1.7 Історія українського ковальства

Виробництво заліза та його обробка методом гарячої ковки були відомі на землях сучасної України ще задовго до н.е., що значною мірою було зумовлене багатими покладами червоного і бурого залізняка та болотяних руд — на Закарпатті, Буковині, Галичині, Поліссі, Середній Наддніпрянщині тощо.

Болотяна руда легко піддавалася обробці найпримітивнішими способами. У горні вже при температурі 700-800 °С вона перетворювалася на густу залізну масу (крицю). Цю масу із залишками шлаку та окалини знову обпалювали і перековували, доки залізо не очищалося та не набувало необхідних властивостей. Отже, чи не кожний селянин міг добувати собі матеріал для виготовлення сокири, мотики, заступа, наральника, цвяхів тощо. Оскільки справа це достатньо трудоємка, металургія дуже рано відокремилася в окремий рід занять.

Вже у Х—ХІ ст.ст. ковальська майстерність досягла такого високо рівня, що деякі способи обробки заліза і технології виготовлення знарядь праці і предметів побутового призначення були такими, як відомі нам тепер.

Від Середньовіччя і пізніше ковалі і Україні були постійні і мандрівні. Останнім, а з сер. 2-го тис. це нерідко були цигани, селяни нерідко приносили своє вугілля, а платили здебільшого натурою. Постійні ковалі, ті що влаштовували стаціонарну кузню на селі. У XVII-XIX ст.ст. такі влаштовувалися чи не в кожному українському селі. Це була невелика зрубна однокамерна хатина, обладнана горном, ковальським міхом, коритом (довбнею) і діжками з водою для гартування, стояком для підковки чобіт.

Ковальський реманент включав:

ковадло з конусом (дзюбом) з одного і приплюснутою почвою з іншого боку;

маленьке ковадло;

молот двуручний;

молот одноручний;

молот-пробійник;

рубило;

зубило;

лещата (або щипці);

ножиці;

розточка для копит;

різні ножівки, ключі для нарізання гвинтів тощо.

Нагріті в ковальському горні, в якому палахкотіло деревне вугілля, залізо або сталь розжарювали шляхом роздмухування полум'я за допомогою ковальського міха із соплом. Нерідко коваль мав підручного (або хлопця-учня), що в такому разі правив за молотобійця. Тримаючи кліщами предмет, що лежав на ковадлі, коваль ударами молотка показував молотобійцю куди бити молотом, щоб надати предметові потрібної форми. Під кінець предмет опускали в холодну воду для гартування.

Крім власне кування металу, українські ковалі виконували значний обсяг слюсарних робіт.

2. Засоби та технологічний процес кування

2.1 Кування. Види кування

Кування — технологічний процес деформування нагрітого металу завдяки удару молота або тиску пресу.

Кування є одним з економічних способів отримання заготовок деталей. У масовому та великосерійному виробництвах переважає кування в штамах, а у дрібносерійному та одиничному - вільне кування.

Кування може бути гарячим і холодним.

Для виготовлення виробів методом холодної ковки – використовують спеціальні станки та обладнання.

2.2 Технологічні процеси при куванні. Основні операції над металом

При куванні виробів майстрам доводиться мати справу з матеріалами (сталями різних марок, кольоровими металами, сплавами), які мають найрізноманітніші фізичні, механічні та технологічні властивості.

Найбільш широко в ковальських роботах використовується сталь - сплав заліза з вуглецем. У залежності від кількості вуглецю сталі підрозділяються на низько-вуглецеві (до 0,25% С), середньо-вуглецеві (0,25-0,6% С) і високовуглецеві (0,6-2% С). Підвищення вмісту вуглецю збільшує твердість і закалюваність сталі, але знижує теплопровідність і гнучкість.

З кольорових металів у ковальській справі використовують в основному мідь і алюміній, а також їх сплави, наприклад латуні (Л90, Л80, Л68, Л62 та ін), бронзи (БрОЦ4-3 та ін.)

Усі метали і сплави мають полікристалічні будову, тобто складаються з окремих міцно зрощених один з одним зерен металу, між якими розташовуються у вигляді тонких прошарків неметалеві включення оксидів, карбідів і інших з'єднань. Зерна, у свою чергу, також мають кристалічну будову, їх розміри становлять 0,01-0,1 мм.

При куванні деформація протікає головним чином внаслідок ковзання зерен відносно один одного, оскільки зв'язок між ними слабкіше, ніж міцність самих зерен.

У результаті кування зерна металу витягуються в напрямку течії металу, що веде до утворення дрібнозернистої строчної структури (чим дрібніше зерна металу, тим він міцніший). Одночасно витягуються неметалеві включення, що можна спостерігати навіть неозброєним оком.

Нагрівання заготовок. Це важлива і відповідальна операція, від якої залежать якість виробу і стійкість інструменту. Ковку, як правило, проводять, нагріваючи метал до так званої кувальної температури з метою підвищення його пластичності і зниження опору деформуванню. Температурний інтервал кування залежить від хімічного складу і структури оброблюваного металу.

Кувати заготівлю слід тільки тоді, коли вона рівномірно прогріється. Для кожної марки сталі є свій температурний інтервал ковки, тобто визначені температури початку кування Тн і її кінця Тк. У результаті нагрівання металу трохи вище температури Тн метал набуває грубозернистої структури, його пластичність знижується. Нагрівання металу до ще більш високої температури призводить до бракування - перегріву, в результаті чого метал при куванні руйнується.

Паливо. Для нагріву заготовок ковалі застосовують різні види палива: тверде, рідке і газоподібне.

Частіше за все для нагріву заготовок у кузнях використовується кам'яне вугілля. Причому бажано, щоб вугілля був чорного кольору, блискучий, розміри його шматків приблизно повинні відповідати розмірам волоського горіха. Ковалі так і називають таке вугілля - горішок. Часто застосовується і кокс, який має високу температуру згорання. Можна використовувати і дрова листяних порід дерев (дуб, ясен, береза ​​тощо). Однак самим хорошим паливом є деревне вугілля, колишній основним ковальським паливом аж до середини XVIII ст.

У кузні можна виробляти практично такі операції з металом:

- плавка металу,

- вільне кування,

- ковальське зварювання,

- горнова пайка міді,

- термічна обробка виробів,

- гартування,

- штамповка,

- волочка,

- гнуття,

- скручування,

- кування,

- карбування та інше.