Наковальня — опорное кузнечное приспособление, на котором производятся всевозможные виды ковки. Наковальня изготовляется из углеродистой стали и должна иметь массу не менее 100 кг. Для ковки маломерных изделий применяют другие приспособления, о которых речь пойдет ниже.

Простейшая наковальня — квадратный (или прямоугольный) стальной массив. Ровная, гладкая, как зеркало, поверхность наковальни (которую иногда так и именуют) называется наличником (лицом). Наличник и верхнюю часть закаливают, придавая тем самым зеркалу наковальни, по которому стучит кувалда, высокую прочность.

Изготавливают также более сложные виды наковален.

Заостренная часть именуется «рогом», предназначена для гибочных работ, разгонки колец и т.п. Противоположная часть, плоская сверху, продолжающая центральную часть, именуется «хвост» и предназначена для изгибания деталей под прямым углом. В ней сделано сквозное отверстие диаметром 350x350 мм для закрепления приспособлений, инструментов, а также деталей. Обычно наковальню устанавливают пятами на толстый чурбан твердых пород. При этом нужно учесть высоту подставки, чтобы вместе с наковальней она соответствовала росту кузнеца: большой палец опущенной руки должен касаться наличника наковальни. Крепление производят к деревянной основе скобы. Основу можно сделать из бетона или сварить из уголка.

Рис. 1 Двурогая наковальня: 1 – лицо (наличник); 2 – рог; 3 – основание; 4 – хвост

Рис. 2 Схема установки наковальни

Туже опорную роль играют шпераки — мини-наковальни. Они значительно уступают наковальне в массе, разнообразны по форме, часто бывают индивидуального изготовления (под определенные изделия). Их также забивают в чурбан или фиксируют в тисках, вставляют в отверстие наличника наковальни.

Рис. 3 Шпераки

Гибочная плита — стальная плита с отверстиями. Фиксируется в отверстие наковальни или в стационарной раме из уголка. Применяется для изготовления одинаковых элементов в больших количествах. В отверстия плиты по нужной форме вставляются стальные стержни, а по ним выгибают разогретую деталь.

Кузнечная форма — толстая закаленная плита с поперечными выемками-ручьями и отверстиями разной конфигурации в сечении, на которых ударными инструментами придают разогретой детали соответствующую форму.

Рис. 4 Кузнечная форма

Правильная плита. Ее грани расположены под прямым углом к поверхности.

Красивые кованные изделия из металла возможны лишь при умелой ковке и наличии необходимых инструментов.

Специальные клещи — инструмент, без которого не обойтись ни у горна, ни у наковальни: голыми руками раскаленную заготовку не возьмешь. Клещи различают по размеру, конфигурации, форме губок. Для удержания заготовки (или ее части) определенного сечения подбирают соответствующие клещи.

Кроме клещей заводского производства мастер при необходимости для удержания детали сложной или необычной формы изготавливает щипцы с аналогичными губками.

Тиски, воротки, ключи — зажимные приспособления для удержания и обработки как холодных, так и горячих деталей.

Рис. 1 Формы губок кузнечных клещей для удерживания заготовок различной формы и сечения

Рис. 2 Кузнечные клещи: 1 — с круглыми губками; 2 — с прямоугольными губками; 3 — «волчья пасть»; 4 — с плоскими губками

Рис. 3 Воротки

Для удержания кузнечных подкладок (подложек) используется стальной тросик. Петля тросика удерживает подкладной инструмент той или иной формы на поверхности наковальни.

Горн должен быть установлен так, чтобы к нему был доступ с трех сторон для удобства в работе. Служит для разогрева заготовки. Может быть стационарным и переносным, открытого и закрытого типа, различных конструкций.

Рассмотрим те из них, которые применимы и наиболее рациональны в условиях индивидуальной кузницы.

Переносной горн очень удобен в частной мастерской благодаря малому размеру, возможности его перемещения и несложному изготовлению самим кузнечным мастером. Для изготовления небольших кованых изделий, инструментов переносной горн самодостаточен.

Но для работы с крупными заготовками переносной горн не пригоден. Поэтому в индивидуальной мастерской необходим и стационарный горн (хотя бы простейшей конструкции).

Для изготовления художественных кованых изделий наиболее подходит в индивидуальных условиях горн открытого типа. Он прост по конструкции и дает возможность разогреть заготовку любого размера. Топливо употребляется обычное: дрова, уголь. Марки угля — антрацит, коксующийся, древесный. Древесный уголь считается наиболее высококачественным топливом для кузнечного горна. Но он дефицитен, дорог и требуется в большом количестве. Чаще используется кокс.

Горн традиционной конструкции выкладывается из кирпича или из бетона, имеет горновое гнездо, над которым разогреваются детали благодаря сгораемому в нем топливу; горновое гнездо выкладывается (футеруется) огнеупорным кирпичом или обмазывается огнеупорной глиной (шамотом). Такая футеровка необходима, иначе от высокой температуры при горении кокса горновое гнездо быстро разрушается. Соплом для подачи воздуха служит чугунная труба, также футерованная шамотом; подача воздуха в горновое гнездо осуществляется центробежным электровентилятором или простейшим способом при помощи меха; над горном крепится вытяжная труба с коническим расширением над горном по его размеру на высоте не выше метра; изготавливается вентиляционная вытяжка из листового металла.

Применяются также горны заводского производства из литого чугуна. Здесь размеры горнового гнезда из чугуна ограничивают работу с деталями нестандартных форм. А традиционный горн, имеющий заднюю стенку, не позволяет оперировать длинными деталями. Эти ограничения отсутствуют у горна, который можно сделать опять-таки самому, обойдясь без заводских литейных конструкций из чугуна.

Каркас такого горна сварен из уголка, стол сделан из листовой стали толщиной 5 мм, колосниковый под — из 10-мил¬лиметровой стали. Из-за разности температуры сверху и снизу пода со временем он деформируется. Но его легко выровнять на наковальне или стальной плите.

Рис. 1 Шахта с тиглем в разрезе: 1 — крышка; 2,3 — стенки горна: внутренняя из огнеупоров и внешняя из обычного кирпича; 4 — подача воздуха; 5 — регулятор подачи воздуха; 6 — зольная камера; 7 — заслонка зольника для удаления золы; 8 — колосниковая решетка; 9 — подставка под тигель; 10 —металл; 11 — топливо; 12 —тигель; 13 —отверстия для выхода газов горения

Чтобы получить в горне пламя определенной силы, нужны колосники различной конфигурации. Для равномерного прогревания детали необходимо факельное пламя, которое достигается применением колосников с равномерно расположенными отверстиями. Местный нагрев достигается щелевидным подом. Следует сказать, что коэффициент полезного действия или эффективность горна открытого типа невысока — всего до 5 %. Для получения более высоких температур нужен горн закрытого типа, т.е. имеющий крышку. В индивидуальном кузнечном деле проще устроить так называемую печурку из огнеупорного кирпича, поскольку горн закрытого типа сложен по конструкции и необходим частному мастеру крайне редко. Печурка строится из кирпичей в две стенки с кирпичной крышей. Отсутствие двух других стенок позволяет нагревать длинномерную заготовку.

Правила эксплуатации горна

Чтобы горн служил долго, необходимо:

— перед розжигом вычищать колосники и горновое гнездо;

— правильно разжигать горн;

— владеть приемами нагрева.

1. Перед розжигом необходимо колосники и гнездо освободить от окалины, нагара, остатков несгоревшего топлива и золы.

2. Порядок розжига: в гнездо укладывают щепки, поверх — дрова. Когда они загорятся, включают поддув и постепенно подбрасывают кокс до образования жаровой массы.

3. При чрезмерной подаче воздуха заготовка сильно выгорает и становится непригодной для ковки. При недостаточном поддуве нельзя достичь необходимой температуры, что особенно недопустимо при изготовлении инструментов. Несоблюдение температурного режима приводит к неоптимальному прогреву заготовки. А работа с холодным металлом не может не сказаться на качестве кованых изделий.

Создаваемая индивидуально любительская кузница должна соответствовать определенным стандартам и отвечать основным требованиям кузнечного дела. Имеется в виду создание условий противопожарной безопасности и необходимых вентиляции и освещения, сводящих на нет возможность несчастного случая. Это — прежде всего. Пренебрежение этими требованиями чревато серьезными неприятностями.

Расположение оснащения кузнечно-слесарной мастерской должно быть тщательно продумано с учетом максимального удобства и безопасности. Рационально оборудованная индивидуальная кузница позволит ее владельцу дышать минимально загрязненным воздухом, сохранит зрение, избавит от синяков и ссадин, в конце концов, обезопасит от пожара. Для этого над грамотно расположенным кузнечным горном оборудуется соответствующая вентиляционная вытяжка, а помещение и особенно слесарный стол-верстак снабжается достаточным электроосвещением.

Рис. 1 Планировка кузницы: 1 — горн; 2 — емкость с водой; 3 — стеллаж для инструмента; 4 — переносной столик; 5 — наковальня; 6 — электроточило; 7 — сварочный аппарат; 8 — слесарный верстак; 9 — тиски; 10 — ящик для угля

Сварочные операции необходимо производить только на открытом воздухе.

Вообще, если есть такая возможность, кузнечную и слесарную мастерские лучше расположить раздельно, т.е. в разных помещениях. Причем кузнечную лучше расположить во дворе, под навесом или в специально построенном вентилируемом сооружении из асбестоцементных плит и конструкций из металла, т.е. невозгораемых строительных материалов. Асбестоцементными плитами обшивается и стационарная частная кузница. Высота потолка в ней должна быть не менее 2,5 м.

Основное оснащение кузнечно-слесарной мастерской: горн с вытяжкой, емкость с водой, ящик с топливом, наковальня, правильня, гибочная, формовальная и гвоздильная плиты на подставке из стального уголка, механический молот, верстак, стеллажи для инструментов (стационарный (настенный) и переносной (небольшой и удобный), электроточило (с набором абразивных кругов), тиски кузнечные и слесарные, сварочный аппарат, электродрель с набором сверл, комплект слесарных инструментов, измерительный инструментарий.