки, пищали, ядра, в большом количестве изготовляли «оружие» против конницы – «подметные рогульки». В районе Белоозера крестьяне самостоятельно варили железо и ковали из него гвозди и скобы для судов; в Вологде ковали топоры, ножи, косы, гвозди; в Костроме – безмены; в Твери – иглы, крючки, сапожные и обойные гвозди. В XVI в. продолжает расширяться железоделательная промышленность, открываются новые рудные залежи около Каширы, где глыбовая железная руда выходила на поверхность, Великого Устюга и Тулы, а также у поморских карел. На реке Лахоме в районе Вычегды строится «железцовая мельница» с водяным колесом, приводившим в действие «самоков», а «Соловецкий летописец» говорит о существовании железоделательного производства и на землях Соловецкого монастыря.

В XVII в. железное производство из крестьянско-кустарного становится промышленным. В 1631 г. начинает работать первый уральский завод на реке Нице. В Олонецком крае на заводах Устьрецком и Кедрозерском ковали пушки и ядра, а также выплавляли железо для продажи. В 1640 г. на реке Камгорке (недалеко от Соликамска) был построен первый в России медеплавильный завод.

Постепенно центр железоделательного производства с «водяными» (имевшими привод от водяного колеса) молотами перемещается в Тулу, где в 1656–1637 гг. был построен первый доменный завод Московского государства. В конце XVII в. богатый и предприимчивый кузнец Никита Демидович Антуфьев (Демидов; 1662–1725) организовал в Туле первую железоделательную мануфактуру, для чего устроил 400-метровую плотину при впадении реки Тулицы в Упу, построил две высокие домны и пустил две молотовые фабрики, на которых с помощью «водяных» молотов ковались железные заготовки (рис. 1.0.1). В это же время на тульских заводах появляются токарные и сверлильные станки, работающие от «водяного» привода. XVIII столетие становится веком широкого развития металлургической и кузнечной промышленности, Тула по указанию Петра I (1672–1725) превращается во всероссийскую кузницу оружейных кадров. В память об этом в городе установлена скульптура Петра I. Высококвалифицированные кадры тульских кузнецов-оружейников направляются в Устюжну-Железнопольскую, а в 1704 г. 170 мастеров – на крупный завод в Олонецком крае. Тульские кузнецы-оружейники также составили основной костяк квалифицированных рабочих и на Липецком оружейном заводе, основанном в 1702 г.

Выбрав Воронеж местом размещения верфей и металлургических заводов, Петр I не жалел ни сил, ни средств для ускорения строительства кораблей. Он придавал огромное значение развитию металлургии как в центре России – в районах Тулы, Каширы, так и в южных областях, которые непосредственно примыкали к Воронежу, а также и на Урале. В короткий срок на юге Русского государства, в районе Липецка, возникают железоделательные заводы: Боринский (1693 г.), Липецкие – Верхний и Нижний (1700–1712 гг.), Кузьминский (1706 г.) и позже Новопетровский (1758 г.). Этому способствовали залежи железной руды, огромные лесные массивы, удовлетворяющие потребность в топливе, обильные запасы водной энергии. Реки, перехваченные плотинами, становились источником дешевой энергии, на которой работали железные заводы, использующие привод от водяного колеса. В ознаменование деятельности Петра I по созданию железных заводов в Липецке был воздвигнут в 1839 г. обелиск, в постамент которого вмонтирована чугунная плита с барельефом «Кующий Вулкан».

По мере развития металлургического производства выявляется потребность в повышении качества получаемого железа, и Петр I в 1722 г. издает указ, в соответствии с которым все выпускаемое железо следует проверять и клеймить специальными клеймами. Несколько позднее (в 1731 г.) издается правительственный указ о клеймении сибирского казенного железа: «Сибирское казенное железо клеймить четырьмя клеймами, а именно: 1) – имя того мастера, кто делал железо, 2) на котором заводе железо делано, 3) Российский герб, 4) имя браковщиково…» В результате петровских преобразований в России уже в 1736 г. на 21 новом металлургическом заводе насчитывались 101 доменная печь и более 470 кричных рычажных молотов, а в 1760-х гг. – уже свыше 120 металлургических и железоделательных заводов, производивших около 82 000 т чугуна и 49 000 т железа в год. В это время Россия занимает первое место в мире по производству чугуна и железа. Русское железо «Старый соболь» очень высоко ценилось на мировом рынке.

По мере развития тяжелой промышленности, судостроения и артиллерии существующее оборудование в конце XVIII в. уже не удовлетворяло технологические потребности. Необходимы были более мощные кузнечные машины с новыми видами привода и новые технологии. К этому времени великим изобретателем-самоучкой Иваном Ивановичем Ползуновым (1728–1766) уже была создана первая в мире «огнедействующая машина для заводских нужд», которую он рассматривал как «новый двигатель для всеобщего применения». В начале 1766 г. первая двухцилиндровая паровая машина Ползунова была испытана и показала «исправное машинное действие». Используя принцип действия машины И. Ползунова, английский инженер Д. Уатт (1736–1819) в 1784 г. получил патент на первый в мире паровой молот. Однако внедрение паровых молотов в промышленность связано с именем другого английского изобретателя машин и промышленника Джеймса Несмита (1808–1890), который в 1842 г. построил паровой молот с массой падающих частей 3 т. Вскоре его молоты стали применяться и на русских заводах: два паровых молота в 1848 г. начали работать на Екатеринбургской механической фабрике и Воткинском судостроительном заводе. Развитие молотового оборудования шло по пути увеличения массы падающих частей, что позволяло изготовлять крупные поковки для судостроения, артиллерии и различных заводских машин. В середине XIX в. на Обуховском и Пермском заводах были установлены самые мощные в мире молоты с массой падающих частей до 50 т (рис. 1.0.2). Модель такого молота экспонировалась в 1873 г. на Всемирной выставке в Вене.

Где ковали якоря. Ковка якорей – наиболее сложный и ответственный вид работ, так как от прочности и надежности якоря зависела судьба корабля. Известно, что первый железный двурогий якорь был изобретен и откован скифом Анахарсисом в VII в. до н. э. из металла, полученного из керченской руды. До конца XVII в. якоря ковались вручную, а затем при помощи «водяных» молотов на якорных фабриках. Якорными мастерами славились Ярославль, Вологда, Казань, Городец, Воронеж, Лодейное Поле, а также многие города Урала. Известно, что якорные мастера Ярославля и Вологды отковали около 100 «больших двоерогих якорей» для судов морской флотилии, построенной по приказу Бориса Годунова.

Стремительное развертывание русского кораблестроения при Петре I повлекло за собой быстрое развитие металлургии и кузнечного дела. Якоря для кораблей ковали кузнецы, собранные со всех концов России. Особым указом Петр I запретил им ковать какие-либо изделия, не относящиеся к флоту, и обязал монастыри оплачивать их работу. Поставлять якоря должны были и кузнецы первых русских заводчиков – Демидова, Бутената, Нарышкина, Борина, Аристова и др. Позже в Новгородской и Тамбовской губерниях были учреждены «казенные железные заводы». Для первых фрегатов петровского флота, которые строились в 1702 г. на реках Свири и Паше, якоря ковали в Олонце, но в 1718 г. часть якорных кузниц из Олонца перевели в Ладогу, а оттуда в 1724 г. в Сестрорецк. В последние годы царствования Петра I на нужды флота работали уже десять государственных заводов: на севере страны – Петровский (к нему были приписаны города Белоозеро и Каргополь), Ижорский, Кончезерский, Устьрецкий, Повенецкий и Тырницкий; на юге – Липецкий, Боринский и Кузьминский.

После смерти Петра I якорное производство стало развиваться на Урале – на Воткинском, Серебрянском, Нижнетуринском и Ижевском заводах. Первый из них был основан в 1759 г. П. Шуваловым на реке Вотке при впадении в нее Березовки и Шаркана. Обилие лесов, рек и дешевой рабочей силы обеспечивали предприятию быстрое развитие, и оно превратилось в один из крупнейших горных заводов России XVIII в. Руды для изготовления сварочного железа доставлялись на Воткинский завод с горы Благодать по рекам Чусовой и Каме. На якоря шло самое лучшее сварочное железо. До 1850 г. на Воткинском заводе проварка всех частей якоря проводилась в горнах, но вскоре их заменили сварочными печами, которые топили дровами. Примерно в это же время на заводе появился паровой молот с массой падающих частей 4,5 т, что намного упростило и улучшило технологию изготовления якорей. В якорном цехе Воткинского завода в зависимости от заказов на якоря трудилось 250–350 человек. На каждом огне горна или печи в каждую смену работала артель из одного мастера, нескольких подмастерьев, двух – пяти рабочих, не считая занятых на подвозке угля. Завод выпускал якоря массой от 3 до 300 и более пудов. Тяжелые якоря этого завода массой 336 пудов (почти 5,5 т) устанавливали на большие линейные корабли. К концу XVIII в. крупнейшим на Урале становится Ижевский завод. В 1778 г. на нем было отковано 24 якоря массой 60–250 пудов, 134 553 пуда железа. В якорном производстве завода было занято 110 человек.

Самые тяжелые адмиралтейские якоря (массой до 10 т) для линейных крейсеров «Бородино», «Измаил», «Кинбурн» и «Наварин» ковались в Ижоре, где в 1719 г. по указу Петра I были основаны Адмиралтейские заводы. Кузнечные молоты на этих заводах приводились в движение от водяных колес.

Кузнечное ремесло в Москве. О раннем периоде железного века Москвы можно судить по материалам археологических раскопок села Дьякова, расположенного на берегу реки Москвы (около села Коломенского), Кунцевского и Мамоновского городищ. Однако только при Юрии Долгоруком Москва становится городом с развитым ремеслом и торговлей. На Кремлевском мысу и на посаде развивается «городская основа жизни» (рис. 1.0.3). Здесь было развито металлургическое и кузнечное производство – археологами обнаружены домницы, сгустки шлака, крицы. Натерритории современного Зарядья раскопаны крупный цех (размером 6,5×4,5 м) кричного и литейного производства и участок для изготовления бронзовых булавочных головок, а у Китайгородской стены – литейно-кузнечная мастерская, в которой размещались домница и литейный участок.

По мере роста города все ремесла, связанные с огнем, из-за боязни пожаров постепенно вытесняются с территории Великого посада за реки Москву, Яузу, Неглинную, так как реки – хорошая защита города от пожара. На местах поселений создаются ремесленные слободы: кузнецов, литейщиков, гончаров и т. д.

С XVI в. московские кузнецы начинают работать на привозном железном сырье – укладе, который получали из Новгорода, Устюжны-Железнопольской, Серпухова и Тихвина. С этого же времени происходит разделение кузнецов на оружейников, бронников, замочников и т. п. Кузнецы-оружейники ковали «белое» (холодное) и огнестрельное оружие, плели кольчуги, а мастера-бронники ковали пластинки для доспехов. Впервые пластинчатый доспех – «брони дощатые» – упоминается в Ипатьевской летописи. Кованые выпуклые пластинки (200–600 штук) крепили на кожаные рубахи внахлест, что увеличивало общую толщину доспеха, а изогнутость пластин смягчала сабельные удары. В XV–XVI вв. происходит «слияние» кольчатых и пластинчатых доспехов. Шею и плечи воина закрывает стальное ожерелье, грудь – зерцало, а руки предохраняются железными наручами.

Мастера-бронники селились в отдельных «бронных» слободах, находившихся в районе современных Большой и Малой Бронных улиц, а город Бронницы известен уже в XV в. как поставщик доспехов в государево войско. Овысоком качестве работы московских кузнецов-оружейников можно судить по тому, что многие цари и князья имели оружие и доспехи «московского выкова». Так, в описи оружия и доспехов Бориса Годунова имелась следующая запись: «Рогатина московская, московское копье, панцири, шлемы». В Оружейной палате хранится подъягдташный нож князя Андрея Старицкого (младшего сына великого князя Ивана III) русской работы XVI в., лезвие ножа – булатное с золотой насечкой и русской надписью: «Князя Ондрея Ивановича, лет 7021», что в переводе на современное летоисчисление означает 1513 г. Известно, что булатные клинки ковали московские мастера Нил Просвита, Дмитрий Коновалов и Богдан Ипатьев. Высоко ценя кузнечное искусство, царь Алексей Михайлович посылал учеников «для учения булатных сабельных полос» в Астрахань. Шлемы московского выкова не только успешно конкурировали с западными, но и считались особо ценными доспехами в царской казне. Украшенные золотыми, серебряными или медными позолоченными накладками, они стоили дорого, и носили их в основном князья и бояре. При движении, как отмечают летописцы, шлемы сверкали и переливались в лучах солнца и производили впечатление «златых шеломов». Уникальным образцом русского кузнечного и ювелирного искусства можно считать булатный шлем (или «шапку иерихонскую»), который экспонируется в Оружейной палате. Это парадный шлем, выкованный знаменитым кремлевским кузнецом-оружейником Никитой Давыдовым (из Мурома) для царя Михаила Романова. Тулья из булатной стали украшена тончайшей золотой резьбой. Жемчугом и русскими самоцветами декорированы науши и козырек шлема. Спереди шлем украшен чеканным позолоченным челом, цветными эмалями и драгоценными камнями. А вокруг острия шлема идет поясок арабесок – арабское изречение из Корана. Перевел это изречение на русский язык крупнейший знаток арабского языка Т.Г.Черниченко: «И обрадуй верующих».

Кузнецов Москвы можно считать и родоначальниками отечественной артиллерии. Из летописи известно, что при обороне Москвы от орд хана Тохтамыша в 1382 г. русскими войсками была применена артиллерия: пушки, стрелявшие каменными ядрами, и «тюфяки», стрелявшие «дробом», т. е. картечью. Начиная с XV в. Москва становится крупным металлургическим и кузнечным центром. Здесь создается Пушечная изба, ставшая впоследствии первым в России металлургическим заводом с приводом механизмов от водоналивных колес. «В конце XV в. был построен большой по тому времени литейный завод – Пушечный двор. Он представлял собой литейно-кузнечное производство, с несколькими литейными амбарами и кузнечными мастерскими. Для приведения в движение всевозможных механизмов – мехов, молотов и т. п. – на реке Неглинной в XVII в. было поставлено несколько больших водоналивных колес, для чего она была перегорожена плотиной», – написано в путеводителе «По улицам Москвы» по поводу возникновения Пушечного двора, а по дошедшему до наших дней плану можно представить, как размещались мастерские (рис. 1.0.4). Н.И. Фальковский в книге «Москва в истории техники» дает описание этого крупнейшего в России оружейного завода: «Оборудование предприятия было следующее: имелся амбар, в котором находился большой молот, с большим стулом-наковальней, горн и два больших водяных меха. Имелся особый горн пушечных кузнецов с наковальней. В амбаре вертильном стояло шесть станков для сверления водой ружейных стволов… В кузнечном амбаре был большой молот да наковальни, где ковали водой ствольные доски. Кулак молота весил 245 кг, а наковальня – свыше 400 кг и устанавливалась на мощном деревянном постаменте – стуле. Заварная кузница имела 10 горнов. Среди инструмента находились: наковальня с развилинами для сгибания ствольных досок, десять ствольных сердечников (костылей), пять крюков, на которых сгибают стволы. Работало на заводе в то время 134 человека, среди них 14 пушечных кузнецов. Основной продукцией завода в те годы были пушки, ядра, различные виды холодного оружия. Пищали и пистоли русских оружейников отличались не только оригинальной отделкой, но и оснащались ударно-кремневым замком… Кроме того, делались заказы и для города – ковались языки для колоколов, оковы и различные узлы для станков и различных машин, ворота для Кремля и Белого города, различные изделия бытового и художественного назначения. С XV в. начинают изготавливать пушки из бронзы, а позднее из чугуна».

Начиная с XV в. московская рать уже не выступала в поход без артиллерии. Так, стены Казани не смогли противостоять разрушительному огню артиллерии войска Ивана Грозного. Петр I с юных лет интересовался оружейными заводами. Будучи в Москве, в один из праздников после торжественной службы и обеда с боярами отправился на Пушечный двор. Там он приказал стрелять из пушек в цель и метать бомбы, и, к ужасу бояр, сам поджег фитиль и выстрелил из пушки. Он потребовал указать самого опытного артиллериста, служившего в Пушечном приказе, у которого хотел учиться. Ив дальнейшем отсюда доставляли Петру I для учебных занятий пушечные припасы, «потешные огни» для фейерверков. «Пушечные кузнецы» работали не только на «дворе», но и в так называемых застенках в Спасском, Никольском монастырях, в мастерских при складах, а также в походах. В 1698 г. на Пушечном дворе была открыта первая артиллерийская школа. В 1648 г. на реке Яузе был построен филиал Пушечного двора – «Ствольная мельница», которая предназначалась для «ковки водою» пушечных мушкетных и карабинных стволов, железных досок, проволоки – «тянутого» и белого железа. Необходимо отметить, что технология изготовления артиллерийских орудий была очень сложной и ответственной. Вначале отковывали из крицы доски (рис. 1.0.5) – металлические листы толщиной до 10 мм (для пушек), шириной 1900 мм и длиной 1400 мм; затем подготавливали кромки для продольной и поперечной (торцовой) сварки; гнули доски в трубку на желобчатой наковальне или подкладке и сваривали на оправке продольный шов ствола внахлест. После этого осуществлялась торцовая сварка на оправке двух средних звеньев ствола и торцовая приварка к средним звеньям ствола крайних частей ствола, прилегающих к казеннику и к дульной трубке. Требования к качеству ковки стволов оговаривались специальным указом царя Михаила Федоровича от 1628 г.: «Пищали были бы для стрельбы казнисты и чтоб расседеин и задорин в тех пищалях не было и были б прямы, чтоб к стрельбе были цельны». К началу XVIII в. Пушечный двор был крупным металлургическим центром России, на котором работало около 500 человек. Однако развитие металлургических и оружейных заводов в Новгороде, Пскове, Устюжне-Железнопольской, Вологде, Туле и на Урале постепенно снижает значение Пушечного двора, и в конце XVIII в. он уже превращается в арсенал, а в 1802 г. его упраздняют: «16 апреля было повелено все хранившееся в нем вооружение сдать в Арсенал, строения разобрать и материалы использовать на постройку Каменного Яузского моста».

С XVII в. в Москве и других крупных городах страны начинается широкое строительство дворцово-парковых ансамблей, и многие кузнечные мастерские переключаются на изготовление больших и малых оград, оконных решеток, козырьков и наверший. Неповторимость старых московских улиц объясняется наличием большого количества ажурных кованых оград, балконных решеток и легких кружевных козырьков подъездов XVII–XIX вв. Знаменитые мастера классицизма, зодчие Москвы В. Баженов, О. Бове, М. Казаков, Д. Жилярди, И.Витали, представители модерна А. Эриксон, В. Валькотт, Ф. Шехтель, а также архитекторы советской школы А. Щусев, Д. Чечулин, В. Щуко широко использовали кованый металл при создании дворцов, особняков, домов и парков. Наиболее интересны по рисунку кованого металла выполненные в стиле московское барокко ограды второй половины XVIII в. (рис. 1.0.6). Мощные каменные столбы контрастируют с «легким и игривым» кованым узором (фото 1.0.2). Ярославские кузнецы, используя растительные мотивы, отковали ворота и ограду двора бывших палат боярина Волкова (фото 1.0.3), что в Большом Харитоньевском переулке, дом 21, но здесь рисунок уже полностью симметричен и составлен из сердцевидных изгибов стеблей – «червонок» (излюбленный мотив русского декоративного искусства XVIII–XIX вв.). Места переплетения закрываются красивыми штампованными розетками.

С XIX в. художники и архитекторы при проектировании оград начинают широко использовать промышленный сортовой прокат, в результате чего общий рисунок оград становится более строгим, преобладают прямые линии, навершия оформляются в виде шаров или пик. К этому периоду относятся выполненные в стиле московского классицизма ограды здания Московского Английского клуба (ныне Государственный центральный музей современной истории России) и старого здания Библиотеки им. В. И. Ленина (дом Пашкова). Изумительно смотрятся ажурные кованые решетки на фоне бывших дворцовых построек подмосковных усадеб Кусково, Кузьминки, Архангельское. Владея многочисленными кузнечно-слесарными мастерскими в городе Павлово-на-Оке, граф Шереметев трудом крепостных кузнецов украсил свою вотчину в Кускове шедеврами искусства. Оконная решетка грота (зодчий Ф. Аргунов) напоминает по рисунку растительность подводного царства (фото 1.0.4). Интересно отметить, что кузнецом в Кускове работал Иван Горбун – отец знаменитой актрисы Прасковьи Ивановны Ковалевой-Жемчуговой.

В Москве наибольшее число оград и решеток конца XIX – начала XX в. выполнено в стиле модерн. Асимметричные извивы кованых стеблей создают какой-то текучий орнамент из сливающихся, переплетающихся и перепутывающихся диковинных растений. Рисунок с решеток зачастую переходит на стену дома уже в камне или гипсе, разливается по всему фасаду и заканчивается мощными волнами на карнизе или в рисунке парапета крыши. В этом стиле выполнены решетки особняка в Кропоткинском переулке и гостиницы «Метрополь» (рис. 1.0.7 а, б) и козырек гостиницы «Националь» (фото 1.0.5), большое число домов по улице Тверской-Ямской.

К этому классу относятся и балконная решетка дома 20 по улице Пречистенке (фото 1.0.6), и уникальная ограда особняка на Тверском бульваре, дом 25 (фото 1.0.7), ограды и балконные решетки Дома-музея М. Горького на Спиридоновке (фото 1.0.8). Подлинной кузнечной «симфонией» можно назвать кованый зонт над входом в бывшую аптеку № 1 на улице Никольской (фото 1.0.9). Зонт собран из сложных кузнечных изделий: сверху, словно свечки, выстроились витые шишечки с листочками и завитками, боковая и лицевая стенки зонта состоят из ромбовидной сетки с перехватами в узлах и гирляндой по нижнему краю. По углам свешиваются стилизованные бутончики, а по кронштейнам затейливо извиваются акантовые листья со спиралями. В подъезде этого дома установлены уникальные светильники в виде деревьев (фото 1.0.10).

Зонтик, раскрывшийся над входом в здание Российского гуманитарного университета на Никольской улице, выполнен в псевдоготическом стиле. Рисунок кованых элементов как бы вычерчен при помощи циркуля и линейки: прорезные трилистники, четырехлопастные розетки, стрельчатые арки. Железное кружево зонта как бы сливается с каменной резьбой пилястров здания и, «захватывая» стрельчатые окна, возносится к парапету крыши и навершиям.

Выйдя на Красную площадь и подойдя к Лобному месту, можно увидеть кованую калитку с ажурным рисунком в стиле ренессанса. Центральная часть звена решетки заполнена спиралью с фантастическим животным, ноги и хвост которого свиваются с основой решетки.

Московские кузнецы были первыми мастерами, начавшими изготовлять часы. Из древней русской летописи мы узнаем о строительстве первых в Московской Руси башенных часов: «…а наречется сей часник часомерье», и далее: «В лето 6912 (1404 г.)… князь Василий замыслил часник и поставил его на своем дворе». Смастерил часы ученый сербский монах Лазарь с мыса Афона, и были они установлены на одной из башен белокаменного Кремля. Башенные часы с боем и колокольной музыкой получили особенно широкое распространение в XVI и XVII вв. (рис. 1.0.8). Они ставились в больших монастырях, в городах. В конце XVI в. в Московском Кремле были установлены часы на трех башнях: Спасской, Тайницкой и Троицкой, а в начале XVII в. – на Никольской. В первой половине XVII в. в Москве под руководством английского механика Галовея велись работы по устройству новых больших часов на Спасской башне Кремля. Эти часы с движущимся циферблатом и со сложным устройством для колокольной музыки (куранты) получили большую известность. Чуть позднее мастер Оружейной палаты Петр Высоцкий установил башенные часы и в Коломенском над новыми каменными воротами. Эти часы имели сложный механизм для перемещения циферблата и молотковый привод на восемь «перечастных» колоколов.

Следует отметить, что при создании часовых механизмов требовалась высокая точность в изготовлении большого количества сложных деталей и подгонке их друг к другу. Все детали механизма часов делали квалифицированные кузнецы. Вначале отковывали различные по размерам колеса и шестерни, валы и оси, из толстых кованых полос собирали раму. После этого отковывали большое число звеньев цепей, и начиналась кропотливая работа по сборке и отладке часов. Работы усложнялись тем, что размеры некоторых деталей доходили до 5 м и более, а масса их достигала десятков и сотен килограммов. И на таких колесах и шестернях необходимо было отковать строго определенное число зубьев с высокой точностью «по шагу». Таким образом, техника часового дела уже с XV в. потребовала теоретических знаний в области математики и астрономии, без которых нельзя было ни строить часы, ни регулировать их ход.

В конце XVIII – начале XIX вв. для Москвы был характерен не только рост крупных «металлических» предприятий, требовавших большого количества железа, чугуна, стали для производства различных изделий и конструкций, проволоки, гвоздей, рельс и т. д., но и рост числа кузниц. Городские кузницы делились на общественные и домовые. Общественные должны были пристраиваться одна к другой, образуя Кузнечный ряд. Домовые кузницы обычно размещались на отдельных участках и были деревянными, каменными или комбинированными, одноэтажными или двухэтажными. На первом этаже размещались сами кузницы, на втором – жилые помещения.

Общественные кузницы в Кузнечном ряду имели значительно меньшее помещение, и работы велись в основном «в одну руку», т. е. без помощников-молотобойцев. Эти кузницы специализировались на определенных работах: в одних изготовляли замки, в других – подковы, гвозди, различные болты и скобы, в третьих – кровати, ограды и другие крупные изделия. Однако со временем мелкое кузнечное производство начинает вытесняться специализированными заводами и фабриками. В 1863 г. машиностроительные, гвоздильные и проволочные заводы получают право на беспошлинный ввоз железа из-за границы. Начинается рост крупных промышленных предприятий, и к началу XX в. Москва становится крупным промышленным центром России с развитым капиталистическим производством.

При ковке изделий кузнецам приходится иметь дело со сталями различных марок, цветными металлами и сплавами, которые различаются по физическим, механическим и технологическим свойствам (более подробно познакомиться со свойствами металлов и сплавов можно в Приложениях А и Б). При нагреве одни заготовки нагреваются быстрее, а другие медленнее. Кроме того, для нагрева до ковочной температуры одинаковых по размерам заготовок из разных материалов требуется сжечь разное количество топлива. Это связано с теплопроводностью металла, которая характеризуется скоростью нагрева заготовки по сечению. Чем меньше теплопроводность металла, тем больше опасность появления трещин в заготовке при нагреве.

К технологическим свойствам металла относят ковкость, усадку, свариваемость и закаливаемость.

Ковкость характеризует способность металла деформироваться под действием удара, а усадка – уменьшение размеров заготовки в процессе охлаждения. Стальные заготовки при охлаждении с ковочной до нормальной температуры уменьшаются в размерах на 1,2–1,3 %. Например, поковка длиной 500 мм после охлаждения до цеховой температуры будет иметь длину 495 мм. Если усадку металла не учесть, то получится брак поковки по размерам.

Под свариваемостью понимают способность металлов в нагретом состоянии под действием удара образовывать сварные соединения. Лучше всего свариваются стали с малым содержанием углерода и вредных примесей и плохо – легированные стали, алюминий и его сплавы.

Закаливаемость характеризует способность металлов приобретать в результате закалки высокую твердость. Хорошо закаливаются стали с содержанием углерода 0,4–0,7 %.

Наиболее широко в кузнечных работах используется сталь – сплав железа с углеродом.

Кроме углерода в сталях содержатся кремний, марганец, сера, фосфор и некоторые другие элементы. Причем сера и фосфор – вредные примеси: при содержании серы более 0,045 % сталь становится красноломкой, т. е. при нагреве до красного каления заготовка разрушается под ударами молота, а при содержании фосфора более 0,05 % сталь становится хрупкой в холодном состоянии.

В зависимости от количества углерода стали разделяют на низкоуглеродистые (до 0,25 % углерода), среднеуглеродистые (0,25–0,6 %) и высокоуглеродистые (0,6–2 %). Повышение содержания углерода увеличивает твердость и закаливаемость стали, но снижает теплопроводность и ковкость.

Легированные стали в кузнечном деле применяются в основном для изготовления инструмента, работающего при ударных нагрузках и высоких температурах. Никель повышает прочность детали, а хром еще и твердость и износостойкость. Марганец увеличивает твердость, прочность, сопротивление истиранию и удару, уменьшает вредное влияние серы, снижает теплопроводность. Кремний повышает прочность и упругость, но снижает вязкость и свариваемость. Для маркировки сталей приняты следующие обозначения наиболее распространенных легирующих элементов: X – хром, Н – никель, Г – марганец, С – кремний, Т – титан, Ю – алюминий. Буквой А обозначается пониженное содержание серы и фосфора.

Например, марка 40Х означает, что сталь содержит до 0,4 % углерода и до 1 % хрома; 18ХГТ – сталь содержит до 0,18 % углерода, до 1 % хрома и до 1 % титана; 20ХГА – сталь содержит 0,2 % углерода, до 1 % хрома, до 0,9 % марганца.

Инструментальные углеродистые стали содержат 0,6–1,3 % углерода, 0,15–0,6 % марганца, 0,15–0,35 % кремния, 0,03–0,35 % серы и фосфора. Эти стали маркируют буквой У, за которой следует цифра, обозначающая процентное содержание углерода. Например, сталь У9 – сталь инструментальная с содержанием углерода 0,9 %. В практике марку сталей определяют по искре (см. Приложение, табл. 1).

Из цветных металлов в кузнечном деле используют медь, алюминий, магний, титан и их сплавы. К деформируемым латуням (сплав меди с цинком) относятся Л90, Л80, Л68, Л62 и другие (цифры обозначают содержание меди в процентах); к оловянистым бронзам (сплав меди с оловом) – БрОЦ4–3 (4 % олова, 3 % цинка). Кроме того, хорошей ковкостью отличаются алюминиевые сплавы.

Внутреннее строение металлов. Чтобы лучше чувствовать металл, представлять себе, почему он куется, необходимо мысленно проникнуть внутрь металла, изучить его строение. Все металлы и сплавы имеют поликристаллическое строение, т. е. состоят из отдельных прочно сросшихся друг с другом зерен, между которыми располагаются в виде тонких прослоек неметаллические включения различных оксидов, карбидов и других соединений. Зерно, в свою очередь, также имеет кристаллическое строение, а его размеры составляют 0,01–0,1 мм.

При ковке деформация происходит главным образом вследствие скольжения зерен относительно друг друга, так как связь между ними слабее, чем прочность самих зерен.

В результате ковки зерна вытягиваются в направлении течения металла, что ведет к образованию мелкозернистой строчечной структуры. Одновременно вытягиваются неметаллические включения, которые придают деформированному металлу волокнистое строение, что можно наблюдать невооруженным глазом. Размеры зерна, а следовательно, и прочностные свойства металла зависят от температуры конца ковки. Чем выше температура металла в момент окончания деформирования, тем крупнее зерно и тем хуже механические свойства металла. Поэтому деформировать металл следует при такой температуре, чтобы измельченные в процессе деформирования зерна под действием высокой температуры не выросли до недопустимых размеров.

Топливо. Для нагрева заготовок кузнецы используют различные виды топлива: твердое, жидкое и газообразное (см. Приложение, табл. 2). В небольших кузницах наиболее широко применяется твердое топливо: дрова, торф, древесный и каменный уголь, кокс.

Древесный уголь был основным видом топлива вплоть до середины XVIII в., а в настоящее время его производят очень мало. Однако если необходим нагрев заготовок небольших размеров, то лучше всего сделать это все же на древесном угле, который должен быть хорошо выжжен, быть плотным, твердым, сгорать не слишком быстро, иметь блестящий излом и звонкость. Масса 1 м³ хорошего дубового и букового угля в рыхлой насыпке – 330 кг, березового – 215 кг, соснового – 200 кг, елового – 130 кг.

Кокс наиболее широко применяется в кузнечных цехах для нагрева заготовок, так как имеет относительно низкий процент содержания серы и фосфора и высокую теплотворную способность.

Каменный уголь используется в том случае, когда необходимо нагревать заготовки до высокой температуры. Уголь хорошего качества при горении дает короткое пламя и хорошо спекается. Плотность угля составляет 1,3 т/м³, а масса 1 м³ в рыхлой насыпке – 750–800 кг. Уголь должен быть черного с блеском цвета размером с грецкий орех. Кузнецы называют такой уголь «орешек».

Жидкое топливо – это нефть, продукты ее перегонки (бензин, керосин и т. п.) и остаточные масла.

Наиболее широко в кузнечном деле применяются мазуты, которые относительно дешевы и имеют высокую теплотворную способность.

Газообразное топливо (природный газ) все шире начинают использовать в кузнечных горнах, так как оно относительно дешево, имеет высокую теплотворную способность, легко смешивается с воздухом, полностью сгорает и, самое главное, в продуктах сгорания отсутствует ядовитый оксид углерода.

Для тех кузнецов и любителей кузнечного дела, кто любит работать на древесном угле, рассмотрим способы получения его в «домашних» условиях.

Получение древесного угля «в траншеях». Выкапываем траншею длиной 1,5–2 м и глубиной примерно 0,5 м, на дно насыпаем слой мелких щепок и стружки и сверху плотно укладываем поленья. Затем траншею закрываем железными листами, а сверху насыпаем песок и землю. С одного конца траншеи оставляем окно, через которое поджигаем щепки, а с другого – окно для выхода дыма. После того как дрова разгорятся, окна прикрываем, чтобы горение шло без доступа воздуха.

Украинский кузнец Богдан Попов, который изучает старинные традиции древнего кузнечества, получает древесный уголь, сжигая дрова в железной бочке при ограниченном поступлении воздуха.

Следует иметь в виду, что для нагрева стальных заготовок лучше использовать древесный уголь из твердых пород дерева: дуба, клена, бука, березы.

Нагрев заготовок. Это важная и ответственная операция, от которой зависят качество деталей, производительность труда, стойкость инструмента.

Кузнецу необходимо помнить, что в процессе нагрева изменяются структура металла, его свойства и состояние поверхностных слоев. В результате нагрева повышается активность взаимодействия металла с атмосферой и на поверхности заготовки образуется слой окалины, толщина которой зависит от температуры и времени нагрева, химического состава металла и окружающей среды.

Наиболее интенсивно окисляются стали при температуре выше 900 °C. Так, при температуре 1000 °C скорость окисления увеличивается в 2 раза, а при 1200 °C – уже в 5 раз.

Окалина, образующаяся на поверхности легированных сталей, плотная и имеет малую толщину, благодаря чему она не растрескивается при ковке и защищает металл от дальнейшего окисления. Хромоникелевые стали при нагреве практически не окисляются и поэтому называются жаростойкими.

При нагреве углеродистых сталей происходит выгорание углерода с поверхностного слоя на глубину до 2–4 мм, что ведет к обезуглероживанию и снижению прочности и твердости стали и к ухудшению закаливаемости. Обезуглероживание особенно неблагоприятно влияет на качество поковок небольших размеров, подвергаемых последующей закалке.

Известно, что прогрев заготовок по сечению происходит вследствие теплопередачи от наружных слоев к внутренним. Под действием высокой температуры наружные слои расширяются больше внутренних, и между ними возникают температурные напряжения, которые могут привести к образованию трещин и дальнейшему разрушению металла. Заготовки из углеродистых конструкционных сталей с размерами сечения до 100 мм не боятся быстрого нагрева, и поэтому их можно закладывать холодными в печь с температурой до 1300 °C.

Высокоуглеродистые и высоколегированные стали имеют низкую теплопроводность, и во избежание образования трещин заготовки необходимо нагревать медленно.

Ковать заготовку можно только тогда, когда она равномерно прогреется по всему сечению.

Следует сказать, что для каждой марки стали имеется свой температурный интервал ковки, т. е. определены температуры начала ковки Т_н и конца Т_к (см. Приложение табл. 3). Нагрев металла выше температуры Т_н приводит к пережогу, в результате чего происходит ускоренная диффузия кислорода внутрь металла и из-за нарушения связей между зернами металл при ковке разрушается. Пережог – неисправимый брак.

Известно, что при перегреве увеличивается размер зерен, металл приобретает крупнозернистую структуру и его пластичность снижается. Кроме того, поковки с крупнозернистой структурой имеют низкие механические свойства. При необходимости перегрев можно исправить термической обработкой, но это требует дополнительного времени и расхода энергии. Ковка заготовок ниже температуры Т_к приводит к образованию трещин. В связи с этим кузнецу необходимо пользоваться указанной выше таблицей и ковать металл в соответствующем температурном интервале.

Чтобы поковки имели более высокие механические свойства, необходимо стремиться заканчивать ковку при температуре на 20–30 °C выше допустимой температуры конца ковки. В этом случае в металле успеет произойти рекристаллизация, и структура останется мелкозернистой.

Низкоуглеродистые стали имеют более широкий температурный интервал ковки, чем высокоуглеродистые и легированные. Следовательно, при ковке изделий из низкоуглеродистых сталей требуется несколько меньшее число нагревов, чем при ковке аналогичного изделия из высокоуглеродистой или легированной стали, так как температурный интервал больше и кузнец успевает выполнить большее число операций без дополнительного нагрева.

Таким образом, при нагреве заготовок необходимо следить за температурой начала и конца ковки, потому что при увеличении времени нагрева слой окалины растет, а при быстром нагреве появляется опасность растрескивания металла. Из кузнечной практики известно, что нагрев заготовки диаметром 10–20 мм на древесном угле до ковочной температуры осуществляется за 3–4 мин, а заготовки диаметром 40–50 мм – уже за 15–25 мин. Температуру нагрева заготовок в промышленных условиях определяют при помощи специальных приборов, а в небольших кузницах – по цвету каления (см. Приложение табл. 4).

Горны и печи. Наши далекие предки для нагрева кусков самородного металла использовали костры, а для поднятия температуры дули в костер через трубки или применяли кузнечные мехи. Часто такие костры устраивали на склонах гор у русел рек: установлено, что там все время дует ветер и раздувает огонь очага. Эти костры впоследствии стали называть «волчьими ямами».

По мере совершенствования кузнечных мехов отпадает необходимость строить «нагревательные устройства» на горах, и их начинают размещать недалеко от жилищ. От дождя и снега очаг защищают навесом, а для подачи воздуха устанавливают мехи. В дальнейшем для удобства работы очаг горна (горновое гнездо) поднимают на некоторую высоту от земли. В таком виде горн просуществовал вплоть до настоящего времени.

Кроме того, кузнецы некоторых народностей, живущих в степных, северных или пустынных районах (цыгане, буряты, алтайцы, ненцы, якуты и др.) разворачивают свою «походную» кузницу прямо на земле. Для организации очага роют ямку, выкладывают ее камнем, ко дну ямки подводят сопло от кузнечного меха, разжигают уголь и нагревают заготовки. Наковальня устанавливается рядом на земле. На таком горне надо работать вдвоем – кузнец кует, а помощник качает мехи. Работу в такой кузнице часто демонстрирует украинский кузнец Богдан Попов на кузнечных фестивалях в Донецке (руководитель проекта – Виктор Бурдюк, заслуженный деятель искусств Украины).

Широкое развитие кузнечного дела способствовало созданию современных горнов с регулировкой подачи воздуха и отводом дыма и продуктов горения от очага.

Основа стационарного кирпичного горна с задним дутьем – постамент (лежанка, постель, стол), который служит для размещения очага и нагреваемых заготовок. Обычно горн устанавливается по центру задней от входа (основной) стены кузницы. Высота постамента определяется ростом кузнеца исходя из удобства переноса заготовки из горна на наковальню и обратно и принимается равной 700–800 мм, а площадь горизонтальной поверхности «стола» обычно равна 1 × 1,5 или 1,5 × 2 м. Постамент горна может выкладываться из кирпича, пиленого камня или железобетона в виде ящика, заполненного мелким битым камнем, песком, глиной и горелой землей. Верхняя горизонтальная часть стола выравнивается и, если есть возможность, выкладывается огнеупорным кирпичом.

Постамент также может быть литым (рис. 1.1.2), сварным или сборным, а поверхность стола выкладывают огнеупорным кирпичом и окантовывают металлическим уголком.

Центральное место стола занимает очаг, или горновое гнездо, которое может размещаться как в центре, так и у задней или боковой стенки горна.

В очаге температура достигает максимума, поэтому его стенки обычно выкладывают огнеупорным кирпичом и обмазывают огнеупорной глиной. Размеры гнезда определяются назначением горна и размерами нагреваемых заготовок. Центральное гнездо в плане обычно имеет круглую или квадратную форму размером 200 × 200 или 400 × 400 и глубиной 100–150 мм.

Рассмотрим один из конструктивных вариантов и принцип действия фурмы нижнего дутья (рис. 1.1.3 а). Воздух (от вентилятора или мехов) подводится через патрубок (п.3) и попадает в корпус (п.1) фурмы и через чугунную колосниковую решетку (п.6) в зону горения. Регулирование количества подаваемого воздуха осуществляется рукояткой, которая перемещает заслонку и тем самым перекрывает канал подводящего патрубка (п.3). Для очистки корпуса фурмы от золы и других отходов горения открывается донная крышка (п. 4), которая в исходном положении прижимается к днищу корпуса грузом (п.5).

Для создания пламени различного вида следует применять несколько колосниковых решеток с разнообразными формами отверстий для прохода воздуха. Равномерно расположенные круглые отверстия (рис. 1.1.3 б) способствуют образованию факельного пламени, щелевые отверстия (рис. 1.1.3 в, г) – узкого и удлиненного.

При горизонтальном расположении фурмы (слева или сзади; рис. 1.1.4 а) необходимо предохранять стенку горна от прогорания. Обычно для этого используют чугунную фурменную плиту, в которой имеются пазы для ввода конца фурмы (рис. 1.1.4 б). При выгорании участка плиты в районе фурмы ее переворачивают на 90°, и фурма устанавливается в другой паз. Чтобы не выгорала сама фурма, следует охладить ее изнутри холодной проточной водой. Внутренний диаметр фурмы в зависимости от размера горна составляет 25–30 мм.

Над стационарным горном для сбора и отвода из кузницы дыма и газов устанавливается зонт, который может иметь различное конструктивное исполнение. Размеры нижнего входного отверстия зонта обычно совпадают с размерами стола горна. В качестве задней стенки зонта используется стена здания. Зонты обычно изготовляют из листового железа толщиной 0,5–1,5 мм.

Для лучшего улавливания дыма и газов зонты устанавливают над горном на высоте 400–800 мм, а точная высота уже определяется на месте в зависимости от индивидуальных особенностей горна (рис. 1.1.4 в) – силы дутья, высоты и размеров вытяжной трубы и других параметров. В некоторых случаях зонты оснащаются опускающимися крыльями. Недостаток металлических зонтов в том, что они могут прогореть, а ремонт их сложен и трудоемок. Наиболее долговечны зонты, сложенные из обычного или огнеупорного кирпича. Однако такие зонты значительно тяжелее металлических, и для их поддержки необходима жестко заделанная металлическая рама из уголков или швеллеров, а иногда и дополнительные подпорки по углам.

Более совершенная конструкция открытого горна показана на рис. 1.1.5. Горновая чаша (п.6) с чугунной решеткой (п.5), а также фурма (п.7) с крышкой (п.8) крепятся на сварной металлической подставке (п.9). Воздух от вентилятора подается в очаг горна по трубе (п.10) и регулируется заслонкой (п.11). Уголь (п. 4) закладывается на чугунную решетку, а газы удаляются через зонт (п.3) и две трубы (п.1) и (п.2). При прохождении дыма через наружную трубу внутренняя нагревается, что улучшает тягу. Зола и шлак, которые накапливаются на дне зольника, удаляются при открытии крышки (п.8).

Переносные горны – это цельнометаллические сварные или сборные конструкции, применяемые для нагрева заготовок небольшого размера при ремонтных работах на полевых станах, строительных площадках, в альплагерях, т. е. вдалеке от промышленных предприятий.

Переносной горн (рис. 1.1.6) состоит из металлической рамы (п.5), на которой сверху крепится стол с очагом (п.1) и вентилятором (п.6) для подачи воздуха. Вентилятор приводится во вращение от ножной педали (п.3)через кривошип, маховик (п. 2) и ременную передачу (п. 4). Они имеют небольшой вес и маленькие габариты и поэтому используются для ковки лошадей в полевых условиях, для устройства показательных выступлений кузнецов на различных праздниках и фестивалях. На рис. 1.1.7 показаны переносные горны (конструкции США).

Однако все открытые горны, о которых шла речь выше, имеют очень низкий коэффициент полезного действия (КПД – отношение количества теплоты, требуемой для нагрева заготовки, к общему количеству теплоты, получаемой в результате сгорания топлива), он составляет 2–5 %.

Установлено, что для нагрева 1 кг металла до ковочной температуры требуется 1 кг каменного угля. Кроме того, в результате непосредственного соприкосновения металла с каменным углем происходит насыщение поверхности нагреваемого металла серой, что ухудшает механические свойства кованых изделий. Поэтому необходимо закладывать заготовки в горн только тогда, когда уголь хорошо разгорится и сера выгорит. Для повышения КПД открытого горна кузнецы, используя способность каменного угля спекаться под действием высокой температуры, обычно устраивают над очагом куполообразную «шапку» из спекшегося угля и внутрь закладывают заготовки. В результате этого заготовки нагреваются быстрее, а окисляются меньше. Кроме того, экономится уголь.

Кроме «шапки» над очагом можно сделать печурку из нескольких кирпичей (рис. 1.1.8) или согнуть П-образно металлический лист. Можно также согнуть пополам заготовку квадратного сечения (16 × 16 мм), оставив небольшую щель (рис. 1.1.9), и установить ее у очага, а все пространство завалить влажным углем. Когда уголь разгорится и шапка спечется, в щель устройства можно будет вставлять заготовки небольшого диаметра.

Для нагрева крупных заготовок лучше применять шахтные горны (рис. 1.1.10). Такой горн высотой 0,6 м и площадью стола 1 м² устанавливается в центре кузницы. Шахта имеет глубину 0,5 м с сечением у основания 300 × 300 мм, сверху 150 × 150 мм. Дутье (воздух под давлением) подводится на расстоянии 400 мм от верха горна. Дном шахты служит чугунная заслонка, которая легко выдвигается для очистки горна. После очистки заслонку задвигают и засыпают тонким слоем золы для предохранения ее от нагревания.

Современный стационарный горн закрытого типа (рис. 1.1.11) имеет камеру (п.2), выложенную изнутри огнеупорным кирпичом (п.9), установленную на металлической подставке (п.7). Уголь засыпается на колосниковую решетку (п.8) через топочный люк (п. 4), в котором имеется окно (п. 3) для «шуровки» топлива. Воздух от вентилятора по трубе (п.5) подается в металлическую коробку (п.6) и далее через отверстия в колосниковой решетке попадает в горновой очаг. Продукты горения через дымоход (п.12) и зонт (п.1) отводятся в атмосферу. Не полностью сгоревший угарный газ СО дожигается вследствие подачи дополнительного воздуха через трубку (п.10). Окно (п.11) служит для загрузки и выгрузки заготовок.

Горны, работающие на жидком или газообразном топливе, – это нагревательные устройства камерного или шахтного типа (рис. 1.1.12), состоящие из камеры нагрева (п.1) и топочной камеры (п.3). Обе камеры изнутри облицованы огнеупорным материалом. Воздух в камеру поступает по патрубку (п.6) через коническое сопло (п.7) и отверстия (п.9) и (п.8). Топливо подается сверху через воронку (п.5), стекает по соплу (п.7) и подхватывается струей воздуха, распыляется и сгорает. Разжигают смесь через специальное окно (п.4), в которое вводят горящий факел. По мере разогрева камеры увеличивают подачу воздуха и топлива и устанавливают необходимый режим горения.

Кроме горнов различных конструкций и типов, в кузницах применяют электрические и газовые печи. Печи по сравнению с горнами имеют ряд преимуществ: заготовка при нагреве практически не соприкасается с топливом, в результате чего она не насыщается серой и другими вредными элементами и меньше окисляется; сгорание топлива в печах более полное, в связи с чем повышается КПД печей до 10–15 %.

В «полевых» условиях, когда необходимо что-то срочно отковать, можно использовать паяльную лампу (рис. 1.1.13 а, б). Три кирпича (п.6) ставятся на торец, на них кладется колосниковая решетка (п.4), а на нее устанавливается печурка (п.1) из четырех кирпичей, в которую засыпается уголь (п.3). Снизу размещается паяльная лампа (п.7) с патрубком (п.5). Горн разжигают, и можно нагревать заготовку (п.2). Более простая конструкция показана на следующем рисунке. Паяльную лампу (п.7) ставят в небольшую ямку, а рядом складывают печурку из огнеупорного кирпича (п.1). Небольшие заготовки (п.2) закладывают в щель между кирпичами. Можно в ямку установить ручной или электрический вентилятор (п.8) и подавать воздух в фурму, установленную в ямке (рис. 1.1.13 в). При работе с такими горнами необходимо следить, чтобы паяльная лампа сильно не разогревалась.

Конструкция легкого переносного горна с бытовым пылесосом показана на рис. 1.1.14. Постамент горна (п.1) сварен из уголков, а стол горна выложен из огнеупорного кирпича. К верхним горизонтальным уголкам приваривается зольник (п.3), сверху которого плотно укладывается чугунная фурма (п.2). На высоте 150 мм от основания к зольнику приваривается патрубок с внутренним диаметром 30 мм, в который вставляется носик шланга (п.4) пылесоса (п.5). При этом необходимо иметь в виду, что шланг должен быть вставлен в верхнее гнездо пылесоса, а нижнюю чашку пылесоса с фильтром снимают, и пылесос устанавливают на подставку.

Воздуходувные устройства. Горячая ковка металлов и сплавов стала возможной только тогда, когда появились надежные воздуходувные устройства. Первыми такими «устройствами» были рабы, которые через тростниковые или деревянные трубки дули в костер. Со временем человек начал применять для подачи воздуха в костер шкуру (мех) животного – козла или барана, снятую «чулком», т. е. целиком. Все отверстия, кроме двух, в шкуре заделывались, в одно отверстие вставлялась глиняная трубка – сопло, а другое отверстие служило для засасывания воздуха внутрь шкуры. Человек за край отверстия приподнимал шкуру, и воздух поступал внутрь. После этого он ладонью закрывал отверстие и, надавливая на шкуру, выпускал воздух в огонь. Так появились первые воздуходувные устройства – мехи, которые с различными изменениями просуществовали вплоть до XX в. Для создания более равномерного дутья на определенном этапе развития стали применять два меха и давить на них поочередно ногами. Чтобы нога не проваливалась при нажатии, под нее стали подкладывать дощечку – так мешок из меха преобразовался в клинчатые мехи. Основу таких мехов составляли две образующие клин и клиновидные в плане доски, которые шарнирно крепились к массивному деревянному бруску – голове (вершина клина), а с противоположной стороны обтягивались кожей.

Первые конструкции клинчатых мехов были однокамерными, а с XIII в. начинают применяться двух– и даже трехкамерные мехи, которые давали длительное и равномерное дутье.

Рассмотрим конструкцию клинчатых мехов двойного действия (рис. 1.1.15) и принцип их работы. Голова (п.1) – основная часть мехов, которая соединяет все составные части. Спереди крепится сопло (п.2) – конусная стальная или чугунная трубка. С противоположной стороны крепятся три закругленные в широкой части доски: верхняя (п.9) и нижняя (п.15) – шарнирно, а средняя (п.11) – жестко. Кроме того, средняя доска имеет две цапфы, с помощью которых мехи жестко крепятся к стойкам (п.6). Нижняя и средняя доски имеют воздушные клапаны (п.13) и (п.14). Устроены они довольно просто (вид А): кусок кожи (п.16), одна сторона которого прибита к доске, перекрывает круглое отверстие в досках. Поверх кусочка кожи прибит ограничивающий ее подъем ремешок (п.17). Кожаная гармошка (п.10) соединяет верхнюю (п.9) и нижнюю (п.15) подвижные доски со средней неподвижной (п.11). Состоит гармошка обычно из трех отдельных частей (складок), которые соединяются между собой деревянными элементами, по форме совпадающими с широкой частью досок. Каждая складка прибивается к такому элементу через тоненькие ремешки. Крепление мехов у горна осуществляется следующим образом: голова жестко крепится в экране горна (п.5), при этом сопло (п.2) плотно входит в фурму. Второе жесткое крепление осуществляется с помощью цапф, которые прибиваются к специальным стойкам (п.6) с противоположных сторон меха.

Качает мехи или сам кузнец левой рукой, или его помощники. От рукоятки (п.3) через деревянное коромысло (п.4) и вертикальную тягу (п.7) движение передается на нижнюю подвижную доску (п.15) мехов. При движении доски вниз клапан (п.13) открывается, и воздух поступает в нижнюю камеру, а при движении доски вверх клапан (п.13) закрывается, а клапан (п.14) открывается и воздух перетекает в верхнюю камеру и далее через сопло в очаг горна.

Клинчатые мехи двойного действия дают спокойное дутье, в результате чего создается ровное пламя и заготовки нагреваются равномерно. В тех случаях, когда надо увеличить дутье, на верхнюю доску меха кладут груз (п.5), а к нижней подвешивают груз (п.12).

В зависимости от размера горна и проводимых работ кузнецы применяли мехи разной длины: метровые, полутораметровые и двухметровые. Интересно отметить, что на изготовление одного меха шло от одной до трех воловьих или коровьих шкур.

К недостаткам клинчатых мехов следует отнести их громоздкость, быстрое изнашивание кожи из-за нагрева, относительно низкую производительность и трудоемкость процесса качания.

В настоящее время горн с кузнечными мехами можно увидеть не только в музеях, но и на различных кузнечных праздниках и фестивалях: так, на Международном фестивале в городе Ивано-Франковске (организатор проекта Сергей Полуботько – президент Союза кузнецов Украины) известный кузнец-оружейник Петр Федоряка всем посетителям демонстрировал работу «старинного» переносного горна с кузнечными мехами. Ана праздник кузнецов в Москве в парке Царицыно (организатор проекта Т. Бородина) кузнецы из «Сварога» (г. Клин) привезли горн на колесах с кузнечными мехами (фото 1.1.2), показывали его работу и даже поили чаем из самовара всех присутствующих. Кроме того, в парке были организованы другие площадки для ковки (фото 1.1.3), на одной из которых были размещены горны – один с электроприводом, другой с ножным механическим приводом. Наковальни установлены на деревянных колодах, стуловые тиски – на массивном столе, инструмент во время работы разложен и повешен на металлической стойке. На другой площадке (фото 1.1.4) была организована показательная ковка: известный московский специалист по подковам коваль Семен Рубцов, автор такой оригинальной работы, как «Учитель» (фото 1.1.5), «рассказывал» при помощи ручника, как куется подкова, а автор этих строк А.Навроцкий со школьником Ваней Садецким проводили уроки кузнечного мастерства (фото 1.1.6).

Более современными по сравнению с клинчатыми мехами можно считать цилиндрические мехи, которыми оснащались небольшие переносные горны (рис. 1.1.15). Принцип действия у них аналогичен действию клинчатых мехов, но их габариты значительно меньше. Постепенно мехи начинают заменяться вентиляторами с ручным (рис. 1.1.17) или ножным приводом (рис. 1.1.18). Преимущества их бесспорны: они значительно компактнее, имеют бо́льшую производительность и обеспечивают постоянную струю воздуха.

В современных кузницах применяются различные по мощности вентиляторы и турбины с электроприводом. Частота вращения крыльчатки в вентиляторах средней производительности достигает 1000–2000 мин^–1, что создает скорость истечения воздуха из фурмы до 50 м/с. К недостаткам этих устройств следует отнести повышенную вибрацию и шум, поэтому лучше выносить их за пределы кузницы.

Инструменты и приспособления

Кузнецу для работы необходимо большое число разнообразных инструментов и приспособлений. Все кузнечные инструменты по своему назначению делятся на опорные, ударные, подкладные, зажимные, захватывающие, мерительные и вспомогательные.

К опорному инструменту относятся: основные наковальни, наковальни небольших размеров для мелких работ и шпераки.

В настоящее время в РФ выпускается три вида наковален (рис. 1.1.19 а, б, в): безрогая массой 90–200 кг, однорогая массой 70–210 кг и двурогая массой 100–270 кг. Раньше выпускались наковальни и других типов с различными технологическими выступами, пазами и наклонными плоскостями для выполнения специальных видов работ.

Современные наковальни изготовляют обычно из стали 45Л методом литья. Наиболее удобна и универсальна в работе двурогая наковальня. Верхняя горизонтальная плоскость п.1 называется лицом или наличником, на ней выполняются все основные кузнечные работы. Поверхность лица термообрабатывается до твердости HRC 45–50 и шлифуется. Боковые грани наковальни должны образовывать с лицевой поверхностью угол 90°, а ребру следует быть довольно острым и не иметь сколов и заминов. На ребре проводят гибку изделий, раздачу материала, а также другие вспомогательные операции.

Конический рог (п.7) предназначен для гибки полос и прутков, а также раскатки и сварки кольцевых заготовок. В некоторых типах наковален имеется промежуточная прямоугольная площадка (п.8) между рогом и лицом, которая не закалена и предназначена для рубки на ней заготовок.

С противоположной стороны от рога расположен хвост (п.3), представляющий собой консольную прямоугольную пирамиду, он предназначен для гибки и правки замкнутых прямоугольных заготовок. В районе рога имеется круглое отверстие (п.9) диаметром 15–25 мм, которое используется при пробивке отверстий. Около хвоста расположено квадратное отверстие (п.2) размером 35 × 35 мм для установки подкладного инструмента (нижняков) и других приспособлений. В некоторых типах наковален делаются два круглых отверстия разных диаметров.

Снизу у наковальни – лапы (п.6), за которые она крепится специальными скобами (п.4) к чурбану – стулу (п.5) или металлической подставке. Для стула обычно берут массивный деревянный чурбан или пень от дуба, клена либо березы диаметром 500–600 мм. Можно набирать стул и из отдельных частей, стягивая их железными обручами. Если нет возможности подобрать необходимый чурбан, можно использовать металлические или деревянные бочки: их набивают песком, глиной, землей, хорошо утрамбовывают, а сверху кладут деревянную прокладку и на нее устанавливают наковальню.

Большое внимание следует уделить установке стула: он должен стоять вертикально и не вибрировать во время работы. Стул закапывают на глубину не менее 0,5 м, а землю вокруг него хорошо утрамбовывают. Верхний торец стула можно закрыть кровельным железом, что предохранит его от обгорания при попадании окалины или горячих обрубков заготовки. Высота стула зависит от роста кузнеца и определяется исходя из того, что плоскость лица наковальни должна быть на высоте 600–700 мм от уровня пола, а точнее – доходить до кончиков слегка согнутых пальцев стоящего кузнеца.

При легком ударе по хорошей наковальне раздается высокий, чистый звук, а молоток при ударе отскакивает от нее со звоном. На фото 1.1.7 а, б, в показаны наковальни и способы установки их на основание: а – на сварном основании вместе со стуловыми тисками, б – на деревянной колоде и в – на литой тумбе.

Для мелких работ кузнецы применяют наковальни небольших размеров и массы (фото 1.1.8) или специальные наковальни – шпераки (рис. 1.1.20), которые устанавливают четырехгранным хвостовиком в квадратное отверстие в основной наковальне. Некоторые шпераки имеют удлиненную вертикальную стойку и вбиваются заостренным концом в деревянный чурбан или в землю. Изготовляют шпераки методом ковки из углеродистой стали 45–50 с последующей закалкой рабочей поверхности до твердости HRC 40–47.

К ударному инструменту относятся молотки – ручники, боевые молоты и кувалды (рис. 1.1.21). Ручник – основной инструмент кузнеца, с помощью которого он кует. Про кузнецов, работающих без помощников (молотобойцев), говорили, что они куют «в одну руку», и называли их «однорукими».

Обычно ручники (п. 1–3) имеют массу 0,5–2 кг, но часто используют и более тяжелые ручники, массой до 4–5 кг. Ручники имеют разнообразные формы головок. Так, для управления процессом ковки при работе с молотобойцами кузнецы применяют ручники с легкой головкой, у которой задок имеет шарообразную форму (п.1). Для ковки изделий применяют ручники с тяжелой головкой с клинообразным продольным (п.3) или поперечным (п. 2) задком. Такая форма головки ручника более универсальна, так как наряду с бойком кузнецы работают и задком, разгоняя металл. Головки ручников изготовляют ковкой из углеродистых и легированных сталей (стали 45, 50, 40Х), рабочие поверхности (бой и задок) термически обрабатывают до твердости HRС 48–52. Рукоятки делают из тонкослойных пород дерева (граба, клена, кизила, березы, рябины, ясеня) длиной 350–600 мм. Рукоятки должны быть гладкими, без трещин, удобно лежать в руке.

Боевые молоты (п. 4–6) – тяжелые (массой 10–12 кг) двуручные. Головки боевых молотов бывают трех типов: с односторонним клиновидным задком (п. 4), с двусторонним продольным (п. 6) или поперечным (п. 5) задком. Нижняя рабочая поверхность головки – бой – предназначена для основной ковки, а верхний клиновидный задок – для разгона металла вдоль или поперек оси заготовки. Для тяжелых работ используются кувалды (п.7), вес которых может достигать 16 кг. Материал головки молота – стали 45, 50, 40Х, У7, твердость боя и задка – HRC 48–52 на глубину 2–3 мм. Рукоятка молота изготовляется из тех же пород дерева, что и ручника, а длина рукоятки подбирается в зависимости от массы головки молота и от роста молотобойца и равна 70–95 см.

Про кузнеца, работающего с одним или двумя молотобойцами, говорят «двурукий» или «трехрукий». Работа с молотобойцами в три руки проводится при сложной ковке крупных изделий.

Все ударные инструменты должны быть максимально надежны, поэтому при работе особое внимание уделяется креплению рукоятки с головкой. Форма отверстия в головке молота – всад, куда вставляется рукоятка, должна быть элипсообразной и иметь уклон 1: 10 от середины к боковым граням. Это облегчает всаживание рукоятки и обеспечивает прочное ее закрепление после забивки клина. Практикой установлено, что надежны металлические «заершенные» клинья, которые входят на глубину, равную 2/3 ширины головки молота, а забивать клин следует наклонно к вертикальной оси, что позволяет распирать древесину в двух плоскостях.

На фото 1.1.9 показаны рабочие молотки автора книги, а также способы размещения молотков и другого инструмента кузнеца из г. Себежа Владимира Тюрягина. А на фото 1.1.10 и 1.1.11 приведены изделия и их фрагменты.

При работе боевыми молотами используют три вида удара (рис. 1.1.22): легкие, или локтевые; средние, или плечевые (удар «с плеча»); сильные, или навесные, когда молот описывает в воздухе полный круг. Навесными ударами работают молотобойцы при проковке большой массы металла и при кузнечной сварке массивных частей.

Подкладной инструмент разделяется на три группы. Инструменты первой группы устанавливаются под молот или ручник; инструменты второй и третьей групп устанавливаются на наковальню.

Весь подкладной инструмент первой группы, а также «верхники» из третьей группы имеют деревянные рукоятки из дерева, толстой проволоки или троса. Длина рукояток 500–600 мм. Следует отметить, что рукоятки подкладного инструмента забивают во всад головки и не расклинивают. Это делают для того, чтобы вибрация и удары не передавались через рукоятку руке кузнеца. Проволочную рукоятку закручивают вокруг головки в горячем состоянии, а рукоятку из троса вставляют во всад, расклинивают и приваривают электросваркой к головке инструмента.

К первой группе относятся: простые и фасонные кузнечные зубила, пробойники, гладилки и подбойники, раскатки и надавки (рис. 1.1.23).

Зубило кузнечное (рис. 1.1.23 а) предназначено для поперечной (п. 1) и продольной (п. 2) рубки заготовок в горячем или холодном состоянии. Головка зубила состоит из трех основных частей: верхней выпуклой поверхности, по которой наносятся удары молотом, средней части с отверстием – всадом для установки рукоятки и ножа – основной части, которая осуществляет разделение металла. Угол заточки ножа для холодной рубки составляет 45–90°, а для горячей – 15–30°. Для изготовления зубила применяются высокоуглеродистые стали У7, У8, легированные 6ХС и углеродистые стали 45, 50.

По форме ножа зубила разделяются на три вида: с прямым ножом (п. 1, 2), с ножом, имеющим кривизну в горизонтальной плоскости (п. 3), и с ножом, имеющим кривизну в двух плоскостях (п. 4).

Зубила с прямым ножом используют для поперечной и продольной рубки. Нож зубила для поперечной рубки расположен параллельно оси рукоятки, а нож зубила для продольной рубки – перпендикулярно к ней.

Односторонняя заточка зубила применяется в том случае, когда требуется получить изделие с прямым торцом, т. е. без уклона, а если допускается уклон или нужно сделать фаску, то применяется зубило с двусторонней заточкой.

Зубила с радиусным ножом применяются для вырубки из листового материала различных радиусных элементов, типа цветов, акантовых листьев и т. п.

Фасонные зубила с двумя радиусами кривизны ножа применяются для вырубки из листовых заготовок криволинейных контуров. В зависимости от размеров изделий и вырубаемых рисунков необходимо применять и различные по размерам зубила. Для нанесения различных орнаментов на изделия методом насечки используются зубила как с острой, так и с притупленной режущей кромкой.

При работе зубилом под заготовку необходимо подкладывать прокладку из железного или медного листа – это предохранит лицо наковальни от повреждения, а лезвие ножа зубила – от затупления. Кроме того, отрубать заготовки можно на специальной незакаленной площадке наковальни, которая располагается в основании конического рога. Следует иметь в виду, что первые и последние удары по зубилу при рубке заготовок должны быть легкими, чтобы при первом ударе зубило врезалось в заготовку, а при последнем отрубаемая часть не отлетела и не поранила кого-либо.

Пробойники (рис. 1.1.23 б) предназначены для пробивания отверстий и выдавливания углублений в поковках и листовых заготовках. Головка пробойника состоит из верхней части, по которой наносится удар молотом, средней части с отверстием – всадом для рукоятки и рабочей части – бородка. В зависимости от формы пробиваемых отверстий выбирают сечение бородка: круглое, овальное, квадратное, прямоугольное или фасонное. Сами бородки делаются конусными, что облегчает извлечение инструмента из заготовки и дает возможность получать отверстия различных размеров. Для различных размеров отверстий применяются разные по размерам сечения пробойники. Пробивка осуществляется следующим образом: заготовку укладывают на наковальню, а пробойник устанавливают над тем местом, где должно быть пробито отверстие, и по нему наносят удар. После этого заготовку переворачивают и удар наносят по тому же месту с противоположной стороны. В результате происходит двухстороннее уплотнение металла в зоне деформации. Последней операцией является выбивание этого уплотненного цилиндрика, который называется «выдрой». В результате такой пробивки отверстие получается без заусенцев и правильной геометрической формы.

Материал пробойников – стали 40, 45, У7, 6ХС, твердость рабочей части HRC 45–50 на длине 3–4 мм, а твердость верхней части головки HRC 40–45 единиц.

Для пробивки отверстий в более толстых кованых заготовках применяются прошивни и специальные пуансоны (рис. 1.1.23 в), которые отличаются от пробойников тем, что не имеют рукояток и удерживаются клещами. Овальные отверстия в головках молотков или кувалд, как отмечалось выше, имеют двустороннюю конусность, которая образуется при пробивке отверстия с помощью овально-конических прошивней (п. 5). Вначале отверстие продавливают с одной стороны заготовки, а затем ее переворачивают на 180° и прошивают отверстие с другой стороны. Аналогичным образом овально-цилиндрическими прошивнями (п. 6) прошивают овально-цилиндрические отверстия. В головках подкладного инструмента – гладилках, пробойниках, раскатках и т. п. всад делается овально-цилидрическим.

В кузнечной практике для облегчения извлечения прошивня из пробиваемого отверстия в предварительно намеченное углубление подсыпают немного мелкого угля, и газы, возникающие при прошивке, способствуют выталкиванию инструмента.

Гладилки (рис. 1.1.23 г) предназначены для выравнивания неровностей на поверхности поковки после обработки ее молотом. Гладилки бывают с плоскими (п. 7, 8, 9) и полукруглыми (п. 10) рабочими поверхностями различных размеров и форм. Для выравнивания больших плоскостей применяют гладилки с квадратной рабочей поверхностью больших размеров, примерно 100 × 100 мм, а для выравнивания небольших поверхностей – гладилки с квадратной поверхностью размером 50 × 50 мм или с прямоугольной поверхностью. Гладилки с цилиндрической поверхностью применяются для выравнивания галтелей и радиусных поверхностей. Приэтом для различных цилиндрических форм необходимо использовать гладилки соответствующего радиуса. Материал гладилок – стали 40, 45, 50. Твердость рабочей поверхности HRC 40–50, а твердость верхней части головки HRC 30–40.

Раскатки (надавки) (рис. 1.1.23 д) служат для ускорения раздачи металла вдоль или поперек оси, а также для выбивания цилиндрических пазов на заготовках.

Подкладной инструмент второй группы – это подсечки, конусные оправки, различные вилки, уклоны и другие приспособления для специальной ковки (рис. 1.1.24), имеют хвостовик квадратного сечения, который вставляется в соответствующее гнездо основной наковальни.

Подсечки (п. 1) предназначены для рубки заготовок или отрубания ее частей при помощи ручника. Кузнец накладывает заготовку на лезвие подсечки и, ударяя по ней сверху ручником, отрубает необходимую часть. При этом следует помнить, что рубку заготовки нельзя доводить до конца, чтобы не испортить лезвие подсечки. Поэтому проводят глубокую подрубку заготовки, а окончательное отделение части заготовки производят на краю наковальни легким ударом ручника. Материал подсечки – сталь 50, 40X, У7-У8 с твердостью рабочей поверхности HRC 50–55, с глубиной закалки лезвия 3–4 мм. Угол заточки лезвия 45–60°.

Конусные оправки (п. 2) применяют для расширения отверстий в поковке, раздачи колец и выполнения определенных гибочных операций.

Вилки (п. 3) предназначены для гибки заготовок под углом, по окружности или по спирали. Кроме того, к подкладным инструментам второй группы относятся различные оправки для ковки уклонов (п. 4), гибки (п.5), кузнечной сварки звеньев цепи (п. 6) и гибки петель из листового материала (п. 7).

Парный подкладной инструмент третьей группы используется для повышения производительности труда кузнецов и улучшения форм поковки. Инструмент состоит из двух частей. Нижняя хвостовиком квадратного сечения вставляется в квадратное отверстие основной наковальни, верхняя имеет рукоятку для держания. К этой группе относятся обжимки, подбойки, гвоздильни и специальные плиты-формы (рис. 1.1.25).

Обжимки (рис. 1.1.25 а, 1–3) придают предварительно откованной заготовке правильную цилиндрическую, прямоугольную или многогранную форму, подбойки (п. 4) предназначены для продольной или поперечной раздачи металла. В зависимости от назначения используются подбойки с различными радиусами рабочей части (8–30 мм).

Материал обжимок и подбоек – стали 45, 50, У7. Твердость рабочих частей HRC 45–50, а верхней ударяемой части HRC 30–40.

К этой же группе можно отнести различные типы гвоздилен (рис. 1.1.25 б). Гвоздильня предназначена для высадки головок различной формы гвоздей, болтов и заклепок и представляет собой определенную форму или плиту со сквозными отверстиями.

Гвоздильни изготовляют ковкой из сталей 45, У7, У7А и термообработкой доводят до твердости HRC 45–50.

К подкладному инструменту этой же группы относится и массивная стальная плита-форма (рис. 1.1.25 в) размером 300 × 400 мм и высотой 150–200 мм, по четырем боковым граням которой имеются пазы разнообразной формы и величины: полукруглые, треугольные, четырехугольные и т. п. На торцовых поверхностях этой плиты имеются сквозные круглые, квадратные, треугольные и фасонные отверстия различных размеров. На этих формах можно производить пробивку и вытяжку, а на боковых гранях – обжимку заготовок и гибку изделий из листовых материалов.

К захватывающим инструментам относятся клещи различных видов (рис. 1.1.26), которые используют для вынимания нагретых заготовок из горна и удерживания их во время ковки. Клещи состоят из двух рукояток (п. 1), соединенных между собой заклепкой (п. 3). Передняя головная часть клещей с губками (п. 4) предназначена для захвата заготовок (п.5). Для облегчения труда кузнеца кузнечные клещи должны быть легкими, с пружинящими рукоятками, а для надежного удержания поковок во время работы рукоятки клещей могут стягиваться специальным кольцом – шпандырем (п. 2). По форме губок клещи делятся на продольные (п. 7–10, 13–17), поперечные (п. 11, 12, 18), продольно-поперечные (п. 20, 21) и специальные (п. 19).

Длина кузнечных клещей составляет 300–700 мм, материал – стали 15, 20, 25.

Если имеющиеся клещи не плотно захватывают заготовку, то необходимо подогнать губки. Для этого губки клещей нагревают в горне и, зажав ими заготовку, обжимают их.

Правильно подобранные клещи значительно повышают производительность труда и снижают травматизм. Поэтому у кузнецов ручной ковки всегда большой набор различных клещей. На фото 1.1.12 показаны рабочие клещи автора.

К зажимным инструментам относятся стуловые тиски (рис. 1.1.27) и различные струбцины, которые применяют для зажимания нагретых и холодных заготовок перед гибкой осадкой, высадкой и другими операциями.

Стуловые тиски состоят из неподвижной массивной губки (п. 1), к которой прикреплены крепежная планка (п. 2) и нижний стержень (п.3). Подвижная губка (п. 9), соединенная шарниром (п. 5) с неподвижной губкой, отводится назад пружиной (п. 8), а зажимание заготовок осуществляется рукояткой (п. 7), которая вращает винт (п. 10), проходящий через гайку (п. 11). Для направления подвижной губки имеются две накладки-щечки (п. 6), жестко соединенные заклепками (п.4) с неподвижной губкой.

Крепятся стуловые тиски на основной опоре слесарного верстака или на отдельном стуле – массивном бревне, хорошо закрепленном в полу кузницы при помощи больших шурупов. Верхний уровень губок находится на высоте 900–1000 мм от уровня пола. Для большей жесткости нижний стержень (п. 3) крепится к стойке или стулу.

Стуловые тиски отливаются из сталей 35Л, 45Л или отковываются из сталей Ст. 25–45.

Контрольно-мерительный инструмент (рис. 1.1.28) предназначен для измерения заготовок и поковок как в процессе ковки, так и после окончательной обработки и охлаждения. Весь контрольно-мерительный инструмент можно разделить на универсальный и специальный кузнечный инструмент.

К универсальному мерительному инструменту относится стальная линейка для измерения линейных размеров. В зависимости от измеряемой длины применяются линейки длиной 250, 500 и 1000 мм. Стальной металлический метр используется для тех же целей, что и линейка, но для компактности он состоит из отдельных звеньев, соединенных шарнирно. Погрешность измерения линейкой и метром составляет 0,5 мм.

Штангенциркуль (рис. 1.1.28 а) предназначен для измерения линейных размеров (наружных и внутренних), в том числе диаметров заготовок и поковок при помощи больших (п. 11, 12) и малых губок (п. 1, 2), а также глубиномера (п. 7). Подвижная губка (п. 4) перемещается при нажатии пальцем на выступ (п.9), а ее прижим к линейке (п. 6) осуществляется при помощи плоской пружины (п. 5). Фиксируют губку винтом (п. 3). Погрешность измерения штангенциркулем составляет 0,1 мм. Десятые доли миллиметра определяются при помощи шкалы-нониуса (п. 10).

Угольники и угломеры используют для измерения или контроля угловых размеров. Наиболее широко в кузнечном деле применяются угольники с постоянными углами, равными 90, 60 и 30°.

При точных работах и особенно при слесарных доработках используют универсальный угломер.

Кронциркулями и нутромерами (рис. 1.1.28 б) измеряют наружные и внутренние линейные размеры и диаметры заготовок и поковок. Некоторые типы кронциркулей и нутромеров оснащены измерительными шкалами (п. 13 правая часть), но большинство применяются для измерения размеров поковки во время ковки путем предварительной настройки по линейке на определенные размеры. Для точности определения размеров и надежности в работе на нутромерах (п. 14, 15), а иногда и на кронциркулях (п. 16, 17) устанавливаются регулировочные винты.

Для большей универсальности и повышения производительности труда кронциркули изготавливаются двойными, тройными или многоразмерными.

К специальному кузнечному мерительному инструменту (рис. 1.1.29) относятся и усадочные проволочные шаблоны (п. 1, 2), предназначенные для измерения нагретых заготовок в процессе ковки. Шаблоны имеют специальные выточки (Δ), предназначенные для компенсации размеров длины заготовки в связи с усадкой металла при охлаждении.

По этому шаблону устанавливают кронциркули, нутромеры и прутковые шаблоны для измерения и контроля нагретых заготовок и поковок.

Кузнечные шаблоны и калибры (п. 3–7) применяются для контроля размеров путем наложения на поковку или заготовку во время и после окончания ковки. Шаблоны и калибры обычно изготовляются из прутков и листовой стали 30, 40Х.

Вспомогательный кузнечный инструмент (рис. 1.1.30) предназначен для ухода за горном.

Угольная лопатка (п. 4) используется для подсыпания угля в горн и очистки от шлака и других продуктов горения горнового очага. Совочек лопатки делается из стального листа толщиной 1–2 мм, а рукоятка из прутка диаметром 12–16 мм.

Кочерга (п. 1) применяется для подгребания угля к очагу во время горения и очистки горнового гнезда от шлака. Изготовляется она из пруткового материала диаметром 12–16 мм, а конец ее расковывается до ширины 20–40 мм.

Пика (п. 2) применяется для пробивания корки спекшегося слоя угля и также изготовляется из стального прутка диаметром 10–16 мм.

Метелка (п. 6) предназначена для очистки горна от мелкой угольной и шлаковой пыли и мусора. В качестве основы метелки применяется стальная проволока, а ручку делают из стального прутка.

Брызгало (п. 3) предназначено для смачивания угля при спекании купола (шапки) над очагом. Для изготовления брызгала используется пруток диаметром 10–16 мм. С одной стороны делается рукоятка, а с другой – ушко, в которое вставляется пакля, мочало или пук соломы.

Щипцы пинцетного типа (п. 5) применяются для укладки в горн крупных кусков угля и извлечения спекшегося шлака. Однако кузнецы часто используют для этих целей кузнечные клещи.

Длина рукояток вспомогательного кузнечного инструмента обычно составляет 500–700 мм и зависит от размеров стола горна, расположения в нем очага и других параметров.

Необходимо отметить, что вспомогательный инструмент обычно располагается на столе горна, а рабочий инструмент – на специальном столе в непосредственной близости от рабочего места кузнеца. Высота стола составляет 500–600 мм от уровня пола. Кузнечные клещи обычно размещаются на специальных вешалках на стене или на полу (п. 7). Для охлаждения клещей (п.8) кузнецы приспосабливают корытце (п.9) с водой.

Кроме основного и вспомогательного инструмента в кузнице всегда размещаются ящик для сухого песка, емкости для воды, ларь для угля, стеллажи для хранения инструмента и металла и т. п.

Кузницы

По мере развития кузнечного дела совершенствовались и здания кузниц. Если первые кузнецы работали под открытым небом или в лучшем случае в шалаше или землянке, то начиная с XIV–XV вв. для них начинают строить специальные помещения. В зависимости от имеющегося материала и возможностей кузнеца их возводили из самана, прутьев, бревен, камня, кирпича или другого строительного материала. Для предохранения стен от возгорания, а также для дополнительного утепления стены кузниц обмазывались глиной или штукатурились. Высота стен обычно не превышала 2–2,5 м.

По размерам в плане здания кузниц делались от 2 × 3 м до 10 × 15 м. Потолков обычно не было. Крыши были одно-, двух– или четырехскатными и покрывались дерном, соломой, досками, дранкой, черепицей, шифером или железом. Ворота в кузнице были широкими, чтобы могла проехать телега, а дверь – одностворчатой в одной из половинок ворот. Доски для ворот подбирались довольно толстыми (30–40 мм) и навешивались с помощью кованых петель – жиковин. Снаружи они обычно обивались железным листом и укреплялись различными металлическими накладками. В теплое время года ворота кузницы обычно были открыты. Напротив ворот внутри кузницы располагались горны с мехами; в центре стояла наковальня. В стороне, под небольшим оконцем, размещался верстак со стуловыми тисками, рядом – точило и сверлильный станок.

Одними из наиболее древних кузниц на территории нашей страны, обнаруженных археологами, были кузницы Славянского городища IX–X вв. на р. Воронеж. Типичная кузница была полуземлянкой размером в плане 3,5 × 3,7 м. Стена и крыша были из прутьев, обмазанных глиной. В центре находился круглый очаг диаметром около 1 м, высота его была не более 0,2 м. Дым выходил через отверстие в крыше.

Журнал «Кустарная промышленность России» отмечал, что «в России в основном кузницы деревянные, в лучшем случае стены были сложены из камня, а также могли быть плетеными, с последующей обмазкой глиной. А крыши были дощатыми, соломенными и даже дерновыми. Размеры в плане от 20 до 150 кв. аршин. Высота постели горна 1¹/₄–1 аршин».

Рассмотрим некоторые особенности сельских кузниц.

В сельской кузнице горн обычно располагался напротив ворот и был сложен из кирпича на бутовом основании, а очаг выложен из огнеупорной глины. Воздух в горн подавался мехами, расположенными слева от горна. Между очагом и мехами устраивалась вертикальная стенка (экран), в торце которой проделывали небольшие углубления – печурки размером 200 × 200 × 300 мм, в них хранился мелкий подкладной инструмент. Рядом с горном ставили ведро с песком и бочонок с водой для закалки изделий и охлаждения инструмента. Над очагом подвешивали металлический зонт для вытяжки газов. Горновой инструмент – кочерга, лопатка для угля, метелка и т. п. – находился справа от кузнеца на поверхности горна, а кузнечные клещи и некоторый подкладной инструмент – слева на специальной вешалке. Массивная наковальня устанавливалась на деревянном стуле в центре кузницы на расстоянии 1,5 м от горна. В углу кузницы имелся короб для хранения угля.

Снаружи кузницы устанавливался навес для хранения угля, дров и других материалов, станок для ковки лошадей, точильный камень и массивный круглый камень (жернов) для обтяжки колес.

Народные кузницы Узбекистана (рис. 1.1.31) обычно имеют небольшие помещения размером в плане 2 × 3 м, с легкими стенками и навесом. Горн (п. 2) закрытый, в виде печи, сложен из камня и обмазан глиной. Подача воздуха осуществляется с помощью мехов (п.6), установленных на стойке (п. 5), приводимых в действие коромыслом (п. 3) с рукояткой. Кузнечный инструмент подвешивается на специальной вешалке (п. 4) в непосредственной близости от горна. В последнее время горны работают от вентиляторов. Рядом с горном устанавливается столик или скамья для хранения инструмента (п. 1), в углу свален уголь. Наковальня, как во всех кузницах, занимает центральное место. Формы наковален, шпераков (п. 8, 9) и молотков (п. 7) своеобразны и напоминают формы инструмента древних времен.

Кузнецы-медники обычно работают сидя, поэтому их горны размещаются на небольшом возвышении от пола (рис. 1.1.32). Подача воздуха в горн (п. 1) осуществляется клинчатыми мехами (п. 5), установленными на стойке (п. 4), а «голова» мехов (п. 2) с соплом удерживается на специальной подставке около горна. Для ножного привода мехов используется педаль (п. 6). При изготовлении разнообразных изделий из листовой меди или латуни кузнецы применяют разнообразные по форме и массе молотки, наковальни (п.7) и специальные оправки – стойны (п. 8, 9), которые вбиваются прямо в землю. На горне кузнецы-медники нагревают и отжигают металл и инструмент перед пайкой, здесь же лудят посуду.

Одним из замечательных архитектурно-строительных памятников XVIII в. является комплекс белокаменных Старицких кузниц в Тверской области. С 1982 по 1987 г. Старицкая архитектурно-археологическая экспедиция (руководитель М. Г. Левин) совместно с Музеем кузнечной науки и техники ЦП НТО Машпром проводила исследования по изучению кузнечных промыслов Тверской области, и Старицких кузниц в частности.

В конце XVIII в., по архивным данным, кузнецы г. Старицы перерабатывали до 1250 пудов железа в год. Большинство кузниц располагалось в подножии вала Нового городища (фото 1.1.13). Строились кузницы следующим образом: в откосе вала выкапывалась прямоугольная пещера, затем из тесаного белого камня выкладывались боковые стены и цилиндрический свод, пол, передняя и задняя стены. Сверху свод «проливался» раствором извести, закрывался для гидроизоляции слоем глины и засыпался землей. Из белого камня выкладывались и стенки горна. Средняя часть горна (рис. 1.1.33 б) забивалась землей, щебнем, глиной с песком. У левой стенки – экрана делалось горновое гнездо, устанавливалась фурма (п. 20) и за экраном – мехи (п.1). Зонтов над горнами обычно не делали, а дым выходил через специальное отверстие в своде. Размещение оборудования показано на рис. 1.1.33. Горн размещался справа от входа в непосредственной близости от ворот, так как основное освещение было естественное, а окон в кузницах не было. Слева от входа обычно располагался небольшой верстак (п.11) со стуловыми тисками (п.10). Ворота кузницы были массивными двустворчатыми, с коваными жиковинами, рукоятками и замками. Рядом с кузницей часто укладывались большие камни для ошиновки колес (п.8) и ставились столбы с кольцами для привязывания лошадей при ковке (п.5).

В некоторых Старицких кузницах работали медники, которые изготовляли различные виды посуды, чинили и лудили самовары. Для медницких работ в центре кузницы делался невысокий очаг с центральным дутьем, кузнецы работали сидя и мех качали ногой, так как руки были заняты.

В конце XVIII в. начинается широкое строительство городских кузниц из кирпича или камня. Часто под одной крышей размещались две-три кузницы. Работали в этих кузницах обычно «полные кузнецы», т. е. кузнец с двумя или тремя молотобойцами, и выполняли они довольно сложные кузнечные работы: ковали оси для экипажей, подковывали лошадей, изготовляли массивные связи длиной 10–15 м для строительства домов. Планировка небольшого участка для ручной ковки на одну наковальню показана на рис. 1.1.34. Площадь участка 6,2 × 6,7 м. У стены напротив входа располагается горн (п. 2) с вентилятором (п. 1). На расстоянии 1,5–2 м от горна устанавливается наковальня (п. 5). Наковальню следует располагать так, чтобы ее рог находился слева от кузнеца, когда он стоит спиной к горну. Вокруг наковальни должно быть достаточно свободного места для работы молотобойца. Рядом с наковальней стоит бачок (п. 4) с водой для охлаждения кузнечного инструмента и закалки изделий. Кузнечный инструмент размещается на металлическом столике (п.3) с двумя полками. Верхняя полка предназначена для часто используемого инструмента – молотков, зубил, клещей и т. д., нижняя – для инструмента, применяемого реже. Для удобства работы кузнец кладет инструмент на столик так, чтобы рукоятки его выступали за край столика.

Запасной инструмент и инструмент, редко используемый, хранят в шкафу (п. 6), в котором имеются специальные полки и крючки. Для заточки инструмента и других работ применяют точило (п. 7). В углу около горна устанавливают ящик (п. 10) для хранения угля. У стенки размещают стуловые кузнечные тиски (п. 9), на которых производят высадку, гибку, закручивание. Рядом устанавливают слесарный верстак (п. 8). В удобном месте хранят сухой песок для засыпки мокрых мест на полу участка и тряпочные концы для обтирки инструмента и других целей.

Схема расположения основного и вспомогательного оборудования и инструмента на более крупном кузнечном участке показана на рис. 1.1.35. Вдоль боковой стены установлен горн на «два огня». Для размещения клещей на горне имеются две вешалки (п.8) – приваренные к горновому столу стальные скобы. Слева и справа от горна стоят бачки (п.6) с водой емкостью 30–40 л каждый. На расстоянии 1,5–2 м от горна установлены две наковальни (п. 1), а между ними столики (п.2), на которые кладут кузнечный инструмент. Расстояние между наковальнями должно быть не менее 2,5–3 м. Наждачное точило (п.9) располагают у стенки на достаточно большом расстоянии от наковален. Современные кузнечные участки оснащаются небольшими пневматическими молотами (п.10) с массой падающих частей 50, 75 или 100 кг.

Эти кузнечные участки обычно оснащаются передвижными ручными ножницами (п.11) для резки листового металла, прави́льной чугунной плитой (п.12) размером 1500 × 1000 мм, стуловыми тисками (п.13), слесарным верстаком, настольным сверлильным станком, сборочным столом, стеллажом (п.14) для заготовок, а иногда и механической ножовкой для отрезания мерных заготовок из проката. Над горном для отвода дыма и газов устанавливается вытяжной зонт (п. 7).

В некоторых случаях для повышения эффективности вытягивания газов зонт делается регулируемым по высоте или снабжается дополнительными опускающимися закрылками.

Кузнечный участок небольших ремонтных мастерских показан на рис. 1.1.36. Расстояние от горна (п. 1) до стены составляет 0,8 м, между горном и нагревательной печью (п.2) – 1,5 м, наковальней (п. 6) и горном – 1,5 м, нагревательной печью и молотом (п.4) – 1,5 м и трансформатором (п.3) – 0,8 м, от горна до закалочной ванны (п.7) – 1 м, от ковочного молота до смежного оборудования (п.5) – 1,5 м и до стены – 2,5 м.

При организации кузнечного и термического участков в одном помещении оборудование располагается, как показано на рис. 1.1.37. Пневматический молот (п. 1) располагается в центре кузницы, стеллаж (п.2), трансформатор (п. 3) и электропечь (п.4) – у правой стены от молота; верстак (п. 9) и стеллаж для изделий (п. 10) – у стены за молотом; сверлильный станок (п.8) и стеллаж для изделий (п.7) – слева от молота; наковальня (п. 5) и закалочные ванны (п.6) – перед молотом.

Кузнечно-слесарная мастерская автора размещается в деревянном строении площадью 6×6 м с односкатной крышей (фото 1.1.14). Внутри два помещения: сама кузница и кабинет для творческой работы и отдыха. На фото 1.1.15 показан интерьер кузницы: экспонаты кованых старинных изделий (фото 1.1.15 а), рабочий участок кузницы – виден угол горна, стуловые тиски, вешалка для молотков и столик для подкладного инструмента (фото 1.1.15 б). На стене – современные кузнечные изделия и полуфабрикаты. Рабочая наковальня – переносная, установлена на чурбане и, когда не используется, стоит у стены (на фото не видно).

В кузнице Евгения Машкова в «Русском подворье» в Измайлове были изготовлены уникальные кованые двери (фото 1.1.16), сказочные не только по оформлению, но и по технике исполнения.

На фото 1.1.17 кузнец Валентин Политковский – один из создателей Кузнечного музея в подмосковной Салтыковке и организатор кружка юных кузнецов – демонстрирует изделия из музея.

Архитектор А. Харькова – один из главных разработчиков Парка кузнецов – выполнила на срезе сучка дерева оригинальный «портрет» дома-музея (фото 1.1.18).

Вообще образ кузнеца во все времена был настолько колоритен, что многие великие скульпторы и художники делали его героем своих произведений. Всем известна скульптура В. Мухиной «Рабочий и колхозница» (фото 1.1.19), которую недавно отреставрировали в фирме «Биор» под руководством скульптора и главного реставратора Вадима Церковникова, установили на постаменте высотой 34,5 м. А высота скульптуры равна 24 м, таким образом символ СССР «Серп и Молот» виден с многих точек Москвы.

Другая уникальная скульптурная кузнечная композиция – «Перекуем мечи на орала» Евгения Викторовича Вучетича (фото 1.1.20), величайшего скульптора современности, создавшего ансамбль на Мамаевом кургане в Волгограде, – установлена у здания нового корпуса Третьяковской галереи, рядом с Центральным домом художника на Крымском валу.

На Раушской набережной на воротах бывшего завода пожарного оборудования установлены уникальные чугунные скульптуры «Кузнец» (фото 1.1.21) и «Литейщик», которые были отлиты на этом же заводе вначале XX в.

На фронтоне Политехнического музея, созданного в 1872 г. на основе первой в России политехнической выставки, можно увидеть символическую картину свободного труда с кузнецом на переднем плане и с пахарем немного в глубине.

Одежда кузнеца состоит из куртки, сшитой из плотной хлопчатобумажной ткани, брюк, ботинок или сапог, брезентовых или кожаных рукавиц, фартука и головного убора – шляпы, кепки, косынки (банданы) или просто лобной повязки. При этом надо помнить, что ботинки и сапоги должны иметь толстую кожаную подошву, а брюки – закрывать верх обуви. Куртка должна быть ниже талии и перекрывать пояс брюк. Нижних карманов на куртке лучше не делать. Все эти предосторожности нужны для того, чтобы уголек, окалина или кусочек раскаленного металла не попал в обувь, брюки, карман куртки или фартука. Сам фартук шьется из плотного брезента или из мягкой кожи. Спереди в районе живота делается большой карман для инструмента, а слева вверху – для карандаша, чертилки и т. п.

Кузнечное оборудование. По мере развития общества металл занимает все большее значение в деятельности человека. Возникает необходимость изготовлять из металла изделия и детали большой массы. Однако отковать эти детали при помощи ручных молотов уже не представляется возможным, и начинаются поиски «новых видов энергии и оборудования».

В V в. индийские мастера при ковке крупных изделий применяли тяжелые камни, которые поднимали несколько человек (рис. 1.1.38). Позднее тяжелые каменные или металлические бабы поднимали ремнем через блок (рис. 1.1.39), когда ремень отпускали, баба падала и деформировала горячий металл или дробила камни.

Начиная с XIV в. для привода различных машин и механизмов применяют водоналивные или, как их называли, водяные колеса. Первоначально они применялись для привода водяных мельниц, и строили их мастера-самоучки, талантливые изобретатели. Эти водяные колеса в зависимости от формы русла реки и мощности потока делались трех типов: верхнего боя (наливные), среднего боя и нижнего боя (подливные).

С XVI в. в России начинают строить «мельницы железцовые», т. е. использовать водяные колеса для молотов, обрабатывающих железо. Известно, что первый молот с водяным колесом для ковки железа – «самоков» – был установлен на р. Лахоме (близ р. Вычегды). Все работы по строительству плотин, водяных колес и самих молотов производили кузнецы без каких-либо чертежей и расчетов. Всю необходимую технологическую документацию мастер хранил в памяти, а секреты строительства передавались только самым близким людям.

Применение водяного колеса позволило создать механический рычажный молот, толчейное устройство, сверлильные и расточные станки и другие устройства с зубчатыми и цевочными передачами между вращающимися осями, в том числе пересекающимися под прямым углом.

В России на металлургических и железоделательных заводах наиболее широко использовался хвостовой молот, у которого мотовище продолжалось за ось вращения, образуя хвост. Молот поднимался под действием кулаков, сидящих на боевом валу. При сходе кулака с «хвоста» молот под действием кулака падал, деформируя заготовку, лежащую на наковальне. Сама наковальня устанавливалась на массивном деревянном (позднее металлическом) стуле-шаботе.

Для повышения эффективности удара в конструкциях хвостового молота использовалась деревянная упругая доска – отбой, которая пружинила и способствовала увеличению скорости опускания головы.

Хвостовые молоты совершали 30–200 ударов в минуту, а вес падающих частей (головы) достигал 20 пудов и более. Они использовались для всевозможных работ – от протяжки мелкосортного железа до ковки тяжелых якорей. Интересно отметить, что небольшой молот с головой массой 80 кг заменял 25–30 молотобойцев.

У некоторых народностей применялись очень простые молоты с ручным или ножным приводом. На упругом деревянном стержне подвешивался на канате тяжелый шар-баба. Раскачивая его (рукой или ногой), производили удар, а вверх баба поднималась вследствие упругости стержня. На рис. 1.1.40 представлены конструкции древних молотов с ручным приводом, а на рис. 1.1.41 показаны молоты с ножным управлением. В конструкции (а) удар молота получается в результате собственного веса бабы при отпущенной ножной педали, а подъем – при помощи нажатия на педаль и за счет жесткости верхнего упругого стержня. В конструкции (б) удар производится при нажатии на педаль.

На рис. 1.1.42 показан небольшой по размерам молот с ножным приводом, а на рис. 1.1.43 – оригинальная конструкция самодельного молота с ножным приводом.

В 2008 г. в ГУМе устроили уникальную выставку, на которой были представлены многочисленные модели всевозможных изделий, сделанных по чертежам выдающегося инженера, мыслителя и художника XVI в. Леонардо да Винчи. Среди этих моделей был и эксцентриковой молот с ручным приводом, который возможно сделать своими руками.

Необходимо отметить, что при работе «в одну руку» многие кузнецы чувствуют, что им не хватает рук для одновременного держания молотка, заготовки и подкладного инструмента. Можно посоветовать способ, которым пользовались кузнецы-серповики при зубрении серпов. Заготовка (рис. 1.1.44, п. 1), вынутая из горна, подсовывается под кольцо из троса (п.5), которое под действием ножной педали (п. 4) прижимает ее к наковальне (п.2), установленной на подставке (п.3). В результате этого левая рука кузнеца освобождается от клещей, удерживающих заготовку, и может держать необходимый подкладной инструмент (зубило, гладилку и т. п.). Известный в Западной Европе кузнец и создатель уникальной кузнечной школы Альфред Хаберманн предложил для удержания заготовки на наковальне специальный прижим, вставляемый в наковальню (Фото 1.1.21).

В современных условиях, когда кузнецу приходится работать без молотобойцев, лучший помощник – пневматический молот.

Такой молот (рис. 1.1.45) состоит из рабочего цилиндра (п.8) с поршнем (п.7), штоком (п.6) и верхним бойком (п.5); компрессорного цилиндра (п.13) с поршнем (п.12); привода компрессорного цилиндра, состоящего из электродвигателя (п.18), ременной передачи (п.17), редуктора (п.16), кривошипного вала (п.15) и шатуна (п.14). Рабочий и компрессорный цилиндры соединены друг с другом верхним и нижним воздушными каналами с кранами управления (п.9–11). Краны поворачиваются с помощью рукоятки управления.

На молотах с массой падающих частей до 250 кг дополнительно к ручному управлению устанавливается педаль для ножного управления. Нижний боек (п.4) крепится к шаботу (п.2), установленному на фундаменте на деревянных брусьях (п.1). Детали молота крепятся в литой чугунной станине (п.19), а шабот фиксируется в окне станины с помощью деревянных клиньев (п.3). Принцип действия молота следующий. В исходном положении поршень (п. 7) занимает крайнее нижнее положение, поршень компрессора – крайнее верхнее. Верхний боек (п. 5) лежит на нижнем или на заготовке. При включении электродвигателя кривошипный вал (п. 15) начинает поворачиваться и перемещать поршень (п.12) компрессорного цилиндра вниз. Под поршнем компрессора воздух сжимается, через канал в нижнем кране (п. 9) попадает в нижнюю часть рабочего цилиндра и давит снизу вверх на рабочий поршень. В этот момент верхняя полость рабочего цилиндра через краны (п.10) и (п.11) соединяется с атмосферой, и, так как в нем нет избыточного давления, рабочий поршень начинает подниматься вверх. Когда поршень поднимается вверх, то над поршнем создается повышенное давление и подвижные части молота с ускорением двигаются вниз и наносят удары по заготовке.

Рассмотрим основные режимы работы пневматического молота: удержание бойка в верхнем положении, единичные удары, прижим заготовки к нижнему бойку, автоматические удары и холостой ход.

Удержание бойка в верхнем положении: рукоятка (п. 21) (рис. 1.1.45) ставится в положение I, рукоятка (п. 20) – в положение II. При этом ножная педаль (п. 22) будет находиться в горизонтальном положении. При этом верхние полости обеих цилиндров соединяются с атмосферой, а нижние друг с другом. Сжатый воздух из нижней полости компрессора постоянно поступает в нижнюю полость рабочего цилиндра, что и удерживает подвижные части молота в верхнем положении. Единичные удары: рукоятку (п. 20) ставят в положение I или II, а рукоятку (п. 21) быстро переводят из положения I в положение II и сразу же возвращают обратно. После удара боек снова поднимается вверх и остается в этом положении пока рукоятка (п. 21) находится в положении I.

Прижим заготовки: рукоятку (п. 20) ставят в положение I, рукоятку (п. 21) – в положение III. В этом положении верхняя полость компрессора и нижняя полость рабочего цилиндра соединяются с атмосферой, а сжатый воздух из нижней полости компрессора через специальные каналы постоянно подается в верхнюю полость, что обеспечивает прижим поковки между бойками. Избыточный сжатый воздух выбрасывается в атмосферу через предохранительный клапан, установленный в верхней полости рабочего цилиндра. Автоматические удары: рукоятку (п. 20) ставят в положение I или в положение II. При этом положении рукояток средний кран закрывает выход воздуха в атмосферу, верхний кран соединяет верхние полости цилиндров, а нижний – нижние. Силу ударов бойка при этом режиме работы регулируют рукояткой (п. 21); чем ближе рукоятка к положению II, тем сильнее удары. Холостой ход: рукоятки (п. 20) и (п. 21) ставят в положение I. При холостом ходе верхняя и нижняя полости компрессорного цилиндра соединяются с атмосферой и воздух без сопротивления постоянно выбрасывается наружу. Такой режим работы молота предохраняет компрессор от перегрева во время длительных пауз в работе. При холостом ходе верхний боек под действием своей тяжести опускается вниз и лежит на нижнем бойке. Перед включением электродвигателя ручки обязательно следует устанавливать на режим «холостого хода», а перед выключением – на режим «удержания бойка в верхнем положении». После остановки двигателя подвижные части молота под действием силы тяжести медленно опускаются вниз на нижний боек.

Рассмотрим, какие кузницы для изготовления художественных изделий наиболее функциональны в настоящее время. Лучше всего, чтобы кузница размещались в отдельном кирпичном или железобетонном здании. Изготовления крупных художественных изделий, таких как ворота, высокие ограды, балконные решетки и др., требует большого рабочего пространства. Помещение должно иметь широкие въездные ворота, высокие потолки, пол, выложенный металлическими плитками, хорошую вентиляцию и освещение. Горн в такой кузнице должны иметь два очага с хорошим поддувом и вытяжкой. Размеры столешницы горна должен быть примерно 1,5 × 2,5 м, чтобы на ней можно было разместить крупногабаритный элемент будущего кованого изделия. Рядом с горном по центру кузницы размещается одна большая стационарная наковальня со столиком для инструмента. Другие наковальни меньших размеров могут быть переносными и в нерабочем состоянии находиться у стены. Недалеко от горна должны размещаться (стационарно) стуловые тиски. Рядом с горном размещаются вешалки для инструмента и полки для подкладного инструмента, сменных штампов и всевозможных приспособлений. Около горна размещаются емкости с водой для охлаждения инструмента, закалки и отпуска изделий, бачок с маслом для воронения изделий; а также ящики с песком, лари для небольшого количества угля и дров и пр. По технике безопасности предусматривается, чтобы уголь, дрова и другие горючие материалы хранились в отдельном помещении. Пневматический молот устанавливают недалеко от горна, и в 2-х метрах от стен кузницы. Вокруг молота должно быть свободное пространство, достаточное для работы и обслуживания. Кроме этого, в центре кузницы должна размещаться большая (1,5 × 2 м) правильная плита толщиной 30–50 мм для правки и сборки крупногабаритных изделий.

Вдоль стен около окон размещают слесарные стеллажи со сверлильными, отрезными и заточными станками. Если позволяет площадь, то в кузнице можно установить небольшой токарный станок, гидравлический пресс и другое оборудование для накатки рельефа, гибки и скручивания заготовок. Для сварочных, покрасочных, сушильных и других работ необходимо оборудовать отдельные помещения. Кроме этого, в кузнице необходимо предусмотреть раздевалки, душевые и комнаты отдыха.

План такой кузницы в масштабе (10 мм соответствует 1 метру) показан на рис. 1.1.46.

Кузница состоит из десяти участков: I – кузнечный, II – сварочный, III – чистки, IV – покраски и сушки, V – для складирования металла, VI – для складирования угля, VII – душевая, VIII – туалет, IX – раздевалка, X – компьютерная. Оборудование основное и вспомогательное: 1 – сушильный шкаф, 2 – камера для очистки дробью, 3 – сварочный пост, 4 – стеллаж для хранения кузнечного инструмента, 5 – сварочный агрегат, 6 – металл, 7 – пневматический молот, 8 – короб с углем, 9 – бачек с маслом, 10 – вентилятор, 11 – основная наковальня, 12 – горн с зонтом, 13 – ящик с песком, 14 – бачок с водой, 15 – малая наковальня, 16 – токарный станок, 17 – горизонтальный гидравлический пресс, 18 – стеллаж для инструмента, 19 – душ, 20 – унитаз, 21 – шкафчики для одежды, 22 – компьютер, 23 – диван, 24 – стеллаж для инструмента, 25 – установка для гибки, 26 – сверлильный станок, 27 – слесарный стол, 28 – тиски, 29 – ворота, 30 – правильная плита, 31 – отрезной станок, 32 – слесарный стол, 33 – точило, 34 – пресс-ножницы, 35 – стеллаж для инструмента, 36 – шкаф для одежды и инструмента, 37 – шкаф для спецодежды, 38 – шкаф для спецодежды и инструмента.

Установка молота на фундамент является очень ответственной операцией и должна проводиться опытными монтажниками. Размеры фундамента зависят от типоразмеров молотов, качества грунта, расположения уровня грунтовых вод и других местных условий. Так, молот с массой падающих частей (мпч) 80 кг устанавливается на бетонную подушку, толщиной 0,7 метра (рис. 1.1.47), а молот с мпч 160 кг устанавливаются на специальном бетонном фундаменте, армированном металлической сеткой. Размеры ямы под фундамент должны быть больше габаритных размеров основания молота на 500–800 мм, а центр молота, совпадающий с вертикальной осью рабочего цилиндра, должен располагаться на расстоянии 3700 мм от основных стен здания. При плотном грунте глубина фундамента обычно составляет 2000 мм. Для предупреждения массива фундамента от разрушения под действием ударов молота фундамент армируют в продольном и поперечном направлениях двумя рядами металлических сеток из стержней диаметром 8–10 мм с квадратными ячейками 15–20 мм. При заливке бетона необходимо оставлять колодцы глубиной 1450 мм и 450 мм для последующей установки крепежных шпилек для станины молота и для крепежных шпилек для электродвигателя, а также выемку для шабота (рис. 1.1.48). Для создания при работе молота эластичности на дно выемки шабота укладывают прокладку из толстого дубового бруса. Вначале устанавливают на деревянную прокладку шабот, проверяют горизонтальность нижнего бойка и высоту над уровнем пола. При этом необходимо следить, чтобы шабот располагался по центру отверстия в нижней части стойки молота, а рабочие и боковые грани верхнего и нижнего бойков полностью совпадали. После этого заливаются бетоном шпильки молота и электродвигателя. По окончании затвердевания цементного раствора производится затяжка фундаментных шпилек и закрепления шабота в отверстии станины при помощи дубовых клиньев. Контроль правильности взаимной установки шабота и станины по высоте производится с помощью специальной риски, нанесенной на штоке бабы молота. При положении бабы внизу, то есть когда верхний боек лежит на нижнем, риска не должна выходить ниже нижней кромки направляющей буксы. Для некоторой гарантии на случай осадки шабота или «подстрожки» бойков риска должна быть на 5–15 мм утоплена внутри буксы.

Совпадение риски с нижней кромкой направляющей буксы указывает на то, что внутри рабочего цилиндра между венцом поршня бабы и верхней кромкой направляющей буксы имеется зазор в 20–30 мм, исключающий перекрытие выпускного канала и возможности удара венца поршня бабы о направляющую буксу. Это нормальное положение бабы и отмечается риской. Если риска находится ниже нижней кромки направляющей буксы, значит, шабот установлен слишком низко и баба опустилась ниже нормального положения. Вследствие этого при работе молота венец поршня может удариться о направляющую буксу, что приведет к аварии молота. Чрезмерное утопание риски внутри направляющей буксы, указывает на то, что шабот установлен слишком высоко, это также нежелательно, так как вследствие этого ход бабы сократится и уменьшится энергия удара. Правильная установка молота по риске на бабе достигается путем уменьшения или увеличения толщины прокладки под шаботом. В процессе установки молота нельзя допускать, чтобы риска выступала из буксы больше, чем на 5–10 мм.

После того как шабот и станина молота установлены и выверены в горизонтальном и вертикальном направлениях, заливают фундаментные болты и нижнюю часть станины цементным раствором. По окончании затвердевания цементного раствора производится затяжка фундаментных болтов и закрепление шабота в отверстии станины дубовыми клиньями. В процессе работы клинья необходимо время от времени подтягивать, так как при работе молота их затяжка ослабевает.

Сборка рабочего цилиндра производится в следующем порядке. Сначала ставят на место направляющую буксу бабы и предварительно ее закрепляют. Затем в собранном виде, с надетыми поршневыми кольцами и бойком, бабу опускают в цилиндр в нижнее положение. Стыки поршневых колец не должны лежать на одной вертикали, а также против отверстий в стенках цилиндра.

Поставив бабу цилиндра на место, надо несколько раз поднять и опустить ее, добиваясь, чтобы оси направляющей буксы и бабы совпадали и чтобы баба свободно опускалась из верхнего положения в нижнее. После этого окончательно затягивают гайки шпилек, крепящих буксу бабы. Затем еще раз проверяют сборку на свободное опускание бабы в цилиндре от собственного веса. Если баба свободно, без остановки, плавно опускается вниз в цилиндре от собственного веса, то это показывает, что направляющая букса смонтирована без перекосов. Если же баба остановилась на какой-то высоте, не дойдя до нижнего положения, или опускается рывками, это означает, что букса бабы перекошена. Обнаруженный перекос необходимо устранить. Сборка рабочего цилиндра завершается установкой верхней крышки. Перед установкой крышки у молотов с верхним буфером следует проверить наличие и исправность шарикового клапана.

Сборка цилиндра компрессора начинается с направляющей буксы поршневого компрессора, которая является также нижней крышкой цилиндра. Букса вставляется в цилиндр заводом-изготовителем на плотной посадке; разборка ее может иметь место только при капитальном ремонте молота.

В цилиндр компрессора сверху вставляется поршень компрессора с надетыми кольцами и присоединенным к нему шатуном. Шатун соединяется с поршнем посредством пальца, закрепленного двумя пружинными кольцами, препятствующими осевому смещению пальца. Другой конец шатуна соединяется с нижней головкой, смонтированной на мотылевой шейке кривошипного вала, при помощи двух шатунных шпилек. После этого поршень ставится на место и закрепляется верхняя крышка компрессорного цилиндра.

При сборке шатуна с нижней головкой нельзя допускать установку между ними каких-либо прокладок, которые изменят расстояние и положение взаимодействующих частей кривошипно-шатунной передачи, отрегулированной при сборке молота на заводе-изготовителе. В процессе эксплуатации молота необходимо обязательно следить за состоянием шатунных шпилек и периодически подтягивать их, особенно в начальный период эксплуатации.

Установка кранов производится заводом-изготовителем по специальным рискам, нанесенным на торцах крана и их втулок. Риски располагаются на стороне, противоположной той, на которой устанавливаются рычаги управления. Рычаги управления надеваются на оси кранов и закрепляются штифтами. Таким путем достигается правильная установка всего механизма управления.

После окончания монтажа и установки молота его необходимо опробовать. Перед первым пуском необходимо тщательно осмотреть всю установку в целом и проверить крепление молота на фундаменте, установку и крепление электродвигателя, соединение его с пусковой аппаратурой и электросетью, установку и закрепление рычагов управления, состояние смазки трущихся поверхностей и т. п.

Пуск молота при первом опробовании производится в следующем порядке. Рычаги управления крайними кранами устанавливаются на цикл «прижим» – баба внизу, а средний кран в положение «открыт». Установка кранов в такое положение нужно для того, чтобы молот после пуска электродвигателя не наносил удары по нижнему бойку. До пуска электродвигателя необходимо вручную за приводной шкив молота повернуть кривошипный вал на 1–2 оборота, чтобы убедиться в отсутствии перетяжек, посторонних предметов и других причин, мешающих вращению кривошипного вала. Только после этого включают рубильник, нажимают кнопку «пуск» и электродвигатель запускается.

Если рычаги управления были поставлены в указанное выше положение, то после пуска электродвигателя баба останется свободно лежать на нижнем бойке и компрессор будет иметь холостой ход. Опробование на холостом ходу производится в течение 10–15 минут. Убедившись, что все узлы молота работают нормально (отсутствует повышенный шум, детали не греются), можно опробовать молот на ковке хорошо нагретой заготовки. При переходе на рабочий ход средний кран переводится в положение «закрыт». Поворот рукоятки управления на цикл «автоматические удары» делать плавно, нанося сначала легкие удары.

Для остановки молота следует рукоятку управления поставить на цикл «держание на весу» – «баба вверху», и тогда баба станет в верхнее положение. Затем нажатием кнопки «стоп» – выключают электродвигатель. После остановки двигателя баба должна плавно опуститься вниз под действием собственного веса. При опробовании молота необходимо следить за подачей смазки к трущимся поверхностям его деталей.

Бойки являются основным инструментом молота. Наиболее универсальными бойками являются плоские, с их помощью производятся практически все технологические операции, такие как протяжка, осадка и высадка, пробивка и пр. От их надежности и прочности зависит безопасность и качество. Бойки, рабочие сменные накладки и вкладыши к бойкам изготавливаются из сталей 50, 50Г, 40ХН, 5ХНВ, 5ХГМ и подвергаются термической обработке до твердости HRC 40–45 ед. Кромки бойков по периметру рабочей поверхности должны быть скруглены в соответствии с требованиями безопасности труда. Бойки перед работой рекомендуется подогревать до температуры 150–200 °C для обеспечения их высокой стойкости. Технологический инструмент, подвергаемый нагреву, следует периодически контролировать на твердость и при необходимости подвергать повторной термической обработке.

Нижний боек (п. 1) закрепляется в шаботной вставке (подушке) (п. 4) при помощи паза «ласточкин хвост» (рис. 1.1.49) и клина (п. 2), а от продольного перемещения – сухарем (п. 3). Подушка также крепится к шаботу при помощи «ласточкина хвоста» и клина (п. 5) и сухаря (п. 6).

Верхний боек (рис. 1.1.50) крепится к штоку бабы (п. 1) также при помощи «ласточкина хвоста» и основного клина (п. 2) и сухаря (п. 7). Однако для того, чтобы основной клин верхнего бойка при работе случайно не выпал, в бойке сделан еще один паз «ласточкин хвост», в который входит малый клин (п. 6) с отверстием. В это отверстие входит кончик подпружиненного фиксатора (п. 5), который стопорит малый клин, удерживающий от выпадания основного клина. Поэтому, чтобы снять верхний боек, необходимо «утопить» фиксатор, сжав пружину (п. 4), вытащить малый клин и только тогда можно будет выбить основной клин, удерживающий верхний боек в штоке бабы.

Основным инструментом молотовой ковки являются бойки, которые могут быть плоскими, комбинированными или специальными. Плоские бойки являются наиболее универсальными и применяются для всех видов ковки. Комбинированные бойки (рис. 1.1.51 а) предназначены для ускорения процесса протяжки, а вырезные (рис. 1.1.51 б) используются для ковки различных элементов в срединной части заготовки, а также для оформления «наверший» или «лапок» на концах заготовок.

Если в верхнем бойке просверлить установочное отверстие, а сбоку сделать резьбовое отверстие для стопорного винта, то при помощи различных пуансонов (рис. 1.1.52) можно будет значительно повысить количество технологических операций, производимых на молоте.

Бойки, рабочие сменные накладки и вкладыши к бойкам изготавливаются из сталей 50, 50Г, 40ХН, 5ХНВ, 5ХГМ и подвергаются термической обработке на твердость HRC 40–50. Кромки рабочей поверхности бойков должны быть по технике безопасности скруглены.

Основными технологическими операциями при ковке являются:

Отрубка – операция, при которой отделяется какая-либо часть заготовки, а разрубка – разделение заготовки на заданные длины. Отрубка прямоугольных заготовок небольших сечений (рис. 1.1.53 а) осуществляется «в холодную» двумя стальными подкаленными заготовками прямоугольного сечения, одна из которых (п. 4) укладывается на нижний боек (п. 5), а сверху накладывается заготовка (п. 3). На нее параллельно нижнему ножу накладывают второй нож (п. 2) так, чтобы между режущими кромками был минимальный зазор. Нанося по верхнему квадрату удар бойком (п. 1), разрубают заготовку на части. Более толстые заготовки разрубают «в горячую» топором (рис. 1.1.53 б) с одной стороны без применения и с применением (в) подкладного квадрата.

Протяжка – основная операция, при которой изменяется площадь сечения заготовки и увеличивается ее длина. Протяжку можно производить как на всю длину в одном направлении, без кантовки (Рис. 1.1.54), с кантовкой после каждого прохода (б) и кантуя заготовку после каждого удара на 90 градусов (в).

Гибка на молоте осуществляется следующим образом: нагретую заготовку зажимают между бойками молота и ударами кувалды гнут ее (рис. 1.1.55 а). Для гибки скоб используют подкладной штамп и оправку соответствующего радиуса (рис. 1.1.55 б).

Осадка производится на молотах с помощью плоских бойков, а высадку невысоких заготовок – с помощью подкладного кольца (рис. 1.1.56 а). Удаление поковки (п. 1) из кольца (п. 3) производится при помощи надставки (п. 2) и подкладки (п. 4), (рис. 1.1.56 б). Высадку головки на длинном стержне производят следующим образом: конец заготовки (п. 6) (рис. 1.1.56 в) нагревают, после чего стержень зажимают бойками молота (п. 8) и тяжелым подвешенным на цепях (п. 10) инструментом (п. 9) (соколом или балдой) ударяют по нагретому концу и деформируют головку.

Пробивку отверстия в плоской заготовке (п. 2) (рис. 1.1.57 а) осуществляют на подкладном кольце (п. 3) с подставкой (п. 4) с помощью прошивня (п. 1), который внедряется в заготовку до образования отверстия и отделения «выдры» (п. 5). Изготовление отверстий в более толстых заготовках (рис. 1.1.57 б) осуществляют при помощи конического прошивня, который устанавливают на нагретую заготовку и с помощью молота внедряют его на 2/3 ее высоты. После этого заготовку переворачивают (рис. 1.1.57 в) на потемневшее место устанавливают прошивень и ударами верхнего бойка пробивают отверстие и выбивают «выдру».

Пневматические молоты используют кузнецы в основном для предварительных операций, таких как протяжка, разгонка, осадка и др. А вот киевские кузнецы-художники О. Стасюк, В. Демин и А. Миловзоров отковали на молоте оригинальную решетку для Дома художников в Киеве (фото 1.1.23–1.1.26).

Еще одно уникальное изделие – пятитонную розу (фото 1.1.27) изготовили ульяновские кузнецы фирмы «Корч» под руководством Александра Романова и Ивана Монастырского на гидравлическом прессе усилием 1250 т Ульяновского завода тяжелых станков. Технология художественной ковки таких крупногабаритных изделий (высотой более 3,5 м) не имеет аналогов в мире. Эта роза была подарена Санкт-Петербургу на 300-летие города.

На фото 1.1.28 директор ульяновской фирмы, президент Союза кузнецов России Алекандр Романов делится своими планами с Генеральным директором «Металлургиздат» Ольгой Николаевной Новоселовой.

Ульяновские кузнецы изготовили и очень оригинальный столик-подставку (фото 1.1.29), столешницами которого являются распиленные вдоль и отполированные древние раковины.

Параллельно с развитием молотов шло развитие винтовых прессов, которые первоначально применялись в сельском хозяйстве для выжимания сока из фруктов и масла из семян, позднее использовались для чеканки монет, а с XVIII в. – для изготовления массовых деталей на оружейных и машиностроительных заводах.

Винтовые прессы с ручным приводом применяются для чеканки, обрезки заусенцев, запрессовки деталей и пробивания фасонных отверстий в листовых заготовках. На рис. 1.1.58 показан ручной винтовой пресс для пробивания фасонных отверстий (отдушек) на самоварных поддонах и конфорках. Пресс своим основанием (п. 1) (хвостом) надежно крепится к верстаку. При вращении маховика (п.2) с жестко связанным винтом (п.3) начинается перемещение вниз ползуна (п.4) с инструментом – пуансоном (п.5). На нижнюю матрицу надевается конфорка, в которой и пробиваются фасонные отверстия.

Для давильных работ применяют давильный станок (рис. 1.1.59), но можно использовать и токарный станок. На шпиндель (п.1) закрепляют деревянную колодку – оправку (п.2) с профилем, необходимым для выдавливания изделия, и заготовку – кружок из латуни. Оправка обычно изготовляется из дерева, а при выполнении сложных работ, связанных с большими усилиями, – из металла. Круглая металлическая заготовка из листовой меди, латуни, алюминия, низкоуглеродистых сортов стали прижимается к оправке специальным деревянным прижимом (п. 3) при помощи задней бабки станка (п. 6), установленной на станине (п. 7). Для выдавливания изделия применяют специальный инструмент – давильники (рис. 1.1.60 б, п. 8–11). Они в основном изготовляются из стали, но могут быть из латуни, бронзы и даже твердых пород дерева. Длина рукоятки давильника должна быть свыше 40 см, а рабочий конец может иметь шарообразную или скругленную форму или вращающийся ролик. Давильники при работе опираются на специальные штифты (п. 4), которые устанавливаются на упоре (п.5). Высота упора чуть ниже оси вращения заготовки. Давильник необходимо держать так, чтобы его рукоятка была направлена к подмышке. Перед работой заготовку и инструмент протирают салом или воском. Выдавливание начинают от центра к краям. Если в процессе выдавливания на заготовке начинают образовываться складки, то ее необходимо отжечь, а затем продолжать процесс выдавливания. После окончания выдавливания края заготовки следует подрезать резцом, поверхность обработать гладильным давильником (п. 9, 10) а затем шлифовать и полировать.

Техника безопасности

Все кузнечное оборудование относится к оборудованию повышенной опасности, поэтому при работе необходимо уделять большое внимание качеству ручного и съемного инструмента и средствам индивидуальной защиты.

Перед началом работы следует проверить исправность молота, а также наковальни, нагревательных устройств и воздуховодов и устранить замеченные недостатки. Наковальня должна быть надежно прикреплена к стулу и стоять устойчиво. Расстояние между наковальней и горном должно быть не менее 1,5 м, между рядом расположенными наковальнями – не менее 4 м и от наковальни до прохода – не менее 2 м. При проверке наковальни «на удар» звук должен быть чистым, звонким, без дребезжания, что свидетельствует об отсутствии трещин.

До начала работы устанавливают щиты, где это необходимо, для предохранения от возможного поражения людей отлетающей окалиной или частицами металла, а также экраны для защиты от теплового воздействия нагревательных устройств.

Перед началом работы следует проверить инструмент. Разрешается работать только исправным инструментом, и обязательно использовать его по прямому назначению. Инструменты следует располагать на рабочем месте с максимальным удобством для пользования, не допуская в зоне работы лишних предметов. Пол на рабочем месте должен быть ровным и сухим (не скользким); следует своевременно производить его уборку и не загромождать заготовками, отходами и другими предметами. В бачке для охлаждения инструмента всегда должна быть чистая вода.

Перед работой необходимо очистить от окалины, масла, воды или других возможных загрязнений рабочую поверхность наковальни, протереть тряпкой (ветошью) мокрый или замасленный инструмент.

Во время работы следует пользоваться защитными очками с небьющимися стеклами для предохранения глаз от поражения отлетающими частицами, а при обработке поковок, нагретых до белого каления, – очками со светофильтром. Нельзя смотреть незащищенными глазами на яркое пламя – это может привести к ослаблению и потере зрения.

На рабочем месте недопустимо присутствие лиц, непосредственно не участвующих в работе. При выполнении работы надо быть внимательным, не отвлекаться на посторонние дела или разговоры и не отвлекать от работы других.

При ковке заготовок необходимо соблюдать температурный интервал. Ковка перегретого или охладившегося ниже нормы металла запрещается, так как это может быть причиной несчастного случая.

Инструмент перед применением надо подогревать, а сильно нагревшийся во время работы охлаждать в бачке с чистой водой и затем просушивать. Удалять окалину и обрубки с наковальни рекомендуется специальными щетками или короткой метлой.

Перед ковкой следует удалить с заготовки окалину металлической щеткой, скребком или легкими ударами молотка. Поковку надо брать клещами так, чтобы губки клещей плотно прилегали к ней. Для надежного крепления поковок в клещах на их ручки рекомендуется надевать предохранительные кольца. Заготовку укладывают на наковальню так, чтобы она плотно прилегала к ней (проверяют легким ударом по заготовке молотком). Для подъема и перемещения к наковальне вручную тяжелых заготовок пользуются самозажимающими (болваночными) клещами. Ручки инструмента при ударах надо держать только сбоку, а не перед собой. Нельзя держать пальцы между ручками клещей. Необходимо следить за тем, чтобы молотобоец стоял к кузнецу вполоборота, а не напротив него. Команды молотобойцу следует подавать четко, громким голосом и показывать молотком место удара. Наносить удары можно только по месту ковки.

Должны быть исключены удары по клещам, ручкам инструмента, холостые удары кувалдой по наковальне. Окончание ковки производить по команде «Стой!», а не выносом поковки с наковальни. Класть какой-либо инструмент на поковку или изменять ее положение разрешается только после предупреждения молотобойца.

При рубке металла зубило устанавливают строго вертикально. Рубку производят на краю (ребре) наковальни, на плоскости наковальни с «подкладкой» и на незакаленной площадке около рога. Первый и последний удары делаются слабыми; перед последним ударом заготовку переворачивают подрубленной стороной вниз и наносят окончательный удар. Отрубаемый конец поковки следует направлять от себя и в сторону, убедившись в том, что это не угрожает кому-либо.

По окончании работы отключают нагревательные устройства и оборудование; убирают инструмент, очищают горн и подметают пол.

Отделка художественных изделий – завершающая операция, которая придает изделию законченный, товарный вид. Существует большое количество способов отделки. Рассмотрим вначале механические способы отделки готовых изделий. К ним относятся крацевание, шлифование, полирование и др.

Крацевание – обработка изделия металлической щеткой. Для стальных изделий применяются щетки с диаметром стальных проволочек 0,15–0,2 мм, для мягких металлов – 0,1–0,2 мм. Изделия из драгоценных металлов крацуют щетками с латунной проволокой диаметром 0,1 мм. При крацевании изделие можно смачивать слабым раствором поташа (до 3 %), а также пивом или квасом. Для повышения производительности крацевание можно проводить круговыми щетками, закрепив их в патроне ручной дрели.

Шлифование – отделка поверхности путем обработки ее шлифовальными шкурками или абразивными порошками. Для ускорения процесса шлифования можно также применять ручную дрель с приспособлением для закрепления войлочных кругов, на которые столярным клеем наклеивают абразивный материал – корунд, наждак и т. п., а когда он сработается, остатки его удаляют и затем наклеивают новый слой.

Полирование – обработка поверхности до зеркального блеска. Небольшие поверхности полируют кожей, суконными тряпочками, фетровыми или деревянными предметами прямоугольной, круглой или плоской формы, с нанесенными на них мелким абразивным материалом или полировальной пастой. К твердым абразивным материалам относятся корунд, наждак, карбиды кремния и бора, синтетический алмаз разной зернистости. К полировальным пастам относят пасты ГОИ и алмазные пасты, которые также разделяются по зернистости.

Грубая паста ГОИ имеет светло-зеленый цвет, и после шлифования ею получается матовая поверхность. Средняя (зеленого цвета) – дает чистую поверхность без штрихов, а тонкая (черного цвета с зеленым оттенком) – придает изделию зеркальный блеск.

Алмазные пасты делятся на четыре группы: крупная (красный цвет), средняя (зеленый), мелкая (голубой) и тонкая (желтый).

При полировании мелких изделий из цветных и драгоценных металлов пользуются специальными полировальниками с рабочей частью из твердого материала – гематита (кровавика), которая укрепляется в медной оправке и соединяется с деревянной ручкой. Этим полировальником с усилием водят по полируемой поверхности и сглаживают неровности. При этом поверхность смачивается раствором соды, мыльной водой или пивом.

Для полирования внутренних поверхностей применяют фетровые насадки в виде шариков и конусных валиков, а труднодоступные места полируют натянутыми нитями, на которые наносится слой пасты. Ускорить процесс полирования можно, используя фетровые или хлопчатобумажные круги и различные шарики и стержни, укрепленные на шпинделе ручной или электрической дрели или бормашинки.

Химические способы декоративной отделки поверхности состоят в нанесении различных декоративных пленок путем нагрева или обработки изделия различными химическими растворами.

Эти покрытия в ряде случаев выполняют не только декоративные, но и антикоррозийные функции. Для нанесения покрытий изделие тщательно очищают от окалины. Если имеется пескоструйная установка, то снять окалину с изделия дело нетрудное. При отсутствии такой установки поверхность чистят проволочной щеткой, а также молотой пемзой с водой. После просушки деталь готова к дальнейшей обработке.

Оксидирование – покрытие изделия оксидной пленкой при нагреве. В зависимости от температуры нагрева (можно нагревать паяльной лампой) получаются различные цвета побежалости (см. Приложение табл. 5). После того как вся поверхность приобретет одинаковый цвет, ее покрывают слоем пчелиного воска (наващивают), а затем тщательно растирают и полируют.

Воронение – покрытие очищенной поверхности изделия различными маслами (льняным, конопляным) и кислотами с последующим медленным прогреванием изделия на огне.

В зависимости от сорта масла, кислоты и степени нагрева поверхность приобретает черный, темно-синий, фиолетовый и другие цвета. Если изделие будет находиться в помещении, то его целесообразно навощить (покрыть слоем воска) и отполировать; а если на улице, то покрыть цапонлаком или масляным лаком для наружных работ, в который добавлено 20 % воска для устранения блеска. Для получения черно-коричневого цвета очищенное изделие покрывают натуральной олифой (или другим растительным маслом) и нагревают до температуры 300–400 °C. Серые тона (светлые и темные) можно получить, если изделие обработать слабым раствором азотной кислоты (1 часть кислоты на 10 частей воды). Синий и синевато-черные тона получаются при погружении изделия в кипящий раствор следующего состава: 700 г каустической соды (едкого натра), 250 г нитрида натрия и 200 г нитрата натрия (натриевой селитры) на 1 л воды. При погружении в расплавленную натриевую селитру (t = 310÷350 °C) на 3–5 мин получают прочную пленку синеватого цвета.

Окрашивание изделий из меди и латуни. Медные кованые вещи можно окрасить в черный цвет, опустив их в раствор, содержащий 12–15 г серной печени (спекшейся смеси порошковой серы с поташем) и 15 г аммиака на 1л воды. Приготовить серную печень можно так: смешать поташ и серу в соотношении 2:1, расплавить на сковороде при постоянном помешивании в течение 20 мин (лучше на электроплитке), вылить на чугунную или керамическую дощечку, дать остыть и затем растолочь. Хранить в стеклянной банке с притертой пробкой.

Цвет меди от красно-бурого до темно-бурого получают в водном растворе серной печени. При этом чем слабее раствор, тем светлее окраска. Изделия обрабатывают приготовленными растворами, сушат и зачищают латунной щеткой.

Цвет старой меди получают путем смачивания изделия в растворе для чернения, а затем чистят порошком пемзы до желаемого цвета.

Цвет медной зелени получают, обрабатывая поверхность раствором 120 г тиосульфата натрия и 40 г уксуснокислого свинца на 1 л воды. Раствор нагревают до 60 °C и наблюдают за изменением цвета. В зависимости от времени выдержки получают оттенки от зелено-голубого до серовато-белого.

Коричневый цвет различных тонов можно получить при погружении (или покрытии) нагретого изделия в раствор сернистого аммония (20–25 г сернистого аммония на 1 л воды). В зависимости от температуры предварительного нагрева изделия изменяется тон цвета. Чем температура выше, тем тон темнее.

Темно-бурый цвет поверхности изделия получают в растворе 30 г сульфата меди, 15 г хлората калия и 10 г перманганата калия на 15 л воды. Раствор нагревают до 100 °C и погруженное изделие слегка трут тампоном.

Цвета от желто-оранжевого до синего можно получить, обработав изделия из латуни в смеси растворов: 130 г гипосульфата натрия на 1 л воды (первый раствор) и 35 г азотнокислого свинца на 1 л горячей воды (второй раствор). Затем оба раствора сливаются вместе.

Протравленный в азотной кислоте и промытый в воде предмет погружают в нагретую до 80 °C смесь растворов. При получении желаемого цвета изделие быстро вынимают из раствора, промывают, просушивают и покрывают бесцветным лаком для закрепления полученной цветной пленки.

Серые и черные цвета получаются при наложении (щеткой или кистью) хлористой сурьмы на готовое изделие. В зависимости от концентрации раствора и времени обработки достигают различных тонов черного цвета. Получив нужный тон, изделие промывают и просушивают.

Более простой способ обработки изделий из меди и латуни – травление поверхности крепкой азотной кислотой. При этом способе необходимо соблюдать особую осторожность и обрабатывать поверхность в хорошо проветриваемом помещении или на улице. На подготовленную поверхность наносят при помощи стержня с ватным тампоном крепкую (или разведенную водой) азотную кислоту, после чего начинается бурная реакция с выделением газов и поверхность постепенно зеленеет, а потом чернеет. Для получения темных тонов изделие (после прекращения реакции) нагревают и процесс повторяют. Затем изделие охлаждают, промывают в горячей проточной воде и высушивают, окончательно шлифуют и полируют.

Изделия из алюминия, как и из других цветных металлов, можно обрабатывать просто копотью от керосиновой горелки или от горящей бересты. А затем, протирая тампоном, смоченным в керосине, те места, в которых необходимо понизить плотность потемнения, создают необходимый колорит всего изделия.

Темно-серый цвет алюминия получают при обрабатывании поверхности раствором соляной кислоты с небольшим добавлением раствора медного купороса и серной кислоты (3–5 %). Цвет изделия зависит от концентрации раствора и марки алюминия.

Отделку изделий из серебра под старое серебро проводят раствором серной печени из расчета 10–20 г на 1 л воды.

Реакция протекает быстрее и качественнее, если раствор будет свежим и слегка подогретым, а изделие перед погружением нагрето.

К химическим способам можно еще отнести серебрение и меднение.

Для меднения стальных изделий их опускают в раствор, состоящий из 50 г сернокислого оксида меди и 50 г концентрированной серной кислоты на 1 л воды.

После омеднения предмет споласкивают водой и сушат.

Электрохимические (гальванические) способы отделки состоят в покрытии поверхности одного металла другим в результате его осаждения из растворов солей под действием электрического тока, однако эти способы довольно сложны и используются в основном в промышленности.

К декоративной отделке изделий следует отнести и нанесение рисунков и орнаментов при помощи специальных инструментов.

Гравирование – нанесение на подготовленную поверхность изделия рисунка или рельефа при помощи резцов (штихелей). Существует несколько способов гравирования: плоскостное (двухмерное), гравирование под чернь и обронное (трехмерное).

Гравирование разделяется на ручное стальными гравировальными штихелями и ручное электродрелью.

Наиболее древний способ гравирования – ручное штихелями (рис. 1.3.1 а). Для нанесения различных по размеру и форме линий штихели имеют различные сечения и размеры. Общая длина штихеля составляет 100–130 мм. Штихель вставляют в короткую деревянную ручку грибовидной формы, срезанную с нижней стороны для удобства работы.

Резцы изготовляют из высококачественных сталей У7, У8. Если необходимо изготовить твердый инструмент, то лучше всего для этого взять высокоуглеродистую или быстрорежущую сталь.

Различают следующие основные типы сечений штихелей (рис. 1.3.1 б).

Шпицштихель – острый резец (п. 1). Его боковые стороны слегка выгнуты наружу, ширина спинки 1–4 мм. Он служит для выполнения большинства граверных операций: оконтуривания рисунка, подрезки углов в шрифтовых работах.

Мессерштихель – ножевой резец (п. 2). В поперечном сечении имеет форму остроугольного треугольника. Им можно наносить тонкие линии большой глубины.

Фасетштихель – фасетный резец (п. 3). У него боковые стенки параллельны, а режущие поверхности встречаются под углом 100°. Ширина спинки 1,5–3 мм. Им можно проводить линии относительно широкие и незначительной глубины.

Юстирштихель – юстировочный резец (п. 4). Его выгнутые боковые стороны на поперечном сечении образуют острый овал.

Флахштихель – плоский резец (п. 5). Спинка и полотно этого резца параллельны; в зависимости от положения боковых сторон спинка может быть шире или уже полотна. Ширина полотна 0,2–5 мм. Используется не только для нанесения широких и плоских линий, но и для выравнивания плоскостей.

Болштихель – полукруглый резец (п. 6). Полотно может быть уже или шире спинки, но оно всегда полукруглое; ширина полотна 0,1–5 мм; применяется для строгих шрифтов различной ширины, при гравировании углублений, при круглой и полукруглой выборке.

Фаденштихель – нитяной резец (п. 7). Похож на плоский резец. У него на полотне множество продольных желобков; его применяют для декоративных поделок и для оживления рисунков.

При работе штихель держат в правой руке, в кулаке, так, чтобы его рукоятка упиралась в ладонь, а большой и указательный пальцы поддерживали инструмент в рабочем положении. При этом локоть находится на весу и опорой руки служит только большой палец, который ограничивает проскальзывание штихеля вперед. В то же время указательным пальцем регулируют силу нажима на ребро штихеля и направляют его по линиям рисунка. Штихель ведут всегда только по прямой линии справа налево, проталкивая его вперед.

При гравировании кривых линий и закруглений поворот штихеля допускается лишь в небольших пределах, а все изгибы линий в соответствии с рисунком осуществляют левой рукой, поворачивая заготовку, закрепленную в шрабкугеле (или колодке).

Штихель должен быть хорошо и правильно заточен. Чем мягче металл, тем угол резания меньше (острее). При резании мягких материалов (дерево) угол равен 45°; для стали он достигает 60–50°. Тупым штихелем работать нельзя – он соскакивает с металла и легко может поранить левую руку, которая постоянно находится перед инструментом. Острый штихель легко режет металл и берет нормальную стружку.

Для плоскостного гравирования пригодны почти все металлы, но лучше всего поддаются гравированию латуни, томпак, пробное серебро, некоторые стали. Хорошо гравируются бронза, цинк, никелевые сплавы; хуже – чистое золото, чистое серебро, а также чистый алюминий.

Обронное гравирование – создание резцом рельефа или даже объемной фигуры. В обронном гравировании выделяют два варианта: выпуклое (позитивное) гравирование – когда рисунок, рельеф выше фона (фон углублен); углубленное (негативное) гравирование – когда рисунок или рельеф ниже фона.

Обронное гравирование – более трудоемкий процесс по сравнению с плоскостным гравированием, так как эта работа требует снятия значительно большей массы металла с заготовки. Поэтому, кроме штихелей, при обронной работе применяют зубильца, керны, сечки, чеканы и пуансоны.

Рабочий конец зубила отковывают и опиливают по форме того или иного штихеля. Кроме зубил и штихелей, к граверному ручному инструменту относятся: керн, применяемый для разметки; сечки – плоские зубила различной ширины с заточкой на одну сторону; чеканы – стальные стержни с различными рабочими концами для выравнивания фона и набивки фактуры, пуансоны, которые изготовляют обычно из рутков инструментальной стали толщиной 6,7 и 10 мм и длиной 65, 85 и 100 мм.

Процесс обронного гравирования складывается из подготовительных работ и самого гравирования. К подготовительным работам относится перевод рисунка на металл, который осуществляется следующим способом. На поверхность заготовки, покрытую белой краской, наносят тонкий слой воска (или пластилина). Затем готовят рисунок, выполняя его карандашом на кальке. При переводе рисунка надо учитывать, каким он должен быть на металле – прямым или обратным (зеркальным). Зеркальный рисунок необходим при гравировании печатей, факсимиле и клише, предназначенных для получения с них оттисков. Скопированный на кальку карандашный рисунок накладывают на заготовку лицевой поверхностью вниз и притирают рукояткой штихеля. Затем осторожно отдирают кальку, и на восковой поверхности остается хорошо заметный отпечаток карандашного рисунка. Затем вокруг рисунка выбирают первую стружку. Эту работу проводят так, чтобы неосторожным движением не испортить рисунок.

Следующая операция – выборка фона. При глубокой выборке или при гравировании закруглений применяют болштихель или аналогичной формы зубило. После вырубки всего поля до необходимой глубины приступают к обработке рельефа, который режут или рубят соответствующими штихелями либо зубилами, а если надо, применяют надфили и чеканы.

Для ускорения работы при гравировании повторяющихся элементов или при выполнении особенно мелких и сложных деталей применяют пуансоны и маточники, которые делают заранее.

При углубленном оброне на отшлифованной поверхности заготовки вычерчивают наружный контур рельефа и обводят его шпицштихелем. После этого приступают к вырубке металла внутри очерченного рисунка. Рубку осуществляют зубилами различной формы. Рубить в глубину следует очень осторожно с частыми проверками и сравнениями с оригиналом. Проверку проводят следующим образом: в предварительно увлажненную вырубленную форму втискивают кусок размягченного пластилина и полученный оттиск сравнивают с оригиналом, по которому ведут работу. Основные глубины измеряют штангенциркулем или проверяют шаблоном.

Углубленный оброн требует от гравера высокой квалификации и навыка, поскольку работа в основном проводится на глаз. Чем глубже выбирают металл, тем осторожнее надо работать, так как исправить чрезмерно глубокую вырубку очень трудно. Когда рельеф вырублен на необходимую глубину, рубку прекращают и приступают к его отделке штихелями, чеканами и пуансонами.

Часть металла снимают, а часть – уплотняют ударами чеканов и пуансонов. После окончательной отделки (шлифования и полирования отдельных участков) контрольный слепок должен быть тождествен модели.

Для подчистки и подрезки дна углубления рельефа используют гнутые штихели и рифлевки.

В настоящее время при изготовлении стальных штампов и пресс-форм для облегчения работы можно применять предварительную грубую выборку металла на фрезерных станках или отливку прецизионным (точным) методом всей матрицы или пресс-формы. В последнем случае граверная работа будет сводиться только к зачистке и отделке полости штампа, что значительно ускоряет и облегчает процесс работы.

При гравировании под чернь в металле (в основном в серебре) делают углубления при помощи штихелей и зубильцев глубиной 0,3–0,5 мм, а затем проводят окончательную обработку рисунка – выравнивают линии и подрезают углы. После этого углубления заливают черным сургучом и лакокрасочным материалом, а сам металл прогревают и после остывания процесс повторяют.

Рассмотрим старые и современные рецепты черни и способы обработки изделий.

Кавказская чернь (из старых рецептов) состоит из «1 золотника серебра 84-й пробы, 1/4 фунта серы, 6 золотников красной меди и 7 золотников свинца». Сплав выливают на чугунную или каменную плиту, и после охлаждения толкут, промывают в воде и просушивают. Порошок готов к употреблению. При покрытии чернью необходимо приготовить тесто из 90 % порошка черни и 10 % раствора буры. Заполнить тестом углубления на изделии, затем положить его в горн для нагрева и расплавления черни. После нанесения покрытия изделие вынимают, охлаждают и полируют.

Специалисты из Германии предлагают такой способ чернения: 1 часть серебра и 2 части меди с добавлением небольшого количества буры. Одновременно в стальном тигле расплавляют 3 части свинца, чтобы добавить его к сплаву серебра с медью. Жидкий свинец медленно выливают в серебряно-медный сплав и хорошо перемешивают. Высокий тигель наполняют до половины желтой порошкообразной серой и подогревают; на 1 часть сплава берут 1,2–1,5 части серы (по объему). Полученный тройной сплав при постоянном помешивании выливают в нагретый серный порошок.

Тигель держат подогретым, чтобы смесь не застыла. Сера частично сгорает, ее нужно потом добавить в состав. Энергичным помешиванием достигают хорошего взаимодействия частей, благодаря чему серебро и медь образуют черное соединение с серой, которое выливают в воду. Полученная чернь должна быть твердой и хрупкой, как стекло. Если ее куски еще можно сгибать, то следует ее еще раз расплавить. Однако лишний нагрев или слишком длительное держание в печи может привести к выгоранию серы. Затем в горячей дистиллированной воде растворяют порошок хлористого аммония, который служит флюсом. Его добавляют к кускам черни, и смесь растирают в фарфоровой ступке в необходимом количестве, так как только свежую влажную черневую хлористоаммониевую кашу можно наносить на изделие.

Современные кузнецы сначала готовят отдельно сернистое серебро, сернистую медь и сернистый свинец, а затем сплавляют их.

Для приготовления сернистого серебра на 97,8 г чистого серебра в виде измельченной стружки берут 20 г серы в порошке, их смешивают и постепенно нагревают в графитовом тигле до 300–400 °C. Сера диффундирует в металл, и образуется сернистое серебро. Таким же методом получают сернистую медь и сернистый свинец. Для этого на 800 г меди берут 250 г серы, а на 400 г свинца 75 г серы.

Полученные сернистые соединения измельчают и смешивают в следующих весовых отношениях: сернистого серебра 111,2 г, сернистой меди 466,6 г и сернистого свинца 422,2 г. В результате получается 1 кг черни, которую насыпают в холодный графитовый тигель, сверху засыпают сухим древесным углем и помещают в муфельную печь, нагревают до 800 °C и через 30–40 мин, когда чернь нагреется до 600–650 °C, в тигель добавляют хлористый аммоний из расчета 284 г аммония на 1 кг черни. Затем тигель закрывают графитовой крышкой и после полного расплавления выливают в чугунную изложницу, нагретую до 300 °C, в которой сплав медленно остывает.

Существуют и другие рецепты приготовления черни, в которых в качестве флюса применяют хлористый аммоний, поташ с поваренной солью и буру.

Есть два приема наложения черни: сухой и мокрый. Сухой способ заключается в том, что поверхность, подлежащую чернению, смачивают водным раствором поташа, буры и поваренной соли и насыпают на нее тонко измельченный и просеянный через сито порошок черни; затем изделие осторожно просушивают. В таком виде изделие поступает в обжиг, который проводят в муфельных печах при температуре 300–400 °C.

Мокрый способ отличается тем, что чернь на изделие накладывают в виде сметанообразной кашицы, разведенной водой. При этом очень важно, чтобы углубления были чистыми, свободными от жира. Сырую тонкопорошковую смесь черни, разведенную в хлористоаммониевом растворе, кисточкой или шпателем наносят в углубления. Смесь кладут по возможности густо и слегка утрамбовывают шпателем. Углубления должны быть заполнены до краев; при тонких гравированных рисунках всю поверхность следует покрывать черневой смесью. Заготовку некоторое время подсушивают. Как только вода испарится, заготовку задвигают в печь и после расплавления черни и заполнения всех углублений вынимают из печи. Необходимо помнить, что при перекаливании частицы серы выгорают, слой делается пористым и появляются пятна. Маленькие объемы черни можно расплавлять паяльником. При этом необходимо сконцентрировать приток теплоты на основном металле, нагревая его с обратной стороны. Когда масса расплавится, нагрев прекращают. Если расплавленная чернь не заполнила все углубления, добавляют необходимое количество и снова нагревают.

Способы гравирования при помощи бормашинок, дрелей и специальных станков. В качестве основного режущего инструмента применяют разнообразные фрезы, шлифовальные камни всевозможных фасонов, различные шлифовальные диски и шкурки, закрепленные на специальных кругах.

При гравировании при помощи бормашинки требуется определенная сноровка, так как необходимо чувствовать фрезу и металл. Если с большим усилием прижимать фрезу к металлу, то скорость фрезы изменяется и обрабатываемая поверхность получается волнистой. Обычно державку держат четырьмя пальцами правой руки, а большим пальцем упираются в боковой торец подставки, на которой происходит гравирование. Бормашинками можно с успехом сверлить, шлифовать, полировать как наружные, так и внутренние поверхности.

Кроме механического гравирования, широко применяется химическое гравирование, т. е. образование рисунка или орнамента путем вытравливания подготовленной поверхности раствором кислоты. Травление может быть позитивным и негативным. В первом случае вытравливается (углубляется) сам узор или рисунок, во втором случае – фон, а узор остается выпуклым.

Перед травлением необходимо подготовить рабочую поверхность – обезжирить и хорошо отполировать ее. Затем на эту поверхность наносят слой кислотостойкой мастики, состоящей из 2 частей парафина, 2 частей мастиковой смолы и 1 части битума. Всю смесь разводят в скипидаре и кистью наносят на изделие. После просушки на подготовленную поверхность иглой наносят рисунок, затем закрывают обратную (нерабочую) сторону воском, и изделие опускается в ванну с травильным раствором. В качестве травильных растворов используют разбавленные кислоты. Не забывайте, что при составлении растворов кислоту надо лить в воду!

Сталь травят в водном растворе серной кислоты (соотношение 1:10). Медь и латунь травят в разбавленной азотной кислоте.

Когда изделие протравится на достаточную глубину, его извлекают из ванны и тщательно промывают в проточной воде. Затем изделие несколько нагревают и слой покрытия снимают скипидаром.

Всечка и насечка – декоративное оформление кованых изделий путем зачеканивания в подготовленную поверхность или в специальные канавки цветного металла (золота, серебра, алюминия, меди и др.).

Этот способ украшения оружия, доспехов, а также бытовых и столовых предметов – очень древний и широко применялся у кузнецов-оружейников Киевской Руси, на Кавказе, а позднее на Тульском, Ижевском и Златоустовском оружейных заводах.

Всечка, или врезная инкрустация, проводится путем зачеканивания тонкой проволоки, полосы или фрагмента из листового металла. В первом случае рисунок гравируют (штихелем или зубильцем) по контуру углубленной канавкой с сечением типа «ласточкин хвост» (рис. 1.3.2, п. 1), и в эту канавку укладывается проволока (п. 2) и зачеканивается (п. 3). Используя различные способы всечки, можно получать всевозможные рисунки и даже поверхности. Проволока может идти в одну нитку (сплошную или штриховую), располагаться рядами, образуя поверхность. Кроме этого, проволоку можно расклепывать до уровня поверхности или оставлять ее несколько выпуклой и на эту поверхность наносить зубильцем насечку, придавая линии характер витых шнуров.

Всечка полосы или фрагмента из листового материала осуществляется в подготовленный углубленный участок, основание которого насечено мелкой сеткой. Вырезанный из тонкого листа фрагмент узора (листок, завиток и т. п.) укладывается в углубление на насеченную поверхность и вбивается молотком или чеканом, а затем края рисунка несколько подправляются штихелем. При этом рисунок также может быть вровень с фоном или несколько приподнят. Работа заканчивается общей полировкой изделия.

Насечка не требует оформления углублений, а цветной металл набивается на предварительно подготовленную поверхность изделия, которая имеет углубления в виде мелкой сетки. Насечка наносится специальным зубильцем или сечкой. Затем на поверхность накладывают проволоку или листовую заготовку и, ударяя по ней молоточком, забивают металл в эту поверхность. Иногда для более плотного закрепления рисунка на изделии его дополнительно рассекают притупленным зубилом. Бо́льшую декоративность придает насечке последующая наводка драгоценным металлом, которая скрывает рядность проволочек и улучшает качество поверхности.

Наводка делается следующим образом: золотая амальгама (смесь золота с ртутью) накладывается на рисунок, и изделие нагревается. В результате ртуть испаряется, а золото плотно схватывается с рисунком. Операция может быть повторена несколько раз, в результате наращивается рельеф рисунка и улучшается его качество.

Для приготовления амальгамы берут графитовый тигель с мелко нарезанными кусочками металла (золота или серебра) и накаливают их докрасна, а затем в тигель заливают нагретую до 300 °C ртуть, взятую в восьмикратном количестве по массе к металлу. Затем все перемешивают графитовым стержнем до полного растворения и получения тестообразной массы. Амальгаму выливают в воду и после остывания отжимают лишнюю ртуть через замшу. Наносят амальгаму медной проволочной кистью на подготовленную поверхность, затем изделие нагревают на слабом огне древесного угля или на горелках с асбестовой сеткой для испарения ртути и восстановления золота. Однако надо помнить, что все работы с ртутью необходимо проводить осторожно и лучше на открытом воздухе.

Когда поверхность начнет блестеть, необходимо амальгаму разгладить кистью (или ватой), постепенно ртуть испаряется, а поверхность делается матовой, а затем – желтой.

Золотая и серебряная наводка по красной меди с применением черного лака использовалась еще со времен Киевской Руси. Сохранившиеся до настоящего времени большие входные двери Успенского и Благовещенского соборов Московского Кремля и Васильевские врата Новгорода показывают высокое искусство мастеров. Технология наводки заключалась в следующем. На отшлифованную пластину из красной меди наносили лак, состоявший из 12 частей скипидара, 8 частей асфальта, 4 частей желтого воска и 2 частей сосновой смолы. Лак варили в водяной бане и тщательно перемешивали. Затем пластину слегка подогревали и наносили на нее лак небольшим слоем как можно ровнее.

Подготовленную поверхность коптили над пламенем бересты до тех пор, пока она не становилась черной, как эмалевая поверхность. После просушки при равномерной температуре на поверхность наносили иглой рисунок. Часть рисунка, которая должна быть наведена, очищалась до основания, пластину нагревали до почернения меди, а затем отбеливали в горячем растворе серной кислоты. Отбеленный рисунок хорошо промывали и на влажную поверхность наносили золотую амальгаму. После нагрева ртуть улетучивалась, а золото равномерным слоем покрывало весь рисунок.

В настоящее время используют более простой и безвредный способ получения аналогичных поверхностей на латунной основе: после покрытия поверхности черным лаком и выскабливания рисунка изделие покрывают бесцветным или слегка золотистым нитролаком.

Скань и зернь – виды декоративной отделки изделий путем припайки узоров из скрученных проволок или отдельных шариков.

Обычно для скани берут чистые металлы: медь, серебро, золото, так как сплавы обладают меньшей пластичностью и вязкостью. Если нет проволоки требуемого диаметра, то ее подвергают волочению через ряд фильер. Однако надо помнить, что проволока при волочении упрочняется и ее необходимо периодически отжигать, а затем отбеливать в слабом растворе серной кислоты. Свивку скани лучше всего проводить, используя электродрель.

Свивка должна быть плотной и ровной. Обычно свивку делают из двух проволок, но можно и из трех, а также из уже свитых шнуров. Делают скань и плетенкой из трех проволок или из канители (толстая проволока обвивается одной или несколькими тонкими проволочками).

Зернь – мелкие шарики – можно изготовить следующим образом: разрубить проволоку на одинаковые части, длина которых равна диаметру проволоки, высыпать на твердую ровную чугунную поверхность и обкатывать их верхней ровной плитой до получения шариков.

Изготовление шариков можно проводить и путем оплавления. Тонкую проволоку навивают (виток к витку) на гладкий цилиндрический стержень небольшого диаметра, а затем рубят эту спираль на отдельные колечки. Смешав колечки с угольным порошком, нагревают их в муфельной печи до оплавления. Колечки, отделенные друг от друга углем, спекаются в правильные шарики одинакового размера. В небольшом количестве зернь можно получить, оплавляя колечки на листовом асбесте, слюде или куске угля.

Набор скани начинают с установки наиболее крупных элементов рисунка, выполненных из толстой скрутки, а затем устанавливают мелкие фрагменты и зерна. Места под зернь обычно намечают легким ударом керна. Перед пайкой набор скани сажают на столярный или вишневый клей, а в последнее время – на нитролак или клей БФ.

Пайку скани проводят специальными припоями, состоящими из 1 части чистой меди и 2 частей серебра 875-й пробы (для меди); 1 части меди и 4 частей серебра (для серебра); 3 частей чистого золота и 8 частей чистого серебра (для золота). В качестве флюса применяют буру.

Прокаленную и мелко измельченную буру смешивают в соотношении 1: 1 с припоем и посыпают предварительно смоченное водой (или слабым раствором буры) подготовленное к пайке изделие. Пайку проводят пламенем бензиновой горелки или при помощи февки – стеклянной или металлической трубочки. В процессе пайки клей сгорает, а скань плотно соединяется с изделием. Затем изделие отбеливают в горячем 5-процентном растворе серной кислоты до полного удаления всех следов флюса (буры). В дальнейшем при необходимости скань можно отшлифовать или на крупных элементах сделать насечку.

Рассмотрим теперь некоторые способы украшения кованых изделий при помощи эмали, цветных стекол и камней.

Выемчатая эмаль – заполнение цветной эмалью специальных углублений, или выемок. Этот вид декорирования был широко распространен на территории Руси еще в домонгольский период.

Углубления на изделии делают одним из указанных способов: режут штихелем, вырубают зубилом, высверливают, выфрезеровывают, вычеканивают или вытравливают кислотой. Для непрозрачных эмалей дно может оставаться шероховатым, а для прозрачных оно должно быть гладко зачищенным и отшлифованным, чтобы отражать проходящие лучи света.

Перегородчатая эмаль имеет специальные перегородки (стенки) из узких металлических ленточек, вальцованных проволочек или скани, которые припаивают к основе.

Эмали представляют собой стекловидный твердый раствор кремнезема, глинозема и некоторых других оксидов, называемых плавнями. В продажу эмаль поступает в виде плиток, а для эмалирования ее дробят в порошок в стеклянных или каменных ступках. Очень важно, чтобы размер зерен в порошке был одинаковым. Для устранения пыли размолотую эмаль промывают водой.

Размолотую эмаль смешивают с водой и в виде кашицы накладывают узким шпателем на подготовленное место. Желательно обжиг эмали проводить сразу же после ее наложения. Сначала удаляют лишнюю воду, затем изделие просушивают до тех пор, пока порошок не станет сухим, и переносят изделие в электропечь для окончательного обжига. Температура печи должна быть 600–900 °C.

Можно использовать и открытое пламя, но греть изделие надо с обратной стороны, чтобы копоть не попала в эмаль и не испортила ее цвет. Время обжига зависит от типа эмали и температуры. После того как поверхность эмали сделается гладкой и красной, изделие вынимают из печи, осматривают и дают остыть. Затем шлифуют и тщательно промывают. На следующий день эмаль еще раз моют и помещают в печь для устранения шероховатостей от шлифовки. При необходимости изделие можно отбелить в слабом растворе серной кислоты, в квасе или соке клюквы.

Оконную эмаль и цветное стекло можно с успехом применять в изделиях, которые смотрятся на просвет: в кованых абажурах, фонарях, светцах, оконных решетках.

Замкнутые просветы в изделии заполняются мокрой эмалевой массой, и изделие просушивают и обжигают. Эмаль сплавляется с металлом и превращается в прозрачное стекло.

Можно эмаль сплавлять не с самим кованым изделием, а со специальными металлическими рамками разнообразных форм, которые вставляются в изделие или подвешиваются на него.

Вместо эмалей кованые изделия можно декорировать и цветными стеклами, используя технологию изготовления витражей. В зависимости от общего рисунка изготовляют цветные стекла необходимых размеров и формы, а затем вставляют в изделие и крепят специальными прижимами.

В декоративно-прикладном искусстве России очень широко применялось сочетание металла с драгоценными и поделочными камнями. Украшались доспехи – шлемы и брони «дощатые» (пластинчатые), рукоятки и ножны кинжалов, мечей и сабель, оклады, различные сундучки и шкатулки.

Полудрагоценными камнями издавна украшают различные декоративные кованые изделия. На темном металлическом фоне блестящие, играющие светом камни подчеркивают красоту всего изделия. Граненые или частично обработанные камни могут вставляться в гнезда или подвешиваться в виде гирлянд или отдельных камней на самом изделии.

Для соединения камня с изделием обычно делают оправу, которая прочно удерживает камень. В качестве оправы для заделки камней используют пластичные металлы, которые оформляют в «глухой каст», т. е. камень по периметру охватывается тонкой полоской металла, толщиной 0,2–0,4 мм. Кроме этого, для крепления камня в гнезде применяются сканные и ажурные касты, а также сканные завитки и просто лапки. Опустив камень в гнездо, начинают постепенно прижимать металл к камню во взаимно противоположных местах, а затем и по всему периметру. В процессе закрепления на касте могут появиться острые кромки, которые при дальнейшей обработке устраняются.

В зависимости от задуманной композиции всего изделия возможны различные способы крепления камней: в гнезде, на ножках, на подвесках и т. д.

Алмазная грань – это огранка стальных сферических заготовок со сквозными отверстиями размером от десятых долей миллиметра до 5–8 мм или грибочков – заготовок с полукруглой головкой и с цилиндрическим кончиком – гвоздиком. Крепление их к основе осуществляется за счет расклепывания гвоздика с противоположной стороны поверхности изделия во время формирования общего рисунка.

Изделия с алмазной гранью собираются в гирлянды на тонких нитях, в результате чего достигался эффект сверкания драгоценных камней. Этим видом украшения «гранеными каменьями» в совершенстве владели тульские мастера XVIII – начала XIX в. Заготовки для огранки были круглой, овальной, грушевидной формы, число граней от 16 (простая огранка) до 86 (королевская огранка). Для украшения изделия необходимо было изготовить до 30–40 тыс. разнообразных «каменьев». Изделия, украшенные шариками с алмазной огранкой, показаны на рис. 1.3.3 и на фото 1.3.1, где изображена шкатулка – подарок тульских кузнецов императрице Екатерине II.

В 1980-х гг. известный московский реставратор Евгений Буторов в течение нескольких лет изучал технологию изготовления «стальных бриллиантов» и способы их крепления к основе изделия. Используя свои знания, он восстановил эфес шпаги Александра II. Впоследствии эта шпага была выставлена в одном из залов Государственного Исторического музея. Ее установили в стеклянной витрине и направили на нее лучи от нескольких юпитеров – и шпага засверкала всеми цветами радуги, как будто действительно была сделана из настоящих алмазов. Вокруг нее всегда толпились посетители и ценители высокого искусства.

Технология нанесения алмазной грани на стальные заготовки в настоящее время практически утеряна, но автор книги смог частично восстановить ее. Из разговоров с известным тульским кузнецом Николаем Фирстовым, работавшим в последнее время в своей уникальной кузнице в деревне Бехово рядом с музеем Поленово. Первое, говорил Николай, «это надо подобрать „хороший“ металл, т. е. тот, который дает хороший блеск при полировке и имеет высокие износостойкие параметры. Такими качествами обладают шарикоподшипниковые и хромосодержащие стали типа 40Х, ШХ, 29ХН и др. Из таких металлов нужно отковать цилиндрические заготовки, диаметр которых равен диаметру будущего изделия. Затем подбираем наждачный мелкозернистый круг и, удерживая его в руках с определенным наклоном, начинаем гранить конец заготовки. После изготовления одной грани заготовку поворачиваем вдоль продольной оси на угол, соответствующий другой грани и снова граним». Когда я спросил: «Ведь при таком способе огранки грани будут несимметричными?», он ответил: «Ну и что, зато они будут более „живыми“ и будут лучше смотреться».

Ну а если читатель захочет получить качественную огранку, то ему придется воспользоваться «шкрабом», которым пользуются все профессиональные огранщики драгоценных камней.

Е. Буторов рассказал также, сколько творческих мук ему пришлось пережить, когда он подбирал материалы для «стальных бриллиантов», как он искал и находил способы гравировки заготовок таких форм, как сфера, овал, груша и др. Много испробовал он различных шлифовальных порошков и полировочных паст, пока не заиграли его стальные заготовки алмазным блеском!

Художественная ковка – что это? Одни думают, что это просто деформирование молотком куска нагретого металла и изготовление из него каких-то бытовых изделий. Другие полагают, что это очень сложный процесс: вначале надо найти образ будущего изделия, потом отковать большое количество отдельных поковок и собрать из них единое целое. Правы и те и другие. Можно отковать художественное изделие из одной заготовки, так называемое однозаготовочное изделие, или отковать большое количество поковок и из них собрать многозаготовочное изделие. Однако создание художественного произведения методом ковки на самом деле очень сложный творческий художественно-психологический процесс. Необходимо иметь знания во многих областях, таких как химия, физика, начертательная геометрия, металловедение, обработка металлов давлением, рисование, композиция, скульптура и философия. Надо обладать опытом механической обработки металлов, знать слесарную, токарную обработку и, конечно, холодную и горячую обработку металлов давлением. Кроме этого, чтобы стать хорошим кузнецом-художником, нужно знать свойства цветных и черных металлов и сплавов, уметь определять по цветам каления температуру нагретого металла, овладеть большим количеством технологических приемов ковки, знать назначение различных инструментов. Надо хорошо владеть карандашом и уметь фантазировать. А самое главное – кузнец должен быть физически и духовно сильным и выносливым, быть целеустремленным и доброжелательным, любить красоту и ценить свой труд.

Американцы, изучая себестоимость кузнечных изделий, установили, что один удар молотобойца оценивается в один доллар, а удар кузнеца – в десять долларов. И сразу возникает вопрос: почему молотобоец, работающий тяжелым молотом, получает всего один доллар за удар, а кузнец со своим маленьким ручником – десять долларов? Ответ такой: молотобоец только бьет молотом, а кузнец знает, куда и как надо ударить. Он мыслит даже в период ковки и определяет силу удара своего ручника и молота молотобойца в зависимости от образа готового изделия. Хороший кузнец не просто кует, а священнодействует. Недаром в старые времена, когда кузнец получал заказ на изготовление ответственных изделий, таких как меч, кинжал, щит, надкупольный крест или какой-нибудь ритуальный предмет, он постился, читал молитвы, а непосредственно перед ковкой тщательно мылся и одевался во все чистое.

В Средние века в Западной Европе ковка широко использовалась для изготовления самых значимых изделий: парадных ворот для храмов, замков или богатых особняков; выдающихся по красоте решеток для садов и парков, уникальных балконных решеток и лестничных перил, а также предметов интерьера.

Многие сильные мира сего – короли и правители, герцоги и бароны, высшее духовенство и аристократы – окружали свои дворцы, замки, соборы и особняки высокохудожественными шедеврами кузнечного искусства. Понимая красоту и значимость кованых изделий, они всячески поддерживали высококвалифицированных кузнецов и создавали им условия для работы.

Так, польский король Станислав I Лещинский (1677–1766), живший после изгнания во Франции, содержал при дворе собственного кузнеца Жана Ламура, а в Англии кузнец мог сидеть за столом с королем и королевой. Да и сами короли и правители не брезговали брать в руки кузнечный молот: французский король Карл IX (1550–1574) был талантливым мастером по ковке замков и ключей, Людовик XIII Бурбон (1601–1643) все свое свободное время посвящал художественной ковке, а Людовик XIV даже устроил себе кузницу в Версальском дворце.

Среди русских царей любителями ковки были Иван Грозный (1530–1584) и Петр I (1672–1725), который принимал участие в ковке якорей на Воронежской судоверфи.

Первый президент США Джордж Вашингтон (1732–1799) любил в свободное время ковать, а итальянскому диктатору Бенито Муссолини (1883–1945) нравилось не только ковать, но и позировать перед фотокамерами с молотом в руках.

Известно, что в некоторых странах Африки и Азии правителями выбирали только тех, кто хорошо знал кузнечное дело. В конце XVIII в. русский просветитель В. Певшин в своем «Словаре коммерческом» писал: «Если бы цена вещей определялась по их полезности, железо должно бы считаемо быть драгоценнейшим из всех металлов: нет художеств, ни ремесла, в котором не было бы оное необходимо, и надобно бы целые книги наполнить одним описанием таковых вещей».

Практически во всех государствах Европы и Азии есть народные сказания, эпосы, былины и мифы о героях-кузнецах: в Греции это бог-кузнец Гефест, в Риме – Вулкан, у германцев – Виланд, у финнов – Ильмаринен, у русских – Сварог, у бурят – герой Гэсер, у скандинавов – Мимир, у кельтов – бог-кузнец Гоибниу. А сколько великих художников, поэтов, песенников посвятили свои произведения кузнецам!

Кузнечное искусство и мастерство, имеющие древнейшие корни, и в настоящее время продолжают совершенствоваться и развиваться. Кузнечные праздники, фестивали и встречи проводятся во многих станах мира – в России, Украине, Белоруссии, США, Англии, Германии, Австрии, Скандинавских странах и Прибалтике.

В Советском Союзе возрождение кузнечного искусства началось после создания в 1975 г. в подмосковной Салтыковке Музея кузнечной науки и техники на базе дома и участка профессора Анатолия Ивановича Зимина – основоположника отечественного кузнечно-прессового машиностроения. Начало экспозиции положили работы кузнецов В. Басова и В. Кривошеина из Суздаля; К. Шацкого, И. Никитина из Москвы; Л. Быкова, А. Беланова, В. Маркова, В. Сахоневич из Санкт-Петербурга; Н. Чекмарева из Тольятти; В. Демина и О. Стасюка из Киева; Н. Марченко из Нижнего Новгорода; А. Романова и И. Монастырского из Ульяновска; В. Тумова из Асбеста; Н. Фирстова из Поленова Тульской области и др. Часть этих изделий представлены в данной книге.

На фото 1.4.1 показана экспозиция музея на лестничном марше, где видны многочисленные самовары XIX в., настенные и напольные светцы, стенды с конскими приборами и с элементами художественной ковки. На одном из окон музея стоит композиция «Цапля на болоте» (фото 1.4.2) выкованная кузнецом промышленной ковки Иваном Никитиным, который, посетив музей, подумал: «А я чем хуже?» – и через неделю принес нам в музей свой маленький шедевр, которым восхищаются не только кузнецы-художники, но и искусствоведы, и простые посетители.

Экспонат «Ваза с розами» (фото 1.4.3.) подарил инженер из Молдавии. Посетив однажды музей, он был так восхищен экспозицией, что, приехав в свой город Бельцы, достал из шкафа семейную реликвию и в следующую командировку передал ее в дар музею. Правда, она была без стеклянной чаши, и нам пришлось потратить немало времени, чтобы на одном из московских заводов «выдуть» ее и собрать воедино этот прекрасный экспонат. Многие кузнецы-художники и ученые изучали секреты изготовления кованой подставки, но так и не пришли к общему выводу, как она была откована!

На рис. 1.4.1–1.4.2 представлены работы кузнеца-художника Константина Щацкого – втычные подсвечники. Под одним из них этикетка гласит: «Подсвечник настенный, металл, ковка, 1980 г. Экспонировался на выставке „Мелодии огня“, Москва, 1988 г.».

Необходимо дать справку: эта выставка была первой кузнечной выставкой в Советском Союзе, и в ней участвовало около пятидесяти кузнецов из разных городов и республик.

Константин Шацкий – один из основателей музея – родился в подмосковной деревне. О себе он рассказывает: «Идешь, бывало, по деревне, а ноги сами сворачивают в кузницу. Стоишь и смотришь, как огонь в горне горит, как кузнец по раскаленному металлу молотом бьет. Иногда выпадали и счастливые моменты – дадут меха покачать или какую-нибудь заготовку подержать». После армии Шацкий пошел работать кузнецом на Первый московский часовой завод. Сначала был помощником кузнеца, а потом стал работать самостоятельно. В свободное от основной работы время занимался художественной ковкой и чеканкой. Со временем он стал ведущим специалистом в области художественной ковки, участвовал во многих выставках и обучал молодых ребят кузнечному делу. Если он видел, что ломают какое-нибудь здание с коваными изделиями, то бросался спасать их и после реставрации приносил к нам в кузнечный музей.

Настольные подсвечники, откованные К. Шацким, показаны на рис. 1.4.3–1.4.5. Надо сказать что представленные здесь подсвечники не только выполнены на высоком художественном уровне, но и видно, что все они несут «тяжесть и кузнечную красоту» ковки. Настенный подсвечник того же автора, представленный на рис. 1.4.6, откован из относительно тонких заготовок и выглядит очень красиво и изящно.

Напольные подсвечники К. Шацкого (рис. 1.4.7–1.4.9) выглядят очень легко и изящно, хотя весят они много. Композиция на рис. 1.4.7 – комбинированная: подсвечник и вешалка для каминных приборов (слева направо: метелка, кочерга, вилочка и совочек).

Дверные приборы того же автора показаны на рис. 1.4.10–1.4.13: ручка-стукало с завитками (рис. 1.4.10) и ручка-стукало с двойными завитками (рис. 1.4.11), жиковины (рис. 1.4.12, 1.4.13) всегда являлись украшением дверей или ворот.

Стенд с цветочной веткой (фото 1.4.4) и стенд с цветами и бытовым инструментом (рис. 1.4.14) собраны из изделий, которые кузнец Шацкий вытаскивал из развалин домов при их сносе. В дальнейшем все эти изделия он отреставрировал и создал прекрасные стенды, которые и передал в музей.

Только на трех рисунках (1.4.15–1.4.17), удалось поместить уникальную многоярусную люстру кузнеца Юрия Карапетяна (Ереван, ПО «Урарту») – одного из ведущих кузнецов-художников Армении 1980-х гг. На рис. 1.4.18 и 1.4.19 мы видим напольный и настольные подсвечники самобытного мастера. Первый подсвечник выполнен в типичном армянском стиле – все лаконично и величественно. Настольные подсвечники выкованы на пневматическом молоте из квадратных заготовок больших размеров (это видно из размеров оснований) с разрубкой центрального стержня у некоторых заготовок и скруток у других. Исполнить такие кузнечные «выкрутасы» мог только кузнец очень высокой квалификации. Эти подсвечники являются шедевром мировой кузнечной культуры!

Каминные приборы Ю. Карапетяна (рис. 1.4.20, 1.4.21) всегда пользовались большой популярностью у заказчиков, а стойки для каминных приборов (рис. 1.4.22, 1.4.23) заказывались постоянно.

И в завершение рассказа о работах Ю. Карапетяна представляем одну из его последних композиций – «Древний звон» (рис. 1.4.24).

Анатолий Корнеев (фото 1.4.5) – один из крупнейших кузнецов России, художник и философ, создатель и первый председатель Московского творческого союза кузнецов-художников. Его работы находятся не только в музеях Москвы, но и в частных коллекциях в Германии, США и Италии. Перед созданием своих кузнечных шедевров он рисовал большое количество эскизов и картин. Некоторые из его работ представлены на фото 1.4.6–1.4.9: фото 1.4.6 – эскиз композиции «Архангел Михаил», 1.4.8 – кованая композиция «Архангел Михаил», фото 1.4.8 – «Космос». Заканчивая обзор работ А. Корнеева, представим его философскую композицию «Воспоминание о лете» (фото 1.4.9).

Николай Марченко являлся председателем Союза кузнецов Нижнего Новгорода и много сделал для сохранения памятников кузнечного искусства и ремесла. У его мастерской была уникальная выставка старинных оград и ворот, которые он спасал при разрушении старых зданий.

Он создал в Нижнем Новгороде большое количество интересных кузнечных композиций, одна из них украшает фасад Детского театра.

Композиция «Дружба славянских народов» откована киевскими кузнецами В. Деминым, О. Стасюком и А. Миловзоровым.

Композицию из кованых предметов (рис. 1.4.25) составил кузнец из Санкт-Петербурга Л. Быков. Братья В. и Н. Кривошеины «связали» из стального прутка уникальную плетенку под старину, а кузнец из Польши Анджей Даньковский отковал оригинальную композицию «Зарождение жизни».

Подготовка кузнецов дело довольно сложное. В 1930-х гг. подготовка молодых кузнецов в городах осуществлялась в специальных ФЗУ (позднее в ПТУ, СПТУ и колледжах), а в сельской местности 15-летних мальчиков по договоренности направляли в кузницы. Если за ученика вносили какую-то плату, то мальчик обучался два года, а если без оплаты, то четыре. Ученики получали звание подмастерья, снабжались самым необходимым кузнечным инструментом и могли организовывать собственное дело.

В Советском Союзе при всех крупных машиностроительных, металлургических, химических заводах и комбинатах создавались специализированные учебные заведения по подготовке молодых рабочих кадров. В 1990-х гг. большинство учебных заведений низшего и среднего звена были упразднены. К концу XX в. подготовку кузнецов-художников начали вести старейшие художественные вузы Москвы и Санкт-Петербурга: Московская государственная художественно-промышленная академия им. С. Г. Строганова и Санкт-Петербургская государственная художественно-промышленная академия им. А.Л. Штиглица, Абрамцевский художественно-промышленный колледж им. В. М. Васнецова. В XXI в. открылась новая творческая специальность «Технология художественной обработки материалов». Подготовку по этой специальности ведут 40 вузов РФ, в том числе Московский государственный университет приборостроения и информатики (МГУПИ), Московский государственный вечерний металлургический институт (МГВМИ), Московский государственный горный университет (МГГУ), Московский педагогический государственный университет (МПГУ), ряд вузов Санкт-Петербурга, городов Урала (в частности, Ижевска), Иркутска, Улан-Удэ и др.

Одним из успешных выпускников-кузнецов, защитивших дипломный проект по специальности «Технология художественной обработки металлов» МГУПИ, является руководитель кузнечной мастерской Художественно-производственного предприятия «Софрино» РПЦ А. Путан.

С основами художественной ковки можно познакомиться, поступив на четырехмесячные курсы «Художественная ковка», руководимые автором этих строк, при Русской академии ремесел.

Подготовка кузнецов-художников осуществляется не только в учебных заведениях, но и на кузнечных фестивалях в Москве, Санкт-Петербурге, Туле, Павловском Посаде, Ульяновске, Иркутске, Перми, Соликамске, Улан-Удэ, в Украине, Белоруссии, Западной Европе, Великобритании и США.

Например, на празднике кузнецов в Парке кованых фигур в Донецке были организованы мастер-классы по ковке для всех желающих. На фото 1.4.10 – 1.4.20 показаны уникальные кузнечные композиции: «Древо жизни», «Гнездо аиста».

Табл. 1. Определение марок сталей по искре

Табл. 2. Теплотворная способность топлива

Табл. 3. Температурный интервал ковки сталей и цветных сплавов

Табл. 4. Зависимость цвета каления заготовки от температуры нагрева

Табл. 5. Определение температуры нагрева сталей по цветам побежалости

Флюсы, применяемые при кузнечной сварке (старинные и современные рецепты)

Сварка низкоуглеродистых сталей (железа):

мелкоизмельченная сухая глина;

кварцевый или речной песок;

песок с глиной;

песок с бурой.

Сварка железа со средне– и высокоуглеродистыми сталями:

порошок из зеленого (бутылочного) стекла;

тяжелый шпат;

35,6 % борной кислоты, 30,1 % сухой поваренной соли, 26,7 % железносинеродистого кали (синь-кали), 7,6 % канифоли – все измельчается и тщательно перемешивается.

Сварка средне– и высокоуглеродистых сталей:

41,5 % борной кислоты, 35 % сухой поваренной соли, 15,5 % синь-кали, 8 % обезвоженного углекислого натрия.

Сварка меди и латуни:

30 % буры, 50 % борной кислоты, 10 % поваренной соли, 10 % кислого фосфорнокислого натрия;

70 % буры, 10 % борной кислоты, 20 % поваренной соли;

50 % буры, 50 % борной кислоты.

Сварка алюминия:

28 % NaCl, 50 % КСl, 14 % ZiCl, 8 % NaF.

Рекомендации по кузнечной сварке

Перед сваркой необходимо тщательно очистить горновое гнездо.

Отобрать и просеять уголь-«орешек» (лучше древесный или кокс) и разжечь его.

Заготовки, подготовленные к сварке, закладывать в горн после того, как горн хорошо разгорится.

При нагреве заготовок до температуры 950–1050 °C их посыпают равномерным тонким слоем флюса.

Начало сварки определяется появлением блесток и «потением» металла.

Заготовки быстро вынимают из горна, ударом о наковальню или молотком сбивают окалину и шлаки, накладывают их подготовленными к сварке местами и начинают проковывать вначале легкими и частыми ударами от центра сварки к краям, а затем более сильными ударами до окончания сварки и формирования детали.

Акант – травянистое растение с большими зубчатыми резными листьями, в стилизованном виде является украшением на капителях колонн и в различных видах орнамента.

Баба – рабочая часть молота, состоящая из поршня, штока и верхнего бойка.

Бегуны – смешивающее (катковое) оборудование для получения формовочной смеси.

Бронза – сплав на медной основе, который легирован Sn, Аl, Мn, Zn, Рb и другими элементами.

Вензель – декоративный кованый узел с инициалами владельца.

Вилка – подкладной инструмент второй группы с двумя вертикальными штырями; предназначен для гибки заготовок.

Волюта – деталь с завитками на концах, загнутыми в разные стороны.

Воротки – рычаги (инструмент) с квадратным или прямоугольным отверстием посередине, предназначенные для скручивания заготовок.

Высадка – технологическая операция, при которой происходит увеличение сечения части заготовки при уменьшении ее длины.

Гвоздильня – подкладной инструмент второй группы в виде металлической плиты с отверстиями разного диаметра, предназначенный для высадки головок гвоздей и болтов.

Гибка – технологическая операция, при которой заготовка изменяет свою прямолинейность на заданный угол, окружность или спираль.

Гладилка: 1 – подкладной инструмент первой группы, предназначенный для выравнивания поверхности после ковки; 2 – мастерок небольшого размера, применяемый при формовке и отделке литейных форм, более узкий, чем мастерок для строительных работ.

Глазок – плотно закованная в цилиндрик начальная часть завитка или спирали.

Горн – нагревательное устройство с принудительной подачей воздуха в область горения.

Дверной молоток – вращающаяся ручка двери в виде кольца с утолщением-«бусиной» в нижней части.

Динас – огнеупорный материал, на 96 % состоящий из SiО₂.

Драгоценные металлы и сплавы – золото, платина, серебро, родий, иридий, рутений и их сплавы.

Единая смесь – смесь формовочных материалов для получения формы без оболочки и облицовочных материалов. Относится к формовке в гипсовые и песчано-глинистые смеси по газифицируемым моделям.

«Елка» – блок моделей, собранный из воскоподобных материалов.

Железо – химический элемент, в заводской терминологии – сталь с содержанием углерода меньше 0,1 %.

Желобина – опорный инструмент в виде толстой металлической плиты со сферическими и цилиндрическими углублениями, предназначенный для формовки днищ при изготовлении металлической посуды.

Жидкотекучесть – способность сплава заполнить форму.

Жиковина – кованая удлиненная петля с элементами декора, скрепляющая доски ворот или дверей.

Журавец – криволинейный элемент силового каркаса купола, изготовленный из дерева или кованого железа.

Завиток – изогнутый по дуге металлический пруток.

Закон наименьшего сопротивления: при деформации каждая точка деформируемого тела перемещается в направлении наименьшего сопротивления.

Закон постоянства объема: объем металла в процессе ковки практически не изменяется.

Засов – кованый задвижной запор для ворот, дверей, калиток и окон.

Картуш – кованое или лепное изделие в виде щита или недоразвернутого свитка, на котором могут размещаться гербы, эмблемы или инициалы владельца.

Керамика – смесь для покрытия деревянной, металлической или восковой модели, состоящая из тугоплавких материалов, таких как этилсиликат, маршалит, песок, жидкое стекло, термореактивные смолы и пр.

Клещи – захватывающий инструмент, предназначенный для извлечения нагретых заготовок из горна и удерживания их во время ковки.

Кобылина – опорный инструмент в виде длинной толстой металлической пластины с утолщением на концах, предназначенный для выколачивания цилиндрических и конических поверхностей из листового металла.

Ковка – процесс формоизменения нагретых или холодных (листовых) заготовок при помощи ударов.

Ковкость – способность металла пластически деформироваться в определенных пределах.

Комбинированная обработка металла – получение изделий совокупностью методов, например литья, ковки, чеканки, просечки и пр.

Конус – инструмент, предназначенный для гибки заготовок и расширения отверстий.

Крацевание – очистка поверхности литого или кованого изделия от окалины, заусенцев и придание ему блеска при помощи металлических щеток.

Кресало (огниво) – железная пластинка для высекания искры из кремня.

Крица – твердая губчатая масса железа со шлаковыми включениями, получаемая непосредственно из руды путем ее восстановления.

Круглогубцы – захватывающий инструмент с круглыми губками, предназначенный для закручивания проволочных или полосовых заготовок.

Кувалда – тяжелый ударный двуручный инструмент молотобойца.

Кузнец – мастер по ручной или машинной ковке.

Кузнечная форма – подкладной инструмент в виде стальной толстой плиты прямоугольной формы со сквозными круглыми, квадратными или прямоугольными отверстиями и пазами разных форм по периметру.

Кузнечное зубило – подкладной инструмент первой группы, предназначенный для разделительных операций: отрубки, разрубки, вырубки и т. п.

Латунь – сплав меди с цинком (до 50 %) с добавлением свинца, олова и алюминия.

Меандр – геометрический линейный орнамент из непрерывной ломаной или волнообразной линии, названный по имени реки в Турции.

Мельхиор – медно-никелевый сплав, содержащий от 18 до 30 % никеля с добавками марганца, хрома и железа. Применяется в основном для изготовления столовых приборов штамповкой.

Молот пневматический – машина ударного действия, использующая для работы сжатый воздух.

Молоток дифовочный – специальный ударный инструмент с удлиненными рабочими концами и бойками в виде шаров или конусов различных размеров и форм.

Молоток шляпный – подкладной инструмент для окончательной формовки головок гвоздей или болтов.

Наковальня – массивный опорный инструмент специальной формы, на котором производится ковка.

Наполнительная смесь – формовочная смесь, заполняющая опоку, расположенная вторым слоем после облицовочной смеси.

Обжимки парные – инструмент, предназначенный для придания поковке правильной геометрической формы.

Окалина – слой окислов, образующихся на поверхности заготовки во время нагрева.

Осадка – технологическая операция, при которой происходит увеличение площади сечения заготовки за счет уменьшение ее длины.

Отжиг – вид термической обработки, заключающийся в нагреве изделия до определенной температуры и его медленном охлаждении.

Отрубка – технологическая операция, при которой происходит отделение части заготовки.

Паникадило – подвесной подсвечник для большого количества свечей.

Парапет – невысокая металлическая ограда по краю крыши.

Передача – технологическая операция, при которой происходит смещение одной части заготовки относительно другой.

Плоскогубцы – захватывающий инструмент, предназначенный для гибки или удержания листовых заготовок при обработке.

Подбойка – подкладной инструмент, предназначенный для формирования радиусных пазов и разгонки металла.

Подзор – деревянная или металлическая полоса с просечным рисунком, свисающая с карниза крыши.

Подкладной инструмент второй группы – инструмент, устанавливаемый на наковальню при выполнении определенных кузнечных операций.

Подкладной инструмент первой группы – инструмент, подкладываемый под удар молота для выполнения различных технологических операций.

Подсечка – подкладной инструмент второй группы в виде зубила; предназначена для разрубки заготовок, уложенных на ее лезвии, путем нанесения сверху удара молотком.

Подстукальник – металлическая декоративная пластина, устанавливаемая на дверь под дверным молотком.

Полирование – механическая обработка заготовки, заключающаяся в удалении рисок и получении гладкой зеркальной поверхности.

Прави́льная плита – толстый ровный металлический лист больших размеров для правки крупногабаритных изделий.

Прапор – знамя, позднее флюгер в виде флажка, устанавливаемый на конических крышах.

Пробойник – подкладной инструмент первой группы, предназначенный для пробивки отверстий в заготовке.

Протяжка – технологическая операция, при которой происходит уменьшение площади поперечного сечения заготовки, что приводит к увеличению ее длины.

Прочность – способность материала выдерживать, не разрушаясь, внешние нагрузки.

Прошивень – подкладной инструмент, предназначенный для пробивания отверстий в толстых заготовках или их расширения.

Разгонка: 1 – подкладной инструмент первой группы, предназначенный для ускорения протяжки металла вдоль или поперек оси; 2 – технологическая операция, при которой происходит увеличение ширины заготовки или ее части за счет уменьшения ее толщины.

Разгонка парная – инструмент, предназначенный для двухсторонней разгонки металла.

Раздача отверстия – технологическая операция по увеличению диаметра или формы отверстия за счет внедрения конического или бочкообразного прошивня.

Разрубка – технологическая операция по разделению заготовки на части.

Раскатка: 1 – подкладной инструмент первой группы, предназначенный для ускорения протяжки кольцевых заготовок; 2 – технологическая операция, при которой происходит увеличение диаметра кольца и уменьшение его толщины.

Репьи – металлические декоративные розетки, закрепляемые на пересечении полос в кованых дверях или воротах.

Ручник – основной ударный инструмент кузнеца.

Сварка кузнечная – технологическая операция, при которой происходит диффузионное соединение частей заготовки, нагретых до высокой температуры под действием ударов.

Светец – кованый держатель для горящих лучин. Светцы бывают втычными, настенными или напольными.

Связь – кованые стержни прямоугольного и квадратного сечений, применяемые в архитектуре для скрепления каменных или кирпичных зданий и арочных проемов.

Секирный замок – врезной замок с металлическими накладками в виде секир.

Скручивание – технологическая операция, при которой происходит поворот части заготовки на определенный угол вокруг продольной оси.

Специальные виды литья – все виды литья, исключая литье в песчано-глинистые формы.

Сталь – сплав железа с углеродом (до 2,14 %).

Стойна – опорный втычной инструмент в виде толстого металлического стержня с шаровой рабочей поверхностью, используемый для выколотки изделий из листовых заготовок.

Стул – массивное деревянное, металлическое или бетонное основание для установки наковальни.

Твердость – способность материала сопротивляться вдавливанию в него другого, более твердого материала.

Тиски стуловые – инструмент для зажима и удержания заготовок во время работы.

Топоры кузнечные – подкладной инструмент первой группы, предназначенный для разрубки или надрубки заготовок.

Травление – растворение покрытия, ржавчины или поверхностного слоя металла химическим или электрохимическим способом.

Трельяж – ромбовидная сетка, которая используется в качестве опоры для вьющихся растений.

Уклон – подкладной инструмент второй группы с наклонной поверхностью, предназначенный для ковки клиньев.

Улитка – шаблон в виде свернутой спирали, предназначенный для гибки спиралей и завитков.

Усадка – уменьшение объема металла или сплава при переходе из жидкого состояния в твердое.

Флюгер – металлическая кованая композиция с вращающейся стрелкой, устанавливаемая на высшей точке здания, для определения направления ветра.

Фонарик – декоративный кованый элемент в середине стержня в виде скрученных двух, четырех и более стержней.

Чека – железный клин для запирания ворот, а также для удерживания колеса телеги.

Чеканка: 1 – отделка поверхности изделий художественного литья с целью устранения мелких дефектов; 2 – получение рельефных изображений ручным способом на тонких металлических листах путем использования чеканов.

Червонка – стилизованная кованая фигура в виде сердечка.

Шабот – массивное чугунное основание молота, предназначенное для восприятия ударной нагрузки и закрепления на нем подушки нижнего боя.

Шандал – кованый напольный подсвечник на большое количество свечей.

Шишка – декоративный элемент на вершине стержня ограды в виде стилизованной кедровой шишки.

Шперак – небольшая стальная наковаленка для мелких работ, которая вставляется в основную наковальню.

Шпиль – вертикальный пирамидальный стержень, устанавливаемый на крышах башен, храмов и домов.

Экран – кованая стойка с металлической сеткой для защиты от искр, вылетающих из камина.

Эмалирование – покрытие металла стеклом, в результате которого ювелирная отливка приобретает качественно новую эстетическую ценность. Кроме того, эмаль защищает изделие от коррозии.

Яблоко – декоративная сфера под купольным крестом, изготовленная методом выколотки.