Существует много способов соединения металлических деталей без применения сварочного аппарата. Вне всяких сомнений, традиционные способы имеют более привлекательный вид и высокую эффективность. Здесь описаны некоторые из распространенных способов соединения: заклепками, хомутами и шипами.
Пример простого хомута, обеспечивающего декоративное соединение двух завитков
Заклепки
Заклепки имеют несколько видов головок. Наиболее распространены заклепки с полукруглой головкой. Для соединения двух деталей в месте их прилегания необходимо просверлить отверстие, проходящее сквозь обе детали. Стержень заклепки вставляется в это отверстие и в месте выхода из него расклепывается (высаживается) молотком так, чтобы получилась еще одна головка (замыкающая), что и скрепляет детали.Если необходимо использовать более одного крепежа, то одну из деталей следует просверлить в нескольких местах прилегания к другой. Во второй детали сверлится только одно отверстие, соответствующее одному из просверленных. После расклепывания первой заклепки сверло направляется в отверстия первой детали для просверливания второго компонента. Попытка сразу просверлить все отверстия в обеих деталях неизбежно приведет к несовпадению некоторых из них.
Заклепка с полукруглой головкой
Соединяемые детали располагаются так, чтобы головка заклепки была снизу. Она опирается на поддержку — массивный инструмент с выемкой в форме головки. Выступающую часть стержня можно расплющить непосредственно молотком либо сформировать полукруглую замыкающую головку, проставив между стержнем заклепки и молотком заклепочную обжимку — металлический цилиндр, с такой же выемкой на торце, как у поддержки. В этом случае выступающая часть стержня должна быть в полтора раза больше диаметра заклепки, что обеспечит необходимое количество материала для формирования замыкающей головки.
Там, где нежелательно выступание замыкающей головки над поверхностью детали, применяется зенкование (обработка с целью снятия фасок или заусенцев) отверстия для заклепки. В процессе расклепывания стержень заклепки расплющивается и заполняет зенковку заподлицо с поверхностью. При необходимости это место можно обработать напильником (о разновидностях напильников и их особенностях вы можете прочитать в публикации Слесарные напильники и приемы работы с ними).
Если неприемлемо выступание фабричной (закладной) головки, используют заклепки с потайной головкой, которая скрывается в раззенкованном отверстии. Выпускаются также заклепки с плоско-коническими, плоскими (цилиндрическими) и другими видами головок.
Хомуты
Хомуты (скобы-перехваты) — это небольшие стальные полосы или бруски, обернутые вокруг двух или более деталей для их скрепления.
Этапы изготовления хомута
Чтобы изготовить хомут, надо тщательно измерить место соединения деталей. Затем необходимо сделать оправку, вокруг которой будет формироваться хомут. Оправка делается из отрезка того же материала, что и материал соединяемых деталей. Часть этого отрезка отогните до касания с основной частью, а место изгиба протяните* до толщины, слегка превышающей толщину основной части.
*Протяжка — кузнечный термин, обозначающий процесс сужения (уменьшения сечения) заготовки, приводящий к увеличению ее длины.
Отметьте меловыми линиями место на оправке, где ее толщина совпадает с толщиной соединения деталей. Поместите на наковальню заготовку хомута. Для разметки длины хомута, положите оправку отмеченным меловыми линиями местом на конец заготовки. Кантуйте оправку по заготовке, трижды поворачивая на 90°.
Разметка длины хомута при помощи оправки
Отметьте мелом положение оправки на заготовке, прибавьте две толщины заготовки и сделайте метку. Она и будет отмечать длину хомута. В этом месте надрубите заготовку на половину толщины кузнечным зубилом для горячей рубки. Поместите заготовки в очаг и нагрейте до оранжевого цвета. Достаньте из очага и изогните размеченное место так, чтобы получилась буква «U». Ширина «U» должна быть равна толщине соединения (толщине оправки), а длины «ножек» — в точности одинаковыми.
Вставьте оправку в «U» и загните на ней «ножки». Сделайте прямые углы и выставьте «ножки» параллельно. Еще раз нагрейте и согните на оправке свободную «ножку».
Пришло время отделить «U» (хомут) от заготовки. Поместите хомут в очаг. Это можно аккуратно сделать клещами-круглогубцами с дугообразными губками (см. фото ниже справа).
Слева: заготовка для хомута. Свободная ножка «U» согнута на оправке. Справа: клещи-круглогубцы с дугообразными губками
Будьте внимательны — его легко потерять в очаге. Достаньте хомут из огня и обстучите «ножки» на размеченном мелом месте оправки. Между кончиками «ножек» останется зазор. Ударами молотка по всем сторонам хомута придайте ему прямоугольную форму, и зазор сомкнется. Сбейте хомут с оправки. Его ребра будут скругленными. Некоторые кузнецы их такими и оставляют, другие формируют выраженные угловатые ребра.
Теперь хомут надо нагреть, раскрыть клещами-круглогубцами с дугообразными губками и установить на место соединения. Это нужно делать быстро, иначе хомут остынет и не сядет на место. Чтобы замкнуть хомут ударами молотка, подложите под него подставку.
Шипы
Шипы с отверстиями под них (гнездами) обычно используются в рамных металлоконструкциях, таких как ворота. Простейшее шиповое соединение применяется при изготовлении перил. Шипы балясин вставляются в гнезда поручня и расклепываются.Использование парной обжимки
Парная обжимка — это инструмент, состоящий из двух кубических блоков из инструментальной стали, в которые вставлены концы прочной пружинящей ручки в виде длинной скобы. Ручка изготавливается из круглого стального прутка либо из полосовой стали, в месте изгиба делается кольцо, работающее как сжимающая пружина, благодаря которой блоки прижимаются друг к другу.
По обжимке обычно бьют кувалдой, придавая заготовке круглое сечение. Показан шип на бруске (балясине)
Простейшая обжимка служит для придания круглого сечения заготовке квадратного сечения. По серединам прилегающих граней блоков проходят полукруглые желобы. Эти желобы и формируют из горячего металла круговой цилиндр. При разметке шипа зубилом формируются его заплечики, которые служат опорой для поручня перил. Выступающая над поручнем часть шипа расклепывается.
Слева: брусок с разметкой шипа для ковки в обжимке и готовый шип с заплечиками. Справа: шип, выступающий из отверстия в поручне. Длина выступающей части определяет величину головки, которая образуется в результате клепки
Обжимка оставляет не очень ровные заплечики, поэтому их следует обработать напильником либо выровнять специальной гладилкой для заплечиков (см. фото ниже).
Слева: необработанный шип, показаны неровности заплечиков (лица пяты) и гладилка для заплечиков, которой эти неровности сглаживаются. Справа: правка лица пяты гладилкой для заплечиков, которую следует аккуратно вращать при ударах, чтобы сохранить прямой угол между шипом и лицом пяты
Пяты
Пяты (усиливающие расширения) делаются на концах брусков, обеспечивающих жесткость конструкции. Их можно обнаружить в рамах большинства традиционных металлических ворот.Шипы незаменимы при изготовлении воротных рам и других крупных сооружений. Чтобы увеличить площадь торца бруска для повышения жесткости конструкции, берется более длинный брусок и его конец высаживается (увеличивается площадь сечения за счет уменьшения длины). Из получившейся «блямбы» формируется пята, а также выковывается шип. Этот удлиненный шип вставляется в глубокое гнездо с зенковкой. Шип нагревается, расклепывается, и получается высокая головка. Высадка требует много времени и больших усилий.
Осмотр старинных ворот показывает наличие сварного соединения в 100 мм от пяты. Из этого следует, что пяты изготавливались не высадкой брусков, а отдельно, из массивных заготовок, выкованных кувалдами. Эти заготовки намного легче помещать в очаг и вынимать из него, чем огромный нижний брус рамы ворот.
Инструменты для пробивки гнезд шипов
Исторически пробивка отверстий предшествовала сверлению. По нескольким причинам она используется и сейчас. Пробитое отверстие прочнее просверленного, поскольку в процессе пробивки теряется очень мало металла — он просто раздвигается. Вокруг пробитого отверстия возникает небольшая выпуклость, что выглядит эстетично. Пробитые отверстия могут иметь любую, какую вам заблагорассудится, форму.Формы пробойников разнообразны. Ручной (который держат непосредственно рукой) пробойник обычно делают из 16-миллиметрового бруска инструментальной стали восьмиугольного или шестиугольного сечения, длиной 250–300 мм. Именно такая длина позволяет держать руки подальше от горячего металла в процессе пробивки.
Слева: верхняя часть головки пробойника. Справа: пробойник с рукояткой
Поперечник рабочего конца пробойника должен быть около 6 мм. Если он будет меньше, то рабочий конец будет слишком сильно нагреваться при контакте с металлом и становиться менее твердым. Возможна его высадка (расплющивание) внутри отверстия и повреждение как заготовки, так и пробойника — их склепывание. Если поперечник рабочего конца более 6 мм, то будет трудно пробивать им горячий металл. Такая длина ручного пробойника вынуждает поднимать молоток выше обычного, а это может привести к удару по руке. Удобнее использовать более короткий пробойник с рукояткой, но такой пробойник дольше делать.
Фиксация шипового соединения расклепыванием
Убедитесь, что заплечики шипа перпендикулярны оси бруска и отсутствуют зазоры между пятой и планкой с гнездом. Длина выступающей из гнезда части шипа должна быть в полтора раза больше его диаметра. Проверьте это, пока шип не нагрет. Во время клепки брусок будет зажат в тисках. Убедитесь, что губки тисков не имеют зазубрин или рифления, которые могут оставить отметки на бруске. Если такие неровности есть, то необходимо заменить накладки губок на гладкие, из меди или низкоуглеродистой стали.Все, что необходимо для работы, должно быть под рукой около тисков до того, как вы нагреете шип до ярко-оранжевого цвета. Поместите брусок с шипом на расстоянии 12 мм от края губок тисков. Проверьте правильность положения планки, положите ее гнездом на шип, резко и сильно бейте, расплющивая его выступающую часть.
Расклепанный шип. Молоток слегка наклоняется, чтобы сформировалась куполовидная головка
Чтобы закруглить получившуюся головку, используйте фигурный молоток.
Газовая альтернатива
Если есть возможность использовать газ, ацетилен или пропан, то нагрев шипа можно будет гораздо легче контролировать и проще осуществлять повторный нагрев. Однако это роскошь.Текст: Пит Оберон, перевод с английского О. А. Казачковой
Вас также могут заинтересовать материалы:
- Художественная ковка для начинающих: устройство наковальни
- Холодная резка металла: как работать ножовкой и зубилом
- Дуговая сварка: разогрев металла искровым разрядом
- Как устранить последствия коррозии: убираем ржавчину, заделываем вмятины и отверстия
