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.
Рис. 1.1.13. Простейшие горны: а, б – с паяльной лампой; в – с вентилятором.
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.
Рис. 1.1.14. Горн с пылесосом.
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.
Рис. 1.1.15. Клинчатые мехи.
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).
Рис. 1.1.16. Цилиндрические мехи.
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.
Рис. 1.1.17. «Ветрогон» с ручным приводом.
Рис. 1.1.18. Горн с вентилятором и ножным приводом.
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.
Рис. 1.1.19.Типы наковален: а – безрогая; б – однорогая; в – двурогая: 1 – лицо; 2 – квадратное отверстие; 3 – хвост; 4 – скобы; 5 – стул; 6 – лапы; 7 – конический рог; 8 – незакаленная площадка; 9 – круглое отверстие.
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.