.jpg/1280px-Loty%C5%A1sk%C3%A9_etnografick%C3%A9_muzeum_v_p%C5%99%C3%ADrod%C4%9B_(17).jpg)
Кузница — это тип очага , используемый для нагрева металлов , или рабочее место ( кузница ) , где расположен такой очаг. Кузница используется кузнецом для нагрева куска металла до температуры, при которой ему становится легче придавать форму ковкой , или до точки, при которой больше не происходит наклепа . Металл (известный как «заготовка») транспортируется в кузницу и обратно с помощью щипцов , которые также используются для удержания заготовки на наковальне кузницы, пока кузнец обрабатывает ее молотком. Иногда, например, при закалке стали или охлаждении заготовки, чтобы ее можно было брать голыми руками, заготовку транспортируют в ванну, которая быстро охлаждает заготовку в большом водоеме . Однако, в зависимости от типа металла, вместо этого может потребоваться закалка в масле или соляном растворе; многие металлы требуют большего, чем просто закалка в воде. В слабой ванне также содержится вода для тушения пожара в кузнице.
В кузнице в качестве топлива для нагрева металла обычно используется битуминозный уголь , технический кокс или древесный уголь . Конструкции этих горнов со временем менялись, но независимо от того, используется ли топливо уголь , кокс или древесный уголь , основная конструкция осталась прежней. [1]
Кузница этого типа, по сути, представляет собой очаг или камин , предназначенный для управления огнем, чтобы металл, попавший в огонь, мог быть доведен до ковкого состояния или вызывать другие металлургические эффекты ( например , закалку , отжиг и отпуск ). . Огонь в горне этого типа контролируется тремя способами: количеством воздуха , объемом топлива и формой топлива/огня.
За тысячи лет ковки эти устройства в той или иной форме развились как существенные особенности кузницы этого типа: [2]
Во время работы топливо помещается в очаг или на него и поджигается. Источник движущегося воздуха, например вентилятор или сильфон, вводит дополнительный воздух в огонь через фурму. При наличии дополнительного воздуха огонь сжигает топливо быстрее и горит горячее (и чище — дым можно рассматривать как ушедшее потенциальное топливо).
Кузнец уравновешивает топливо и воздух в огне для выполнения определенных видов работ . Часто это предполагает корректировку и поддержание формы огня.
В типичной угольной кузнице очаг размещается в центре плоского очага. Фурма войдет в жаровню снизу. При работе горячим ядром пожара будет шар горящего кокса внутри и над топкой. Сердце огня будет окружено слоем горячего, но не горящего кокса. Вокруг несгоревшего кокса образуется переходный слой угля, который под действием тепла огня превращается в кокс. Все окружает кольцевой или подковообразный слой сырого угля, который обычно поддерживается влажным и плотно упакованным, чтобы сохранить форму сердца огня и не дать углю воспламениться напрямую, чтобы он сначала «приготовился» в кокс.
Если необходим больший огонь, кузнец увеличивает количество воздуха, поступающего в огонь, а также питает и углубляет сердцевину кокса. Кузнец также может регулировать длину и ширину огня в такой кузнице, чтобы приспособить его к различным формам работ.
Основным отличием только что описанного горна и огня является « обратная тяга », в которой нет жаровни, а фурма входит в очаг горизонтально от задней стенки.
Кокс и древесный уголь можно сжигать в тех же кузницах, где используется уголь, но поскольку нет необходимости перерабатывать сырое топливо в центре огня (как в случае с углем), с огнем обращаются по-другому.
Отдельные кузнецы и специальные применения способствовали развитию множества кузниц этого типа, от описанной выше угольной кузницы до более простых конструкций, представляющих собой яму в земле с ведущей в нее трубой.
Газовая кузница обычно использует в качестве топлива пропан или природный газ . В одной распространенной и эффективной конструкции используется цилиндрическая кузнечная камера и горелочная трубка, установленная под прямым углом к корпусу. Камера обычно футерована огнеупорными материалами, такими как твердая литая огнеупорная керамика или мягкое керамическое термоодеяло (например, Kaowool ). Горелка смешивает топливо и воздух, которые воспламеняются на кончике, который немного выступает в футеровку камеры. Давление воздуха и, следовательно, тепло можно увеличить с помощью механического вентилятора или с помощью эффекта Вентури .
Газовые горны различаются по размеру и конструкции: от больших, в которых используется большая горелка с воздуходувкой или несколько атмосферных горелок, до горнов, построенных из банки из-под кофе и использующих дешевую и простую пропановую горелку . Небольшую кузницу можно высечь даже из одного мягкого огнеупорного кирпича .
Основным преимуществом газовой кузницы является простота использования, особенно для новичка. Газовая кузница проста в эксплуатации по сравнению с угольной, а огонь получается чистый и равномерный. Они менее универсальны, так как огонь нельзя изменить для размещения больших предметов или предметов необычной формы. Также сложно нагреть небольшой участок детали. Распространенным заблуждением является то, что газовая кузница не может производить достаточно тепла для кузнечной сварки , но хорошо спроектированная газовая кузница достаточно горячая для любой задачи.
Кузница — это водяная мельница, где чугун перерабатывается в кованое железо .
Наковальня служит кузнецу верстаком , где обрабатывается металл , который предстоит выковать. Наковальни могут показаться неуклюжими и тяжелыми, но это очень совершенный инструмент, тщательно разработанный для нужд кузнеца. Наковальни изготавливаются из литого или кованого железа с приваренной поверхностью из инструментальной стали или из цельного куска литой или кованой инструментальной стали. Некоторые наковальни изготовлены только из чугуна и не имеют лицевой поверхности из инструментальной стали. Это не настоящие наковальни, и они не пригодятся кузнецу как таковые, потому что они слишком мягкие. Общий термин для обозначения чугунной наковальни — «ASO» или «предмет в форме наковальни». Целью поверхности из инструментальной стали на наковальне является обеспечение того, что некоторые называют «отскоком», а также обеспечение твердости и отсутствие вмятин от неуместных ударов молотка. Термин «отскок» означает, что часть силы удара кузнечного молота проецируется обратно на металл, таким образом перемещая больше металла за раз, чем если бы отскока не было. Хорошая наковальня может передавать от 50 до 99% энергии обратно в заготовку. Плоская верхняя часть, называемая «лицом», тщательно отполирована и обычно имеет два отверстия (но в зависимости от конструкции их может быть больше или меньше). Квадратное отверстие называется выносливым отверстием, куда подходит квадратный хвостовик выносливого инструмента. Существует множество различных видов прочных инструментов. Меньшее отверстие называется отверстием притчела и используется в качестве опоры при пробивании отверстий в горячем металле или для удержания инструментов, подобных тому, как это делает выносливый инструмент, но для инструментов, которые требуют возможности поворачиваться на 360 градусов, например, для захвата. Инструмент с опусканием на случай, если кузнечные щипцы не могут удерживать заготовку так надежно, как это необходимо. На передней части наковальни иногда имеется «рог», который используется для сгибания, вытягивания стали и многих других задач. Между рогом и поверхностью наковальни часто имеется небольшая область, называемая «ступенью» или «режущим столом». Она используется для резки горячей или холодной стали долотами, а также инструментов для горячей резки, не повреждая поверхность наковальни. Отметины на лице переходят в недостатки кузнечной работы.
В кузнечной мастерской используется множество типов молотков, но здесь мы назовем лишь некоторые из них. Молотки могут иметь разную форму и вес от пол-унции до почти 30 фунтов в зависимости от типа работы, выполняемой с их помощью.
Долота изготовлены из высокоуглеродистой стали . Они закалены и отпущены на режущей кромке, а головка остается мягкой, поэтому она не треснет при ударе молотком. Долота бывают двух типов: горячие и холодные. Холодное долото используется для резки холодного металла, а горячее — для горячего. Обычно горячие долота тоньше, и поэтому их нельзя заменить холодными долотами. Кроме того, многие кузнецы придают долотам простую изогнутую ручку, напоминающую молоток, и их можно использовать на большем расстоянии от горячего металла. Они очень полезны и встречаются по всему миру. [3]
Щипцы используются кузнецами для надежного удержания горячего металла. Отверстия изготавливаются кузнецом на заказ в различных формах, чтобы подходить для захвата различных форм металла . Кузнец нередко имеет двадцать и более пар щипцов; Традиционно кузнец начинал собирать свою коллекцию во время ученичества. На рынке доступны различные типы щипцов. (1) плоский ключ (2) заклепочный или кольцевой ключ (3) прямой рифленый ключ (4) плоский ключ
Фуллеры — это формовочные инструменты различной формы, используемые для изготовления канавок или впадин. Их часто используют парами: нижний дол имеет квадратный хвостовик, который вставляется в прочное отверстие в наковальне, а верхний дол имеет ручку. Заготовку кладут снизу долом, а сверху кладут на заготовку и ударяют молотком. Верхний дольщик также используется для отделки круглых углов, а также для растягивания или растягивания металла.
Прочный инструмент — это инструмент с квадратным хвостовиком, который помещается в прочное отверстие. Существует множество различных видов прочных инструментов, например, приспособления для горячей резки, используемые для резки горячего металла на наковальне; донный инструмент, используемый для вытягивания металла и изготовления пазов; гибочные приспособления - и многое другое, чтобы перечислять.
Слабая ванна обычно представляет собой большой контейнер, полный воды , используемый кузнецом для закалки горячего металла. Провисающая ванна в основном используется для охлаждения частей заготовки во время ковки (чтобы защитить их или удержать металл в одной области от «растекания», например, от ударов молотка поблизости); упрочнить сталь; ухаживать за угольной или угольной кузницей; и просто для быстрого охлаждения работы для облегчения проверки. В кузнечном деле и производстве инструментов этот термин обычно заменяют на «закалочный резервуар», поскольку для охлаждения металла используется масло или рассол . Считается, что термин «слабак» происходит от слова «гасить», то есть угасать жару.
Ковка — это процесс, используемый для придания металлу сложных форм путем падения на заготовку тяжелого молота с матрицей на лицевой стороне. [4]
Заготовка помещается в кузницу. Затем под воздействием молотка нагретый материал, который очень податлив, принимает форму штампа и полостей штампа. Обычно для полного формирования детали требуется только одна матрица. Дополнительное пространство между поверхностями матрицы приводит к выдавливанию части материала по бокам, образуя заусенцы . Он действует как предохранительный клапан для экстремального давления, возникающего при закрытии половин матрицы, и позже отрезается от готовой детали.
Оборудование, используемое в процессе формования капель, широко известно как механический или падающий молоток. Они могут иметь пневматический, гидравлический или механический привод. В зависимости от привода машины, массы домкрата и высоты падения ударная сила может составлять от 11 000 до 425 000 фунтов. Используемые инструменты, штампы и пуансоны, бывают самых разных форм и размеров, а также из разных материалов. Примерами этих форм являются плоские и v-образные формы, которые используются для ковки в открытых штампах, а также штампы с одним или несколькими штампами, используемые для ковки в закрытых штампах. Конструкция штампов имеет множество аспектов, которые необходимо учитывать. Все они должны быть правильно выровнены, они должны быть спроектированы так, чтобы металл и заусенец текли должным образом и заполняли все канавки, а также необходимо уделить особое внимание опорным перемычкам и ребрам, а также расположению линии разъема. Материалы также следует выбирать тщательно. Некоторые факторы, влияющие на выбор материала, — это стоимость, его способность затвердевать, способность выдерживать высокое давление, горячее истирание, тепловое растрескивание и другие подобные вещи. Наиболее распространенными материалами, используемыми для изготовления инструментов, являются углеродистая сталь и, в некоторых случаях, сплавы на основе никеля.
Материалами, которые чаще всего используются при штамповке, являются алюминий, медь, никель, мягкая сталь, нержавеющая сталь и магний. Мягкая сталь является лучшим выбором, а магний обычно плохо работает в качестве материала для штамповки.
С кузницей связаны различные боги и богини в ряде мифологий, например, ирландская Бригида , западноафриканский Огун , греческий Гефест и римский Вулкан . [5] [6] [7]
