КОВКА

  ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

   Ковку считают первичной обработкой металла. В процессе ковки заготовке, помещенной на наковальню, под ударами молота придается требуемая форма за счет пластического деформирования металла. Если при обработке стали понятие ковка означает только обработку ее в горячем состоянии, то в производстве ювелирных изделий под ковкой подразумевают изменение поперечного сечения заготовки без снятия стружки как в горячем, так и в холодном состоянии. Когда листовой металл подвергают волнообразным вдавливаниям н подъемам под ударами молотка, то такой вид деформации называют выколоткой. Пластичность благородных металлов и их сплавов в холодном состоянии в большинстве случаев достаточно велика, и поэтому необходимость нагрева заготовок для кузнечной обработки возникает весьма редко Различают предварительную и окончательную ковку.
   Предварительная (черновая) ковка представляет собой кузнечную обработку слитка для подготовки его к дальнейшей деформации прокаткой, волочением и т. п.
   Понятие окончательной (чистовой) ковки охватывает все методы кузнечной обработки, с помощью которых изделию придают окончательную форму
   Изменение структуры и характер деформации металла при ковке во многом сходны с процессами, рассмотренными при прокатке. При каждом ударе молота происходит смещение атомов отдельных кристаллитов по плоскостям скольжения и структура поликристаллита изменяется точно так же, как это было описано выше при разборе сущности процесса деформирования.

 Однако при прокатке эти явления наблюдаются отчетливее, чем при ковке,
имеющей свои характерные особенности. Механическая схема деформации металла под действием молота соответствует рассмотренному выше случаю обжатия заготовки плоскими прессующими поверхностями, образованными бойком молота и наковальней.

   Так как эти поверхности в большинстве случаев меньше наружной поверхности слитка, то они деформируют единовременно лишь небольшую часть обрабатываемой заготовки (например, при вытяжке металла). Формоизменение в этом месте наибольшее, но оно сдерживается окружающим очаг деформации металлом, деформирующимся в меньшей степени. Следовательно, внутри проковываемой заготовки появляются структуры с неодинаковой степенью деформации и различными по размеру зернами металла.     При каждом ударе молота образуются области сильно деформированного металла между слабо продеформированными зонами конусов скольжения. Может случиться, что при ковке толстого слитка давление охватит лишь внешнюю зону, а сердцевина его останется непрокованной.
   От формы бойка молотка, вида подкладного инструмента и силы удара будет зависеть, в какой степени и в каком направлении пойдет деформация заготовки.

   ИНСТРУМЕНТЫ

   Виды молотков

   Классическим инструментом для обработки металла является молоток с плоским и клиновидным скругленными бойками, имеющими закаленные и отполированные поверхности. Молоток изготавливают из стали с содержанием углерода от 0,38 до 0,5% и с незначительными добавками кремния и марганца. Деревянная ручка вставляется в отверстие и прочно расклинивается в нем (рис. 12).

   Рис. 12. Основной тип молотка ювелира:

1 — плоский боек;

2 — металлическнй клин;

3 — клиновидный скругленный боек;

4— рукоятка

   При ударе молотком металл вытесняется во все стороны от точки приложения удара. Правильным выбором наиболее подходящих по форме ударных поверхностей молотка, а также точек приложения ударов можно усилить или ограничить это выдавливание металла в стороны. Например, при расплющивании или вытяжке заготовки необходимо выбирать такие точки приложения ударов, чтобы металл насколько возможно вытеснялся в желаемом направлении; напротив, при выглаживании поверхности и измельчении структуры по возможности исключают выдавливание металла в стороны.

1. Плоские (рис. 12, а).

Прн работе таким бойком действие удара направлено почти перпендикулярно к обрабатываемой поверхности и даже при большой силе удара металл лишь незначительно вытесняется в стороны. Поэтому такие бойки не подходят для значительного изменения формы заготовки, однако они незаменимы при отделке и сглаживании поверхностей изделий. Кромки рабочей поверхности должны быть слегка скруглены, чтобы после ударов молотком на поверхности изделия не оставались следы (вмятины) от кромок бойка.

2. Закругленные

Если направление удара таким бойком остается перпендикулярным к обрабатываемой поверхности, то при той же силе удара металл больше или меньше вытесняется в стороны в зависимости от степени кривизны поверхности бойка.
Таким молотком хорошо обрабатывать металл, не допуская сильной деформации поверхности заготовки

3. Шаровидные (рис. 12, б)

По своему действию этот боек является дальнейшим развитием бойка с закругленной рабочей поверхностью.

  Усилия при ударе распределяются по нормали к сферической поверхности. Трение на рабочей поверхности бойка незначительное, поэтому он, по сравнению с плоским бойком, проникает в металл гораздо глубже при одинаковой силе удара н действует сильнее на сердцевину заготовки.

   Боек такой формы является наиболее подходящим для равномерной разгонки металла во все стороны. Однако шаровидный боек оставляет на поверхности заготовки следы, которые обычно заглаживают молотком с плоским бойком.Усилия при ударе распределяются по нормали к сферической поверхности. Трение на рабочей поверхности бойка незначительное, поэтому он, по сравнению с плоским бойком, проникает в металл гораздо глубже при одинаковой силе удара н действует сильнее на сердцевину заготовки. Боек такой формы является наиболее подходящим для равномерной разгонки металла во все стороны.

   Однако шаровидный боек оставляет на поверхности заготовки следы, которые обычно заглаживают молотком с плоским бойком.

4. Клиновидные скругленные (рис. 12, в).

   При работе таким бойком основное усилие совпадает с направлением удара. Одновременно с этим происходит сильное вытеснение металла в стороны. Боек, как клин, входит в металл и разгоняет его под прямым углом к рабочей поверхности инструмента. Молотком с таким бойком можно очень сильно изменять форму заготовки. Как и в предыдущем случае, остающиеся от ударов бойка следы необходимо заглаживать ударами плоского бойка.
   Этих четырех видов бойков молотков ювелиру вполне достаточно для проведения самых разнообразных ковочных работ
Виды наковален. В начале этого раздела упоминалось, что заготовка формуется и обрабатывается не только молотком, но и в такой же степени посредством наковальни, являющейся опорным инструментом Наковальня должна удовлетворять следующим требованиям:
  1) она должна быть массивной и являться надежной опорой для заготовки;
  2) в случае необходимости может быть использована в качестве контрформы для заготовки;
  3) она не должна ослаблять силу ударов и в то же время же должна поддаваться им.

Наковальня

   Наковальня, так же как и молоток, должна изготавливаться из высококачественной легированной стали. Рабочая поверхность ее должна быть закалена и отполирована.
   Форма рабочей поверхности наковальни имеет такое же большое значение, как и форма рабочей поверхности бойка молотка.
Для того чтобы быстро вытянуть заготовку, недостаточно одного клиновидного бойка, необходимо, чтобы и рабочая поверхность наковальни имела сходную с бойком форму. При выглаживании заготовки, помимо молотка с плоским бойком, необходимо иметь также и наковальню с гладкой плоской поверхностью.

   Брусковая наковальня

   Гладкий стальной брусок является простейшим видом кузнечной наковальни. Такой брусок может иметь как острые, так и скругленные углы и грани Это необходимый вспомогательный инструмент для повседневной работы ювелира.

   Вставная наковальня (флихшток)

   Она имеет форму куба, па конце которого имеется шип. С помощью шипа такую наковальню можно легко и быстро закрепить на основании (деревянном чурбане или в отверстии стальной плиты). Рабочая поверхность может быть круглой или прямоугольной в плане, плоско» или полусферической. Для предварительной обработки прутковой заготовки лучше всего подходит большая вставная наковальня с плоской поверхностью.

   Двурогая наковальня (шперак)

   По форме напоминает обычную наковальню, применяемую в кузнечных цехах, но имеет значительно меньшие размеры. Собственно наковальня заканчивается двумя конусными рогами, один из них имеет прямоугольное сечение, а другой — круглое Посредством откованного шипа шперак крепится в стуле (чурбане) или зажимается в тисках. Для специальных работ рога наковальни могут быть очень длинными или изогнутыми.

Ригель

   Конические браслетные, кольцевые и оправочные ригели также служат наковальнями. Их поперечные сечения выбираются в зависимости от назначения. Браслетные ригели обычно круглого или овального сечения; кольцевые ригели всегда круглого профиля, лишь некоторые имеют профрезерованную продольную канавку для кончика камня; оправочные ригели изготавливаются, кроме круглого и овального профилей, с разнообразными многогранными поперечными сечениями, конфигурация которых определяется формой отковываемых оправ.

Уход за инструментом
  Ювелир должен помнить, что все неровности на поверхности молотка или наковальни с каждым ударом будут отпечатываться на заготовке. Поэтому очень важно содержать кузнечные инструменты в хорошем состоянии, при этом к инструментам предъявляются следующие требования:
1) рабочая поверхность бойков молотка должна быть настолько твердой, чтобы она по возможности меньше изнашивалась и не деформировалась;
2) рабочие поверхности бойков молотка и наковальни должны) быть достаточно гладкими и по возможности хорошо отполированными;
3) инструменты в процессе их эксплуатации должны оставаться в безукоризненном состоянии за счет регулярного ухода за ними.

   Если на инструменте все же появились царапины, задиры,, выбоины или вмятины, то необходимо их полностью удалить шлифовальным кругом, но так, чтобы не изменилась форма рабочей поверхности молотка или наковальни. Затем с помощью мелкозернистой наждачной бумаги и на полировальном круге следует довести рабочую поверхность до прежнего блеска. Если инструментами пользуются редко, то их следует покрывать тонким слоем смазки для предупреждения появления ржавчины.

 Предварительная ковка

   Как уже упоминалось в начале главы, под предварительной ковкой понимается подготовка слитка к дальнейшей обработке давлением: прокатке или волочению. Слиток должен подвергаться предварительной ковке в следующих целях:
1) для измельчения дендритов и грубых кристаллитов с последующим получением мелкозернистой однородной структуры в результате перекристаллизации при отжиге;
2) для полного сжатия пустот и пор металла с их последующей заваркой при отжиге (если стенки пустот не окислены);
3) для проковки сильными ударами сердцевины слитка, слабо деформируемой при прокатке и волочении;
4) для придания необработанной заготовке требуемой предва¬рительной формы.

   Черновая ковка имеет смысл только тогда, когда металл подвергается значительной деформации. Для этой цели используют поэтому тяжелый молоток и массивную стационарную наковальню. Ковку плоских пластин производят поочередно с обеих сторон молотком с клиновидным умеренно-закругленным бойком, обрабатывая вторым переходом сторону считка, лежавшую На наковальне. Затем слиток сглаживают ударами молотка с плоской рабочей поверхностью. Четырехгранный пруток сначала проковывается клиновидным бойком перпендикулярно к оси прутка. Затем таким же образом обрабатывают противолежащую сторону и две другие грани заготовки. Плоско-скругленным бойком обрабатывают сначала все четыре ребра заготовки, а затем четыре главные плоскости. Черновая проковка ребер по диагонали сечения заготовки уменьшает опасность растрескивания металла. Если круглый пруток нужно подготовить к прокатке, то достаточно придать ему квадратное сечение, использовав для этой цели молоток со слегка скругленной рабочей поверхностью бойка.
   Для ковки больших слитков следует применять механическим молоты. Применение таких молотов облегчает труд, увеличивает производительность и силу удара по металлу. При этом гарантируется сквозная проковка до осевой зоны даже толстых слитков.

  Рессорный молот

  Приводной вал вращает эксцентрик, который посредством шатуна сообщает качательное движение рессорному коромыслу. Последнее приводит в возвратно-поступательное движение «бабу» молота с верхним бойком.
  Преимущества рессорных молотов состоят в эластичности удара бойка по металлу, в увеличенной за счет упругости рессоры энергии удара и в их быстроходности.
  Такой молот допускает регулировку хода, бабы весом 50 кг от 200 до 280 мм при числе ударов от 100 до 250 в мин.

   Окончательная ковка.

   Завершающая изготовление ювелирного изделия чистовая ковка является одним из немногих методов обработки металла, который невозможно заменить никакой другой обработкой. Материал заготовки, подвергающийся окончательной отделке ковкой, должен обладать высокой пластичностью и иметь относительное удлинение свыше 40%. Из сплавов серебра для этой цели хорошо подходит сплав 925 пробы; сплавов золота — сплавы 750 пробы. Для улучшения эксплуатационных качеств ювелирных изделий из этих сплавов после окончательной ковки не следует проводить отжиг, а если он необходим, то в готовом виде изделие следует подвергать старению.
   Основные формы заготовок, получаемых методом ковки. Исходным материалом обычно является литой пруток круг профиля. Для получения штабика квадратного сечении сначала проковывают пруток молотком с плоским, слегка закругленным -бойком с одной стороны по всей длине на флахштоке. Затем переворачивают и проковывают противоположную сторону.

   При работе необходимо следить за тем, чтобы грани пересекались строго под прямым углом. При пере граней штабика его сечение получает ромбовидную форму, устранения дефекта заготовку следует перековать на шестигранный профиль, затем до круглого прутка и далее снова начинать ковку на квадратное сечение. Если один конец прутка прокован больше, чем весь пруток, то получается первая основная форма кованого полуфабриката — клиновидное уширение штабика (рис. 13, б).

   Постепенно, проковывая две другие грани противоположного конца штабика перпендикулярно к клину, получают заготовку в форме винта, при этом удлинение заготовки незначительно (рис. 13. в).

При ковке средней части исходного четырехгранного прутка плоско-скругленным бойком получают в этом месте большую ши¬рину и меньшую толщниу заготовки (рис 13, г).

   Если необходимо заострить конец прутка, то проковывают все его грани в той же последовательности, как и при вытяжке круглого прутка на квадратный профиль.
   Ковку производят молотком с клиновидным бойком. Каждая сторона обрабатывается таким образом, чтобы удары наносились все сильнее по мере приближения к концу штабика для получения требуемого утонения заготовки (рис. 13, е).

   Из рис. 13, ж показано получение заготовки треугольного профиля путем проковки прутка прямоугольного сечения клино¬видным бойком молотка по ребру штабика, который при этом изгибается.

  Изделия разнообразных форм можно получить в том случае, если пруток квадратного сечения согнуть, а затем проковать по толщине в месте сгиба (рис. 13, з).