Классификация кузнечного инструмента

При ручной и свободной ковках на молотах используют раз­личные инструменты и приспособления, без которых невозможно получить поковки высокого качества с минимальными затратами труда. По назначению кузнечный инструмент подразделяется на основной, вспомогательный и измерительный.

Основным технологическим инструментом называется такой, с помощью которого заготовке придаются форма и размеры, соот­ветствующие чертежу.

Вспомогательным называется инструмент, предназначенный для захвата, перемещения и поддержания заготовки. С помощью этого инструмента осуществляют захватывание, поддержание, пере­мещение и повороты заготовок в процессе ковки.

Особую группу составляют приспособления и средства механи­зации. К приспособлениям относятся устройства, при помощи ко­торых происходит ускорение процесса ковки, улучшается качество, поковок и облегчается труд кузнеца.

Основной технологический инструмент в свою очередь подраз­деляется на опорный, ударный и подкладной.

Опорным инструментом являются наковальни, шпераки и нижние (бойки молотов.

В качестве ударного инструмента используют кувалды, мо­лотки-ручники, верхние бойки молотов.

К подкладному инструменту относят такой, через который передается давление от ударов кувалд и верхних бойков молотов на заготовку для осуществления различных операций ковки. К этому типу инструмента относятся кузнечные зубила, топоры, пробойники, гладилки, раскатки, пережимки, подсечки, обжимки, гвоздильни, прошивни, надставки и оправки.

Кроме того, кузнечный инструмент подразделяют на универ­сальный и специальный.

С помощью универсального инструмента изготовляют различные по форме и размерам поковки. К универсальным инструментам относятся плоские бойки, кувалды, наковальни, кузнеч­ные зубила.

Специальный инструмент изготовляют с учетом формы и размеров готовых поковок. К специальным инструментам относят­ся вырезные бойки молотов. Специальный инструмент применяют только при изготовлении больших партий поковок одного типо­размера.

Измерительный инструмент служит для разметки заготовки и контроля размеров поковки. К этому типу инструмента относят­ся метры металлические, линейки стальные, кронциркули, штан­генциркули, угольники, малки и др.

Кузнечный инструмент используют при высоких температурах, с частым чередованием нагрева и быстрого охлаждения. Поэтому основной технологический инструмент изготовляют из стали, обла­дающей высокой ударной вязкостью, стойкостью против образова­ния трещин при частых нагревах и быстрых охлаждениях, способных сохранять требуемую твердость при нагреве до 500° С. Чтобы уменьшить напряжения при соприкосновении холодного ударного инструмента с горячей заготовкой, инструмент перед началом ра­боты подогревают.

Основной технологический инструмент для ручной ковки

В качестве опорного инструмента при ручной ковке используют наковальни и шпераки.

Наковальня служит опорой, на которой выполняют кузнечные операции. По конструкции различают наковальни безрогие, одно­рогие и двурогие. Масса наковальни — от 100 до 350 кг.

Наиболее распространена однорогая наковальня, которая со­стоит из верхней опорной части, называемой наличником 1, рога 6, хвоста 2 и лап 5.

Наличник является основной рабочей поверхностью наковаль­ни. Он гладко обработан и закален. Рог предназначен для гибки заготовок под различными углами и ковки колец. Хвост в виде выступа с прямыми углами служит для гибки заготовок под уг­лом 90°. Квадратное отверстие 4 размером 35x35 мм предназна­чено для крепления различных приспособлений и подкладного инструмента, а отверстие 3 круглого сечения — для пробивания отверстий в поковках. Лапы 5 предназначены для крепления нако­вальни к массивной деревянной опоре с помощью хомутов и ко­стылей.

Наковальни изготовляют из литой стали 45Л1 с последующей механической и термической обработкой наличника и хвоста до твердости HRC 40—45.

Наковальню обычно устанавливают на деревянной опоре на расстоянии 1,0—1,5 м от горна. Рог наковальни должен находиться слева от кузнеца, находящегося спиной к горну. Расстояние налич­ника от пола определяется ростом кузнеца и обычно составляет 700—800 мм. При правильной установке наковальни по высоте пальцы опущенной руки кузнеца должны касаться поверхности наличника.

Исправность наковальни проверяют перед началом работы. Отсутствие трещин в теле наковальни проверяют ударом кувалды. При отсутствии трещин наковальня издает звонкий, не дребезжа­щий звук.

Рис. 25. Наковальни: а - однорогая, б – шперак.

Рис. 26. Кувалды (а) и кузнечные молотки-ручники (б).

 

Шперак представляет собой маленькую наковаль­ню, предназначенную для изготовления мелких поковок. Его изготовляют ковкой из стали 45 с последующей механической обработкой и закалкой наличника. Перед изготовлением поковки шперак устанавливают в квадратное отверстие 4 на­ковальни.

В качестве ударного инструмента при ручной ковке применяют кувалды (боевые молоты) и кузнечные молотки-ручники.

Кувалда является основным инструментом для деформации металла при ковке. Кувалды бывают тупоносые 1, остроносые продольные 2 и остроносые поперечные 3. Масса тупо­носых кувалд 2—16 кг, остроносых — 3—8 кг. Наиболее распрост­ранены кувалды массой 2—10 кг. Кувалды изготовляют из ста­лей 40, 45, 50, У7. Рабочие поверхности кувалд механически обрабатывают и закаливают на глубину 30 мм до твердости HRC 48—52.

Кувалды насаживают на рукоятки овального сечения длиной 750—900 мм с утолщением к свободному концу. Изготовляют рукоятки из граба, клена, рябины или комлевой части березы. Нельзя изготовлять рукоятки из сосны и ели.

Кувалдами молотобойцы наносят различные по направлению и силе удары, деформируя заготовку на наковальне. Самые легкие удары (локтевые) молотобойцы наносят движением рук с кувалдой в локтевых суставах, средние по силе удары (плече­вые)— движением рук с кувалдой в плечевых суставах и максимальные по силе удары (навесной, вразмашку) —движе­нием рук с кувалдой по замкнутому кругу.

Кроме того, молотобойцы могут наносить удары по заготовке справа или слева. Для нанесения удара справа молотобоец берет­ся за рукоятку правой рукой ближе к кувалде, а левой—за конец рукоятки. Для нанесения удара слева молотобоец берется левой рукой за среднюю часть рукоятки, а правой — за ее конец.

Кузнечные молотки-ручники являются основным инструментом кузнеца и предназначены для нанесения командных и легких ра­бочих ударов, а также для ковки мелких поковок. При командном ударе кузнец указывает место удара кувалдой молотобойцу, определяет силу удара и темп ковки.

Молотки-ручники изготовляют из стали У7 массой 0,5—1,5 кг с шарообразным 1, продольным 2 и поперечным 3 задком.

Рукоятки кузнечного молотка делают овального сечения дли­ной 350—600 мм с незначительным утолщением к свободному концу. При насаживании молотка на рукоятку в нее забивают со стороны глазка молотка клин из мягкой стали.

Рис. 27. Типы ударов молотобойца кувалдой: а — локтевой, б — плечевой, в — навесной.

 

В качестве подкладного инструмента при ручной ковке исполь­зуют кузнечные зубила, пробойники, гладилки, подсечки, обжим­ки, подбойки, гвоздильни, формы.

Кузнечные зубила предназначены для рубки заготовок в горя­чем или холодном состоянии. Зубило состоит из ножа 1 длиной 30—50 мм, средней части 2 с отверстием для насадки на деревянную рукоятку и головки 3 с выпуклой поверхностью. Нож зубила для горячей рубки затачивают под углом 30°, для холодной рубки под углом 60°. Кроме того, исполь­зуют также фасонные зубила.

Зубила изготовляют из стали 6ХС или У7. Твердость ножа после термообработки у зубила для холодной рубки должна со­ставлять HRC 54—58, у зубил для горячей рубки — 50—55 HRC. Головку зубила закаливают на длине 20 мм до твердости HRC 30—40.

Подсечки предназначены для облегчения и ускорения рубки металла в холодном или горячем состоянии. Изготовляют подсечки из сталей 50, У7. Верхнюю рабочую часть подсечки за­тачивают так же, как и кузнечное зубило, и закаливают на длине 40—50 мм до твердости HRC 48—50.

Подсечки устанавливают в квадратное отверстие наковальни хвостовой частью. На подсечку укладывают заготовку, а на заго­товку устанавливают зубило и, ударяя по его головке, выполняют рубку.

Бородки-пробойники кузнечные предназначены для пробивки сквозных отверстий в металле. Бородок состоит из рабочей части 1, средней части 2 с отверстием для насадки на деревян­ную рукоятку и головки 3 со слегка выпуклой поверхностью. Ра­бочий конец бородка в зависимости от пробиваемого отверстия имеет круглую, овальную, квадратную и прямоугольную форму.

Рис. 28. Кузнечные зубила: а – для горячей рубки, б – для холодной рубки.

Рис. 29. Кузнечная подсечка.

Рис. 30. Кузнечные бородки – пробойники: а - для пробивки круглых отверстий, б – для пробивки квадратных отверстий.

 

Рабочую часть пробойников изготовляют следующих размеров, мм:

Круглые....................6—25

Квадратные..............6—25

Овальные .........…...25X16, 30X18, 36X22

Прямоугольные....... 10x30, 16X30, 20X36

Для изготовления пробойников используют стали 6ХС, У7 или У8. Их рабочую часть закаливают на длине 30 мм до твердости HRC 50—55 и головку на длине 20 мм — до 30—40 HRC. Наса­живают пробойники, как и кузнечные зубила, на деревянные руко­ятки без расклинивания.

Рис. 31. Подбойка:  а – нижник, б - верхник.

Рис. 32. Обжимка.

 

Подбойки предназначены для вытяжки металла, по­лучения выемок, желобков и вогнутых поверхностей. Они состоят из верхника и нижника, уменьшенные контактные поверхности которых позволяют повысить давление при деформации металла во время ударов кувалдой. Подбойки бывают с полукруглой и плоской рабочей поверхностью, квадрат­ной и прямоугольной формы.

Изготовляют подбойки из сталей 40, 45, У7. Рабочую поверх­ность «а длине 30 мм закаливают до твердости HRC 44—52, го­ловку верхника подбойки — до твердости HRC 30—40. Верхник подбойки насаживают на деревянную рукоятку.

Во время ковки нижник подбойки хвостовиком помещают в квадратное отверстие наковальни, на рабочую поверхность ниж­ника укладывают заготовку, на которую устанавливают верхник. При этом верхник должен быть установлен над нижником верти­кально. При ударах кувалдой по головке верхника происходит деформация металла.

Обжимки предназначены для придания поковке цилиндриче­ской, квадратной, шестигранной и другой формы. Они состоят из верхника 1 и нижника 2, которые имеют выемки, соот­ветствующие поперечному сечению поковки.

Обжимки изготовляют из сталей 40, 45, 50, У7. Рабочие по­верхности их термически обрабатывают до твердости HRC 48—52, а головки до твердости HRC 30—40.

Нижник хвостовиком вставляют в квадратное отверстие на­ковальни, на него укладывают поковку, устанавливают верхник и ударами кувалды отделывают поверхность поковки.

Гладилки предназначены для сглаживания неровностей и от­делки поверхности поковки. Они бывают плоские и полу­круглые.

Рис. 33. Кузнечная гладилка.

Рабочую поверхность плоских гладилок выполняют в виде пло­ского шлифованного квадрата, полукруглых гладилок — в виде полуцилиндра срадиусом 50 мм. Гладилки изготов­ляют из сталей 40, 45, У7. Рабочие поверхности гла­дилок термически обрабатывают до твердости 48—52 HRC, головку уда­ряемой части — до HRC 30—40. Гладилки насажи­вают на деревянные руко­ятки без расклинивания.

Гвоздильни презназначены для вы­садки головок гвоздей, заклепок и болтов. В корпусе гвоздильни имеются одно или два отверстия, предназначенные для установки в них стержней, на конце которых будут высаживать головки. Каждое отверстие имеет полость, раз­деланную по форме головки изделия. Для облегчения удаления поковки полость выполнена с конусом 3—5°.

Гвоздильни изготовляют из сталей 45, У7. Рабочая часть за­калена до твердости HRC 44—50.

Форма предназначена для пробивки и прошивки отверстий в поковках, а также протяжки и отделки поковок с про­стыми поперечными сечениями. Она представляет собой массив­ную плиту, отлитую из сталей 35Л, 40Л, с отверстиями и ручьями на боковых гранях.

Рис. 34. Гвоздильня (а) и форма (б).