Матеріали, інструменти та пристрої
Для нагрівання металу застосовують горно. В кузні горно встановлюють по центру стіни, протилежної входу. Висота стола горна визначається зростом коваля і в середньому дорівнює 700-800 мм, звичайні розміри поверхні стола 1×1,5 або 1,5×2 м. Горно можна легко виготовити. Для цього необхідно взяти металеву бочку або ящик, заповнити його шамотною вогнетривкою глиною, зробити в ній воронку глибиною 50 см, в яку засипати кокс. До нижньої частини воронки провести трубу, через яку подавати повітря від вентилятора або пилососа для кращого нагрівання та підвищення температури горіння.
Поруч з горном необхідно встановити бочку з водою, яка необхідна для загартовування інструмента й охолодження металу.
Для ковальських робіт необхідна велика кількість різноманітних інструментів та пристосувань. Основним інструментом коваля є ковадло.
Ковадла бувають безрогі, однорогі та дворогі. Двороге ковадло є найзручнішим для початківців та професіоналів. Маса його 75-320 кг, але можна використовувати і легкі ковадла. Встановлюють його на дерев‘яній колоді або металевій рамі.
Арсенал інструментів коваля досить великий і різноманітний. Це найрізноманітніші молотки й зубила, прошивки та пуансони, пробійники та оправки, тощо.
Ударними інструментами є молотки-ручники, фасонні молотки – важке, до 16кг, молот та ковальські кліщі.
Для ковальських робіт використовуються метали і сплави, які характеризуються ковкістю і пластичністю. З чорних металів це властиво деяким маркам сталі.
Обов’язковими компонентами сталі є: залізо і вуглець, а також кремній, марганець, сірка, фосфор.
Головним елементом сталі є вуглець, вміст якого (від 0,1 до 1,7 %), що обумовлює її якості. При вмісті вуглецю до 0,1 % сталь дуже м’яка, легко кується, добре зварюється ковальським способом, не приймаючи загартування. Практично таку сталь називають залізом.
Якщо вміст вуглецю від 0,1 % до 0,3 % одержують сталь для коробок. Така сталь відповідає всім вимогам, які виникають при куванні.
Якщо вміст вуглецю від 0,08 до 0,85 % одержують сталь середньої міцності (конструкційну). Вона добре кується при відповідному розжаренні, добре гартується, але погано зварюється.
Якщо вміст вуглецю від 0,6 до 1,35 %, то сталь називають високовуглецевою або інструментальною. Ця сталь кується значно важче. Потребує вмілого розжарювання перед куванням і самого кування при відповідних температурах.
Якщо вміст вуглецю до 2 %, то сталь називається чавуном. Чавун – твердий, крихкий сплав, який не піддається куванню.
Для виготовлення кованих виробів використовують сталі звичайні вуглецеві. Такі сталі маркіруються буквами Ст і цифрами від 0 до 6. Кращими з них є марки Ст0, Ст1, Ст2. З вуглецевих якісних конструкційних сталей (ГОСТ 1050-74) можливо використовувати марки 10 (вуглецю 0,07-0,14 %) і 15 (вуглецю 0,12-0,19 %). Але ці сталі коштують дорого. Для виготовлення слюсарних і ковальських інструментів використовуються сталі інструментальні вуглецеві (ГОСТ 1435-74) їх виробляють з вмістом вуглецю від 0,6 до 1,4 %.
Буква У – означає вуглець, цифра після букви – процентний вміст вуглецю. В табл. 1 наведені марки сталі і їх використання при виготовленні інструментів.
Для виготовлення інструментів можна використовувати деякі марки легованих сталей (ГОСТ 5950-73), в склад яких, крім заліза і вуглецю, входять різні легуючі елементи: кремній, хром, вольфрам, ванадій, молібден, нікель.
Вміст хрому робить сталь нержавіючою, хром збільшує твердість. Сталь яка містить 12-18 % ванадію, називають швидкоріжучою. Вона добре кується і менше тріскається. Молібден надає сталі дрібнозернистості і збільшує загартованість.
Існують і інші складні марки сталі: хромонікелеві, хромонікелемолібденованадієві та ін.