Ковка, витражи и мозаика в изделиях ручной работы на заказ.

Оглавление Часть 1 1. Кузнечный инструмент и оборудование 2. Основные способы деформирования ковкого железа 2.1 Нагрев 2.2 Протяжка 2.3 Скругление граней 2.4 Оформление уступов 2.5 Высадка 2.6 Гибка 2.7 Пробивка 2.8 Рубка 2.9 Продевание 2.10 Скручивание-торсирование 2.11 Шишки 2.12 Волюты-спирали 2.13 Свертка колец 2.14 Пересечение внахлест 2.15 Рассекание 2.16 Скобы Часть 2 3. Чеканка 4. Термическая обработка металлов 5. Соединение кованых деталей 5.1 Клепка 5.2 Обоймы и хомуты 5.3 Кузнечная сварка 5.4 Газовая сварка 5.5 Электродуговая сварка 6. Декоративная отделка кованого материала 6.1 Обработка поверхности 6.2 Травление 6.3 Золочение 6.4 Покрытие сусальным золотом 6.5 Серебрение 6.6 Меднение 6.7 Инкрустирование 6.8 Рифление 6.9 Тауширование 6.10 Ковка цветов и листьев 7. Давильные работы 8. Защита поверхности кованых изделий 8.1 Изделия из железа 8.2 Лужение изделий из железа 8.3 Изделия из цветных металлов 9. Реставрация исторических памятников 10. Установка изделий художественной ковки на объектах архитектуры

Чеканка

Чеканка является принципиально отличным от ковки способом обработки металла, однако от художественной ковки и слесарного ремесла чеканка неотделима. Чеканкой формуют ровные поверхности изделий, как правило лист, получая в результате самые разнообразные формы — от сковороды до различных сложных украшений. Простые изделия чеканят просто, получая форму на глаз. При изготовлении предметов или элементов сложной формы требуется( пластическая модель, по которой непрерывно контролируют изделие, получаемое чеканко,й. Способ измерения и контроля такой же, какой используют в своей работе каменотесы. Иглой, укрепленной в специальном штативе, которую можно установить в любом положении, переносят основные размеры и характерные точки на подвергаемую чеканке заготовку. Заготовку чеканят в нагретом или в холодном состоянии. Если толщина заготовки более 2 мм, то, как правило, чеканкой в горячем состоянии получают лишь грубую форму, так как при охлаждении материал заготовки усаживается и конечное изделие не соответствует при этом заданным размерам и форме.

Рис. 84. Вилки

Грубую форму полученного чеканкой полуфабриката заливают свинцом и после его охлаждения формуют изделие в окончательном виде. Все же чаще чеканку осуществляют'' в холодном состоянии, поэтому материал заготовки перед чеканкой следует тщательно подготовить (см. раздел о термической обработке металлов). Для чеканки требуется большое число инструментов. Это различные разгонки (чеканы), круглые диаметром 6—20 мм, плоские со скругленным острием радиусом 2—15 мм, а также ряд молотков для чеканки (см. раздел об инструменте для ковки). Кроме этого основного набора требуются также широкие плоские разгонки для чеканки рельефа различных листьев и т. п. Если чеканку ведут молотк-ом, то дополнительно нужны вилки (рис. 84). При изготовлении всех этих инструментов следует учитывать удобство зажима инструмента в тисках. Вилками чеканят разные делительные линии, рельеф листьев и т. п. Точное описание способов чеканки — дело не легкое. Эта работа требует большой практики, чтобы знать, где лист можно вытянуть, а где уплотнить и т. п. К чеканке изделий сложных форм можно приступить лишь после изучения основных характеристик материала.

Если необходимо вычеканить большую полость, то прежде всего выгибают лист на твердой подкладке от центра к краям. Для этой цели служит гладилка. Лист следует вытягивать равномерно, чтобы в отдельных местах не образовались выпучивания. После этого заканчивают оформление изделия на болванке. Различные орнаменты и формы на более тонкие листы наносят с помощью чеканов, а в качестве подушки используют свинцовую плиту.

При чеканке рельефа на листе большой толщины, когда материал должен быть нагрет, в качестве подушки используют чурбан из твердого дерева. Чеканить в горячем состоянии на свинцовой подушке не безопасно, так как свинец имеет низкую точку плавления и при ударах разбрызгивается, кроме того, готовое изделие получается некачественным. При чеканке на дереве очень неприятен дым от паленого дерева. Это нельзя устранить полностью, однако чурбан можно посыпать окалиной, которая предотвратит прямой контакт раскаленного металла с деревом. Эту работу рекомендуется выполнять в маске, которой обычно пользуются на химических заводах (их поставляет REMPO ).

После грубой чеканки изделий вместо уже упомянутых подушек можно использовать трубки различного, диаметра. Для этого трубки нарезают на куски длиной 10 см, кромки одного конца трубки скругляют, чтобы на изделии при чеканке не появлялось нежелательных забоин на другой конец трубки наваривают массивную четырехгранную державку, которая служит для зажима в тисках или установки в отверстие наковальни. Диаметр молотка, которым чеканят на трубчатой подкладке, должен быть меньше внутреннего диаметра трубки на двойную толщину обрабатываемого листа, так как иначе затрудняется вытяжка листа и он может прорваться.

В этой главе мы умышленно не приводим ни одного описания процесса чеканки, так как по книге невозможно научить чеканить, ибо чеканка изделий требует не только большого опыта, но и надлежащего понимания формы. Здесь приведены лишь основные процессы формоизменения листа, и только после их освоения можно приступить к чеканке без описания процесса работы.

Термическая обработка металлов

Шкала температур и цвета стали при закалке
Температура, °С	Цвет нагретой стали
405	Красный, едва видный в темноте
480	Светло-красный, видный в полумраке
530	Темно-красный, видный на свету
535	Красный, видный при солнечном свете
576	Красный, цвета темной вишни
580	Красный, цвета среднеспелой вишни
746	Вишнево-красный
800	Красный, цвета светлой вишни
843	Светло-красный
900	Красный (средней яркости)
940	Ярко-красный
1000	Лимонно-желтый
1080	Светло-желтый
1209	Желто-белый
1400	Ярко-белый
1660	Ослепительный, бело-голубой
Цвет стали при отпуске
220	Яркий соломенно-желтый
230	Соломенно-желтый средней яркости
240	Соломенно-желтый
245	Темно-соломенно-желтый
250	Темно-желтый
255	Желто-бурый
260	Буро-желтый
265	Красно-бурый
276	Пурпурный
282	Ярко-пурпурный
287	Ярко-голубой (слегка)
293	Ярко-голубой (полностью)
305	Глянцево-голубой
315	Темно-голубой

Любой материал, применяемый в ковке, имеет свои характеристики свойств. Они соответствуют его внутреннему строению и химическому составу. Если характеристики необходимо изменить, то этого можно достигнуть термической обработкой. В современной металлургии для каждого вида материала разработаны таблицы с указанием необходимой обработки. В практике художественной ковки для подобной обработки не имеется оборудования, а во многих случаях неизвестен даже химический состав обрабатываемого материала.

При художественной ковке металлические материалы делят, как правило, на ковкую сталь и инструментальную сталь. Для изготовления декоративных замков, щитов, петель, листьев и цветов требуется материал очень пластичный и мягкий. В этом случае поможет отжиг. Обрабатываемый материал нагревают при температурах 650—720° С в течение 2—3 ч. В условиях, когда нет электрической печи, нагрев производят в горне, используя древесный уголь, под который понемногу вдувают воздух. Охлаждать материал следует как можно медленнее. При использовании электрической печи материал охлаждают вместе с печью после ее выключения. Если отжиг производят на древесном угле, то наилучшей средой является просеянная зола. Золу подогревают в горне, в нее закапывают отжигаемую заготовку и оставляют остывать. После такой обработки материал становится очень тягучим, и из него можно получать самые сложные формы. Если требуется размягчить медь, то поступают наоборот. Медь нагревают на 500—600°С и быстро охлаждают в воде. Материал получается при этом очень тягучим.

Мастер художественной ковки поставлен обычно в такие условия, что большую часть инструментов ему приходится делать самому. В этом деле не обойтись без закалки — самого обычного способа обработки стали. Основная цель такой обработки — получить сталь с наивысшей твердостью. Закалка состоит в медленном и равномерном нагреве стали до температуры закалки и в быстром охлаждении. Быстрое охлаждение необходимо для того, чтобы предотвратить изменения в металле, происходящие при медленном охлаждении, т. е. выделение феррита и превращение аустенита в перлит. Весь аустенит при закалке превращается в мартенсит, который после цементита является самым твердым и хрупким компонентом. Способ охлаждения зависит прежде всего от марки стали.

Используемые охлаждающие среды имеют различную охлаждающую способность. Наибольшую скорость охлаждения обеспечивает холодная вода, более умеренную — масло и самую умеренную — воздух. Охлаждающую способность воды можно увеличить присадкой поваренной или кровяной соли либо соляной кислоты (приблизительно 1:10), а уменьшить— нагревом или подмешиванием известняковых веществ. При движении охлаждающей среды увеличивается ее охлаждающее действие. Углеродистые стали охлаждают, как правило, в воде, легированные — в масле, а высоколегированные — в потоке воздуха. У инструмента, используемого в художественной ковке или слесарном деле, закаливают, как правило, только рабочую часть, которая непосредственно служит для обработки изделия.

Как уже было отмечено, закалка характеризуется превращением аустенита в твердый и очень хрупкий мартенсит. При слабом нагреве мартенсит переходит в другие структурные составляющие — бейнит, троостит или сорбит, — которые хотя и не так тверды, как мартенсит, но и не хрупки. Закаленный инструмент в таком состоянии называют отпущенным. Инструмент, нагреваемый под закалку, охлаждают не весь, а только его рабочую часть. После охлаждения инструмент вынимают из охлаждающей жидкости и зачищают на камне. На очищенном месте наблюдают цвет металла, изменяющийся за счет теплоты, идущей от еще нагретой части инструмента (см. таблицу). Когда появится необходимый цвет, закаленную часть инструмента опять опускают в охлаждающую жидкость и дают охладиться всему инструменту.

Соединение кованых деталей

Клепка

При художественной ковке части изделия чаще всего соединяют клепкой. От обычной клепки этот способ отличается лишь тем, что мастер художественной ковки не применяет промышленно изготовленных заклепок, а делает в зависимости от потребности заклепки кованые. В этом случае используют, как правило, заготовку квадратного сечения, которую высаживают с одной стороны, затем скругляют стержень в оправках до заданного размера и отрубают. Головке закрепки придают нужную форму на наковальне, окончательно оформляя ее в гвоздильне. Отверстия под закрепки не сверлят, а пробивают в заготовке в горячем состоянии. Когда изделие подготовлено к клепке, заклепку нагревают до нужной температуры, просовывают ее через оба отверстия, укладывают на наковальню, стягивают струбциной обе склепываемые части и несколькими ударами кувалды производят клепку.

		Рис. 85. Клепаные соединения

Кузнец стремится, чтобы расклепанная головка имела красивый вид (рис. 85) и заклёпка выполняла не только свою основную функцию. Если в эскизе указана определенная форма заклепки (у некоторых изделий встречаются богато украшенные головки), то для ее получения необходимо изготовить соответствующую матрицу для оформления головки. Хотя эта работа инструментальщика, однако в традициях мастеров художественной ковки изготовлять этот инструмент самостоятельно. Кузнец отковывает заготовку нужной формы из инструментальной стали и отжигает ее. После охлаждения он с помощью резцов, напильников, зубил оформляет головку согласно эскизу. Когда головка приобретает необходимую форму, кузнец закаляет полученный инструмент. После этого он отковывает обе половинки матриц для оформления головок при клепке, повторно нагревает их и сильными ударами специально изготовленным инструментом выдавливает в них негативные полости для оформления головок заклепок. Эта работа требует многолетней практики и большой аккуратности.

Обоймы и хомуты

Одним из древнейших способов соединения двух частей изделий является соединение обоймой или хомутом. На рис. 86 изображены два способа, которые выбирают по потребности. В каждом случае хомуты надевают в горячем состоянии, чтобы соединение было более прочным. При охлаждении в результате естественного сжатия материала хомут стягивается еще больше. В настоящее время очень просто соединять детали вместо хомутов газовой или электрической сваркой. Однако не следует забывать, что хомуты всегда были, есть и будут декоративным элементом изделий художественной ковки (рис. 87).

Кузнечная сварка

Этот способ сварки, широко распространенный в прошлом, в настоящее время почти нигде не используется. При некоторых работах, особенно реставрационных, к нему иногда необходимо возвращаться, поэтому напомним вкратце технологию этой операции.

Рис. 86. Соединения заготовок обоймами (А — раствор клещей)	Рис. 87. Соединение кованых деталей хомутом	Рис. 88. Кузнечная сварка внахлест Рис. 89. Кузнечная сварка встык

В качестве флюса при кузнечной сварке используют силикатный песок и соду. Если смесь этих двух материалов сильно прокалить, то они соединятся в силикат натрия, который в условиях избытка кремниевой кислоты разлагает окислы. При весьма высоких температурах, необходимых для сварки железа, достаточно использовать чистый силикатный песок. Песок насыпают на свариваемое место и сильными ударами кувалды способствуют взаимодействию кремниевой кислоты с окислами железа. Образовавшееся химическое соединение вытекает на поверхность железа, благодаря чему оба конца, полностью очищенные, хорошо свариваются (рис. 88, 89).

Газовая сварка

Источником теплоты является пламя, которое образуется в результате сжигания ацетилена в кислороде. Вместо ацетилена можно использовать и другие газы, такие как пропан, водород и т. п. В пламени можно сваривать почти все черные и цветные металлы. Из газов, необходимых для газовой сварки, требуется прежде всего кислород О2 — газ без цвета, вкуса и запаха. Сам он не горит, однако поддерживает горение. При контакте с маслами и жирами он очень взрывоопасен. Ацетилен С2Н2 — горючий газ, пахнет чесноком. Он обладает большой теплотворной способностью, а в смеси с воздухом — очень взрывоопасен. Реже используют при газовой сварке водород Н2, светильный газ, пропан С3Н8 и бутан С4Н10. Другие горючие газы, такие как природный газ, бензол и т. п., для сварки сталей непригодны.

Газы хранятся в стальных баллонах емкостью 10, 20 и 40 л. Баллоны являются собственностью газовых станций, находятся под постоянным техническим контролем и должны быть испытаны согласно инструкции. На каждом баллоне должен быть указан вид газа и его цветовое обозначение. Поскольку ацетилен в сжатом состоянии очень взрывоопасен, его хранят в баллонах, наполненных пористой массой (25% объема баллона), насыщенной жидким ацетоном (40% объема баллона). 1 л ацетона растворяет приблизительно 24 л ацетилена. Каждый баллон снабжен специальным вентилем для безопасного его закрывания.

В комплект автогенного оборудования входит редуктор, который снижает давление газа, идущего из баллона, и одновременно поддерживает установленное давление на выходе при понижении давления в баллоне. Редуктор снабжен двумя манометрами. Емкостной манометр показывает давление в баллоне, а рабочий — давление газа, поступающего в горелку. Редукторы для различных газов имеют различные конструкции бокового соединительного патрубка, чтобы исключить применение редуктора для несоответствующего вида газа. От редуктора по шлангу газ идет к горелке.

Как было отмечено, не допускается соприкосновение кислорода с маслом, поэтому шланги нельзя менять. По этой причине для кислорода используют серые или голубые шланги диаметром 6 мм, а для горючих газов— красные шланги диаметром 8—12 мм. По условиям безопасной работы расстояние между баллонами и горелкой должно быть не меньше 3 м, поэтому минимальная длина шлангов 5 м.

Собственно сварочная горелка служит для смешения горючего газа с кислородом и образования в результате необходимого пламени. Известны горелки низкого давления (инжек-торные) и высокого давления (смесительные). Чаще всего используют инжекторные горелки. К расходуемым материалам для сварки относятся присадочные стержни. Их толщину выбирают в зависимости от толщины свариваемых изделий. В продажу поступают стержни толщиной 1—8 мм. Стержни, по возможности, должны быть из того же материала, что и свариваемые изделия.

Перед началом сварки нужно установить с помощью регулирующих вентилей необходимое давление. Для сварки стали используют так называемое нейтральное пламя, когда отношение расхода ацетилена к расходу кислорода 1:1. Конус сварочного пламени резко ограничен и имеет цвет от бледно-голубого до белого. Для сварки алюминия и чугуна используют восстановительное пламя, т. е. с избытком ацетилена. Конус сварочного пламени в этом случае более длинный, не резкий, окружен вуалью и при сварке обогащает металл углеродом. Окислительное пламя, с избытком кислорода, используют редко. Избыток кислорода окисляет расплавленный металл, сварной шов получается потускневшим. При необходимости, пламя можно отрегулировать прямо в горелке на мягкое (70— 100 м/с), нормальное (до 120 м/с) и острое (свыше 120 м/с).

Мастер художественной ковки или слесарного дела не преследует цель получить необходимую прочность сварного шва на растяжение, сжатие и т. п. Наиболее важными являются соображения эстетики. Хороший мастер сваркой лишь завершает художественное решение.

Электродуговая сварка

Источником теплоты является электрическая дуга, возникающая между свариваемым изделием и электродом. Электроды бывают угольные и металлические. В первом случае используют металлические стержни в качестве расходуемого материала, во втором — сам металлический электрод является плавящимся материалом. Этот второй способ уже в 1888 г. впервые применил Славянов, и до настоящего времени он является наиболее распространенным. При сварке используют ток низкого напряжения, чтобы повысить безопасность работы. Количество теплоты зависит от силы тока. В настоящее время чаще используют сварочные аппараты постоянного тока с генераторным источником, который на производстве называют тиристорным.

Современные сварочные аппараты на постоянном токе представляют собой кремниевые выпрямители от KS -100 до KS -300, работающие очень экономично. Все меньше используют сварочные аппараты на базе трансформаторов переменного тока. Их эксплуатационные характеристики ограничены, и для условий художественной ковки они не подходят. Наоборот, преимуществом постоянного тока являются очень широкие сварочные возможности, в том числе возможность сварки электродами из цветных металлов. В этом случае можно использовать все электроды выпускаемого сортамента, в то время как при сварке переменным током используют только электроды с так называемым кислым покрытием. Еще одно преимущество постоянного тока состоит в том, что сваривать можно на прямой или обратной полярности. Температура положительного полюса примерно на 400°С выше, поэтому сварка положительным электродом обеспечивает наиболее выгодный режим. Опытный сварщик определяет полярность при сварке голым электродом. Если электрод соединен с отрицательным полюсом, сварной шов остается лишь на поверхности и имеет невысокое качество. Сварщик без достаточного опыта может определить полярность, опустив оба полюса в воду, — на отрицательном полюсе будет более интенсивное выделение пузырьков кислорода.

Напряжение, измеряемое без нагрузки дугой, называют холостым. При сварке постоянным током оно составляет 30—90 В, при сварке переменным током 70—90 В.

Напряжение зажигания дуги возникает в интервале между касанием электрода с материалом и их размыканием. При касании электрода напряжение понижается почти до нуля, а при размыкании за короткий промежуток времени повышается до 45—90 В. В этом интервале напряжение может возрасти до опасного для жизни уровня, поэтому необходимо соблюдать правила техники безопасности. В процессе сварки поддерживают рабочее напряжение, которое изменяется в пределах 15—45 В.

Для получения сварного соединения высокого качества важно правильно установить силу тока. Приблизительно ее определяют из расчета 40 А на 1 мм диаметра электрода. Однако сила тока зависит и от положения, в котором выполняется сварка. Наибольшую силу тока используют при сварке сверху, наименьшую— при сварке над головой. При слишком слабом токе сварки дуга зажигается с трудом и легко гаснет. Сварной шов получается слишком выпуклым, а глубина провара невелика. Правильно отрегулированная сила тока обеспечивает достаточную глубину сварки, умеренную высоту и хороший внешний вид шва. Слишком большая сила тока проявляется в накале, электрода, который быстро горит с интенсивным разбрызгиванием свариваемого материала. Провар очень глубокий, а шов чрезмерно широкий и некрасивый на вид. Для электросварки чаще всего используют электроды с покрытием средней и большой толщины, что обеспечивает получение сварного шва высокого качества.

В художественной ковке электродуговую сварку используют лишь для создания основных конструкций, а сварные швы, как правило, скрывают, зачищая их до уровня поверхностей свариваемых деталей. При сварке электрод держат над свариваемым материалом на высоте, равной диаметру используемого электрода. Какое-либо иное расстояние приводит к ухудшению сварного шва. Длинная дуга плохо горит, способствует разбрызгиванию материала и образованию пор в шве. Изделие разогревается на большой поверхности, что приводит к недостаточно глубокому провару. Слой защитных газов несплошной, и сварной шов чрезмерно окисляется. Наоборот, при малом расстоянии электрода от свариваемого изделия часто возникает короткое замыкание, в результате чего уменьшается выделение теплоты, свариваемые кромки изделия расплавляются неполностью, и образуется так называемый холодный шов.

Скорость сварки выбирают в зависимости от размеров свариваемого изделия так, чтобы сварной шов получался достаточно сплошным и широким. При повышенной скорости возникает холодный шов и, наоборот, если электрод перемещается слишком медленно, то шлак образуется до получения шва и мешает сварке расплавленного металла. Наклон Электрода в направлении сварки должен приблизительно соответствовать углу 60°. Электрод ведут либо прямолинейно, либо слегка покачивая.

Декоративная отделка кованого материала

Обработка поверхности

Рис. 90. Пружинный чекан

Рассмотрим два процесса обработки поверхности— очистку и выравнивание поверхности литых или кованых изделий и отделочную чеканку мелких орнаментов вдавливанием по наружной поверхности изделий. В прошлом эта работа составляла самостоятельное ремесло, однако в наши дни она является составной частью художественной ковки и слесарного дела. Хорошее качество этой работы невозможно без знания всех особенностей техники ее выполнения, продолжительной практики и, главное, способности хорошо рисовать и лепить.

Отделка поверхности чеканкой отличается от обычной чеканки только тем, что в этом случае очень редко чеканят с обратной стороны, а, как правило, с наружной стороны и по всей поверхности; обычную чеканку после выдавливания контуров выполняют с обратной стороны листа. Вместо свинца в рассматриваемом случае используют чеканочную мастику. Ее приготовляют из двух частей бочарной смолы, одной части просеянной кирпичной крошки и 1/2 части воска. Смолу смешивают с воском, постепенно подсыпая при этом кирпичную крошку; в результате получается кашеобразная масса. Этой смесью заливают жестяной полусферический котел, на дно которого насыпают железные обрезки для большей его устойчивости. Котел устанавливают в резиновом кольце толщиной 3 см. В таком кольце котел сидит устойчиво и может быть легко повернут любой стороной. В поверхность смолы, залитой в котел по самую кромку, вдавливают лист, предназначенный для поверхностной чеканки. Кусок листа лучше отрезать несколько больший, чем необходимо, и загнуть его края, что предотвратит сдвиги листа в сторону.

Подготовленный таким образом лист подогревают и вдавливают в размягченную смолу, которую перед этим также подогревают. После того как лист хорошо вдавят в поверхность, смоле и листу дают остыть. Затем на лист наносят узор, который необходимо отчеканить. И только после этого начинают чеканку, для которой применяют специальные инструменты — чеканы. Они подобны кузнечным бородкам, но имеют меньшие размеры— длина приблизительно 10 см, толщина 3—5 мм.

В зависимости от формы различают несколько типов инструмента для поверхностной чеканки. Это прежде всего накатники, которые имеют рабочую поверхность (дорожку), подобную тупому зубилу. Они могут быть наклонными, ровными и закругленными по краям либо целиком полукруглыми. Инструмент для зернения имеет плоскую, овальную или выпуклую рабочую поверхность, инструмент для грубого зернения может иметь на поверхности мелкие зубцы. Гладилки имеют рабочую поверхность плоскую, овальную, сердцеобразную, трехгранную и многогранную. Инструменты для волосяного зернения имеют поверхность различной формы, но, как правило, покрытую мелкими бороздками. Инструменты для бисерного зернения имеют цилиндрическую рабочую часть, а для разгонного зернения — полукруглую. Наряду с перечисленными основными инструментами используют также различные фасонные чеканы или пуансоны, на рабочей поверхности которых нанесены цифры, буквы, звездочки и т. п.

При выполнении орнамента прежде всего необходимо давильником наметить его контуры. Потом начинается собственно операция чеканки — весьма кропотливая. Когда получен орнамент требуемой глубины, изделие выправляют гладящим инструментом — давильником, и выравнивающим инструментом — гладилкой. Если орнамент сложный, то часто бывает, что, материал в процессе чеканки упрочняется, и его необходимо снова отжечь. Перед началом следующего этапа работы необходимо лист очистить от окалины, чтобы при чеканке она не вдавилась в поверхность листа.

При отделочной чеканке полых объемных сосудов используют так называемый пружинный чекан (рис. 90), который одним концом укрепляют в тисках или неподвижно устанавливают на чурбане. Молотком наносят удары вблизи закрепленного конца. Удары молотком вызывают колебательное движение свободного конца инструмента. Этот конец имеет необходимую форму чекана и вставляется внутрь сосуда. Чеканка осуществляется изнутри по стенкам сосуда в заранее намеченных местах. Эти места указывает игла, как показано на рис. 90. Чеканка этим способом требует сноровки и много времени. Способов ее ускорить не существует.

В художественной ковке первый из упомянутых способов отделки поверхности используются редко. Однако, поскольку иногда требуется обработать заготовки, отлитые из бронзы, упомянем хотя бы в нескольких словах об этой работе. Прежде всего обрабатываемую отливку закрепляют в тисках или каким-либо другим способом и грубым зубилом обрубают литники и все плены, образовавшиеся при литье. После этого изделие обрабатывают по контуру чеканом-давильни-ком, а все острые контуры выравнивают широкой гладилкой. Потом все поверхности, которые должны быть гладкими, шабрят. Нижнюю часть изделия стачивают и выравнивают подходящим инструментом. Часть изделий подвергают грубому или тонкому зернению. Это очень трудоемкая работа, так как удары молотком не должны быть слишком сильными, чтобы не вызвать вмятин. Обработка поверхности требует твердой руки, и всегда лучше ударить четыре раза или прошабрить пять раз, чем исказить чрезмерно сильным нажатием или ударом обрабатываемое изделие.

Травление

Этот старый и прекрасный способ декоративной отделки кованых изделий почти забыт, хотя в наши дни химическая промышленность дает для этой работы наилучшие возможности. При декоративной отделке мелких изделий, например замков, мебельных и дверных петель и т. п., этот способ можно с успехом использовать. Травление может быть позитивным или негативным. Позитивным называют травление узоров в виде углублений, при негативном травлении орнамент остается на поверхности, а вытравливается поверхность вокруг него. Весь процесс травления слагается из трех этапов:

• нанесение основного кислотоупорного покрытия на поверхность;
• выполнение рисунка;
• собственно травление.

При позитивном травлении на полированную и обезжиренную поверхность изделия наносят кислотоупорное покрытие. После просушки иглой наносят рисунок. Затем поверхность защищают воском и изделие погружают в керамическую ванну с травильным раствором. При негативном травлении поступают наоборот. Прежде всего на обрабатываемую поверхность наносят рисунок или орнамент и тонкой кисточкой на рисунок наносят покрытие. После высыхания рисунок ретушируют иглой и дальше поступают так же, как при позитивном травлении. Состав кислотоупорного покрытия: две части парафина, две части мастиковой смолы и одна часть битума. Эту смесь растворяют в скипидаре. В качестве травильных растворов используют разбавленные кислоты. Сталь травят в водном растворе серной кислоты (соотношение 1:10). Для травления меди и латуни применяют азотную кислоту, разбавленную водой. Воды добавляют столько, чтобы в капле появились небольшие пузырьки. Если пузырьки возникают интенсивно, то раствор еще слишком крепкий. Когда изделие протравится на достаточную глубину, его извлекают из травильной ванны и тщательно промывают в чистой воде. Слой покрытия удаляют после слабого подогрева изделия скипидаром.

Золочение

Вытравленные орнаменты можно украсить золочением. Самый простой способ золочения — золотым эфиром. Царскую водку в бутыли насыщают сусальным золотом и разбавляют эфиром в количестве, равном объему царской водки. После этого бутыль закрывают и тщательно перемешивают ее содержимое. Эфир поглощает золото, растворенное в царской водке, и всплывает на ее поверхность. Эфир, насыщенный золотом, осторожно сливают в сосуд с притертой пробкой, и в нем хранят. Этот золотой эфир наносят кисточкой на изделие, эфир быстро улетучивается, а золото прилипает к поверхности изделия. Позолоченную таким способом поверхность изделия необходимо еще отглянцевать стальной гладилкой.

Покрытие сусальным золотом

Этот способ золочения в наше время применяют большей частью при реставрации изделий художественных ремесел. Основным условием качественной позолоты является подготовка предмета, подлежащего золочению. Его поверхность необходимо тщательно очистить, т. е., если речь идет о новом предмете, то обработать его наждачной бумагой до чистой металлической поверхности. Поверхность реставрируемого предмета следует очистить от ржавчины и обезжирить. Для этого используют рецепты, приведенные в разделе, посвященном реставрации. После очистки поверхности предмета на нее наносят слой грунта, для чего можно применять некоторые суриковые краски, выпускаемые промышленностью, например краску О 2004, масляную суриковую краску 0 2011: либо краску на олифе «Плюмбиноль» 0 2301, однако для получения качественной и стойкой позолоты наиболее целесообразно приготовить грунтовку следующего состава:

• смесь 1: 500 г льняного масла, 150 г свинцовых белил;
• смесь 2: 150 г копалового лака, 150 г сурика, 50 г олифы.

Обе смеси смешивают при постоянном растирании, в результате получается однородная масса. Но наиболее совершенную грунтовку можно получить, если использовать смесь, с которой работают в нагретом состоянии. Смешивают и при умеренном нагреве расплавляют следующие компоненты: 450 г чешуйчатого шеллака, 250 г натуральной канифоли, 40 г мастиковой смолы, 260 г отмученного мела.

Эту массу наносят на предмет, предварительно подогретый приблизительно до 100— 120°С, дают слою массы затвердеть, а потом очень тонкой наждачной бумагой обрабатывают поверхность до идеальной гладкости. Если после обработки на поверхности слой грунта в некоторых местах протрется, то эти места необходимо подретушировать той же, смесью и снова зачистить. После покрытия поверхности слоем грунта приступают к окончательной операции золочения. Листки золота очень тонкие и точно копируют поверхность грунта. Если необходимо, чтобы некоторые детали были позолочены до блеска, то нужно отполировать » поверхность слоя грунта. После окончания подготовки слой грунта протирают позолотной олифой, выпускаемой под названием «Микситон». Олифе следует дать просохнуть (при температуре 24°С приблизительно 12 ч); степень просыхания необходимо контролировать, так как на этот процесс влияет окружающая температура и влажность, вследствие чего длительность сушки может колебаться в пределах нескольких часов. После просушивания на поверхность предмета накладывают листки золота с помощью сухих тонких кисточек, размер которых выбирают в зависимости от формы позолачиваемого предмета/ Золочение сусальным золотом требует прежде всего старательности и большого терпения.

Серебрение

Серебрение осуществляют простым химическим способом. Известны два состава ванн:

• раствор 1: 10 г азотнокислого серебра, 35 г цианистого калия, 1000 мл воды;
• раствор 2: 25 г азотнокислого серебра, 1250 г хлористого натрия, 1250 г кислого виннокислого калия, 1000 мл воды.

В обеих ваннах деталь металлизуется в нагретом состоянии.

Меднение

Покрытие медью можно проводить и без сложного оборудования для гальванической металлизации — простым химическим способом. Медь достаточно легко выделяется на железе, стали или чугуне, образуя удовлетворительное покрытие. Для этой цели используют раствор следующего состава: 1000 мл воды, 50 г сернокислой окиси меди, 50 г концентрированной серной кислоты.

Металлизацию осуществляют после тщательной очистки и обезжиривания поверхности простым погружением предмета в указанный раствор на несколько минут. Омеднен-ный предмет после извлечения из ванны споласкивают водой и сушат.

Инкрустирование

Инкрустирование очень похоже на золочение и отличается от последнего лишь тем, что декоративное покрытие размещается в углублениях, образованных травлением, тогда как позолота накладывается, как правило, на возвышения. Вытравленное углубление заполняют покрытием заподлицо с основной поверхностью. При этом используют покрытия различных цветов согласно эскизу. Инкруста-ционную массу подготовляют путем растворения сургуча в спирте и шеллаке до получения густой каши. Эту кашу наносят на изделие и дают затвердеть. Избыточный слой устраняют наждачной бумагой до выравнивания с чистой поверхностью металла, а оставшийся слой глянцуют спиртом. Инкрустировать можно и металлом. В этом случае используют либо гальванический способ покрытия, либо способ, называемый «тула», в соответствии с которым вытравленные углубления заполняют смесью серы, серебра, меди и свинца. На вытравленной поверхности мелких изделий можно, например, расплавить медь или латунь, что является лишь подобием так называемого «тауширования». Этот способ наиболее сложный; им пользовались старые мастера, главным образом итальянские и испанские, для украшения оружия и лат; этот способ требует многолетней практики, сноровки мастера и максимальной тщательности.

Рифление

Рифление является самым обычным способом декоративной отделки в художественной ковке, и если оно хорошо выполнено, то вполне может заменить гравировку и травление. Рифлением можно украшать как тонкие изделия, например кованые детали мебели и им подобные, так и решетки, ворота и т. д. Рисунок, который необходимо получить рифлением, наносят сначала на изделие карандашом или, если он слишком сложный, то переносят с эскиза и потом начинают рифление. Если орнамент пластичный, то поверхность изделия предварительно огрубляют зернением.

Рис. 91. Технология тауширования

Рис. 92. Таушированные доспехи

Как и при отделочной чеканке, здесь тоже требуется множество различных инструментов. Все эти инструменты мастер художественной ковки изготовляет сам. Например, чекан для рифления является своего рода разновидностью зубила с лезвием, образованным гранями под более тупым углом и прогнутым с различной кривизной. Форму лезвия выбирают в зависимости от требуемой формы и глубины рифления. Рабочая кромка лезвия может иметь различную форму. Для получения разных рифлений необходим чекан с острыми углами, если же лезвие слегка прогнуто, то используют чекан со скругленными углами. Иногда требуются чеканы скругленные, с колечками, звездочками и т. д. От зубил чеканы отличаются лишь более тупым углом между гранями, образующими лезвие. Более тупой угол в этом случае требуется для того, чтобы средняя линия рифли была острой и гладкой. Чем больше кривизна рабочей кромки острия чекана, тем больше должны быть срезаны углы, чтобы чекан засекал прежде всего среднюю часть выдавливаемого участка, а стыковка со следующим участком была более плавной. Таким образом изготовляют все чеканы, с той лишь разницей, что для более крупных и глубоких рифлей длина острия чекана должна быть соответственно больше.

При тонком рифлении лучше всего вначале обозначить линии чеканом, а только потом протянуть рифли до нужной глубины. Для такой работы необходимо иметь под рукой тряпку, смоченную в масле, и после каждого удара обтирать об нее чекан, чтобы он легче скользил. Чеканы для зернения поверхности кузнец изготовляет различной степени грубости. Наиболее простой способ изготовления таких чеканов состоит в том, что заготовку под инструмент нагревают, устанавливают ее нижним торцом на конец напильника, где бороздки его уже не пересекаются и ударом делают отпечаток бороздок. Затем заготовку поворачивают на 90° и повторяют удар. Таким образом получаются ряды мелких зубчиков с ровными гранями, после чего инструмент закаливают.

Тауширование

Этот способ отделки использовался большей частью в латном ремесле при изготовлении деталей доспехов. С изобретением огнестрельного пороха и распространением стрелкового оружия доспехи утратили свою первоначальную роль и превратились в праздничную рыцарскую одежду. Миланские рыцари стали предпочитать доспехи, устрашающие скорее публику, чем неприятеля. Оружейники, приспособившись к этой тенденции, стали изготовлять доспехи, богато украшенные различными чеканными орнаментами. Однако они не удовлетворяли изощренным вкусам, и поэтому возник весьма хитроумный способ украшения, так называемое тауширование. Работа эта очень сложная. На готовое изделие наносят рисунки, которые нужно таушировать. Нельзя таушировать большие поверхности; если их необходимость продиктована художественным решением, то их набирают из тонких линий, укладываемых близко друг к другу. После нанесения рисунка обрабатывают линии резцом. Резец должен быть заточен так, чтобы его ширина обеспечила возможность вкладывания в прорезанный паз тауширующей полоски и вместе с тем, чтобы края паза были слегка приподняты, что необходимо для процесса тауширо-вания (рис. 91).

По ширине и глубине паза подбирают тауширующие полоски. Тауширующие полоски подготовляют с помощью вальцев, подобных тем, которые используют мастера по золоту. Подготовленные по размерам полоски вкладывают в прорезанные пазы. После этого на специальной оправке специально предназначенным для этой операции молотком с полированной рабочей поверхностью заклепывают полоску в пазе. Заклепывание следует выполнять очень аккуратно, чтобы образующиеся при этом линии имели одинаковую ширину. После окончания заклепывания ретушированием устраняют некоторые дефекты, которые возможны даже при большой тщательности выполнения работы, и затем шлифуют таушированную линию тонкой наждачной бумагой. Наконец, с помощью соответствующих полировальных паст полируют обработанную поверхность. На рис. 92 представлены рыцарские доспехи эпохи ренессанса, работы миланских мастеров-оружейников, таушированные золотом.

Ковка цветов и листьев

Хотя в современной художественной ковке цветы и листья как элементы1 украшения используют редко, все же это такой элемент украшения, без которого в прошлом мастера художественной ковки не обходились.

Для ковки, например, розы требуется ковкий материал. Для этого выбирают цилиндрическую заготовку диаметром несколько меньше размера розы и протягивают один ее конец на квадрат (рис. 93). Оставшийся конец должен быть такого размера, чтобы хватило для трех слоев материала, из которых будет коваться роза; лишний объем отрубают. Оставшийся цилиндрический участок делят на три части и острым топором кругом надсекают заготовку по направлению к оси, оставляя в центре недорубленный материал толщиной, равной толщине оттянутого на квадрат стержня. Таким образом получают три слоя материала, перекрывающие друг друга. Заготовку укладывают в формовочную плиту и ручником осаживают эти слои до тех пор, пока их диаметр станет соответствовать размерам розы, а толщина будет приблизительно 2 мм. Потом из первого слоя высекают пятилистную розетку, которую подсекают к середине, чтобы отдельные лепестки перекрывали друг друга. Рассеченные и выгнутые вверх лепестки расклепывают на роге наковальни и укладывают в форме бочонка. Второй слой также должен быть пятилистным, но несколько больших размеров; его тем же способом подсекают и оборачивают вокруг первого; то же самое делают и с третьим слоем. Пятилистные розетки каждый раз высекают, чтобы второй слой перекрывал первый, а третий — второй. Высекание следует проводить осторожно, чтобы не повредить нижний слой. Листья третьего слоя перед загибанием разгоняют с целью получить естественную форму лепестков розы и после этого их подгибают к двум первым слоям. После того как роза оформлена, нагревают квадратный стержень, сбивают ребра (см. рис. 93) и протянутому стержню придают форму стебля. Наконец нагревают розу целиком и небольшими клещами завершают придание розе естественной формы.

Рис. 93. Ковка розы из одного куска металла		Рис. 94. Кованый цветок

Почти тем же способом можно выковать розу из листа: высекают три пятилистные розетки, соединяют их кузнечной сваркой по центру на шипе, а далее поступают так же, как и при ковке розы. Однако готовое изделие в этом случае получается не столь красивым, как в первом случае. Некоторые мастера художественной ковки выковывают розу по частям. Этот способ также интересен. Прежде всего отковывают шарики на стебельках трех диаметров 15, 20 и 25 мм по три штуки каждого. Потом по три заготовки каждого размера последовательно проковывают на лист так, чтобы у стебля он был толще, а к краям — как можно тоньше. Далее три лепестка одинакового размера складывают вместе стопкой, нагревают и проковывают в стопке круглым бородком. Аналогично обрабатывают все три группы одинаковых лепестков. После этого приступают к сварке. Берут проволоку диаметром 6—8 мм и приваривают к ней наименьший из чашеобразных лепестков, потом — более крупные и, наконец, самый крупный, располагая их так, чтобы более крупный лепесток перекрывал меньший. Затем выковывают стебелек уже описанным способом. Окончательное оформление розы также аналогично упомянутому выше. Результат зависит от вкуса и сноровки исполнителя. Способ ковки других цветов (рис. 94) в своей основе такой же, как и ковка розы, с той разницей, что надо учесть реальную форму выбранного цветка, разобрать форму его основных частей и выбрать подходящий материал.

Рис. 95. Развертка листа		Рис. 96. Развертка чашечки

Элементами украшения являются также мелкие и крупные листья, в основе изготовления которых лежит развертка их формы на плоскости. Различных форм листьев несчетное множество, однако, так как основные принципы их изготовления одни и те же, опишем подробно изготовление одного листа. Прежде всего необходимо сделать развертку листа с рисунка, т. е. перенести его длину с кривой линии на прямую, которая, собственно говоря, является осью листа (рис. 95). Для этого, как правило, используют тонкую сварочную проволоку, которую сгибают поконтуру. Рисовальной иглой переносят на проволоку основные точки с рисунка. Проволоку выравнивают, а длину и все метки с нее переносят на ось. Тем же способом измеряют ширину листа в различных местах и переносят на эскиз. Перешейки листа делают на эскизе несколько шире. Далее прорисовывают контур листа от вершины к корню, перенося координаты по ширине точку за точкой; таким образом получают форму листа, точнее, его половины; после этого эскиз сгибают по оси и копируют контур другой стороны листа. Наконец контур листа вырезают и используют в дальнейшем как шаблон. Форму шаблона наносят иглой на лист заготовки и высекают лист по контуру. С рисунка переносят на лист соответствующие борозды и углубления. Далее поступают так, как при рифлении и чеканке. Каким получится лист, зависит от сноровки и тщательности выполнения работы. Основа успеха заключается в правильной развертке листа, будь то односторонняя или двусторонняя (рис. 95). Чашечку (рис. 96) разворачивают тем же способом, что и листья, однако измерения начинают от ее середины. При реставрационных работах очень часто встречаются, особенно у решеток в стиле барокко и рококо, богато украшенные листья, например листья аканта, сложно расчлененные и прочеканенные. К таким работам желательно привлечь опытного художника, который поможет обеспечить элегантность контуров изделия.

Давильные работы

Рис. 97. Упор

Рис. 98. Инструмент для давильных работ (давильники)

Рис. 99. Зажим обрабатываемой заготовки на токарном станке

В прежние времена мастера кузнечных или слесарных дел не занимались этим способом обработки металлов, так как существовало много специальных мастерских по давильным работам. В настоящее время такими работами занимаются лишь на сравнительно крупных промышленных предприятиях, которые не могут изготовлять оригинальные изделия, необходимые для кузнеца-художника. В этом случае не остается ничего иного, как освоить также и этот способ обработки.

Для выдавливания металла необходимо прежде всего изготовить оправку необходимой формы. При малом объеме давильных работ оправку можно сделать деревянной, если же заказ включает большое число изделий, то оправку целесообразно сделать из металла. При выдавливании возникают большие давления и деревянная оправка может исказиться. Давильные работы выполняют на токарном станке, специально приспособленном для этой цели. Оправку укрепляют на шпинделе, а для выдавливания устанавливают упор, высота которого приблизительно соответствует высоте оси вращения шпинделя (рис. 97). В упоре должно быть несколько отверстий для опорного штифта, который в процессе выдавливания переставляют по мере необходимости.

Инструмент (давильники) для давильных работ изготовляют из стали, латуни, бронзы или дерева. Насадка должна быть длиной не менее 40 см, чтобы при работе можно было бы получать достаточное давление. Конец давильника имеет шарообразную форму, а для чистовой гладильной работы — более скругленную поверхность (рис. 98). Заготовка для выдавливания должна иметь форму круга диаметром, соответствующим диаметру изделия. Без труда выдавливаются заготовки из алюминия, остальные металлы требуют подготовки. Сталь, если идет речь о листе для глубокой вытяжки, можно обрабатывать без подготовки, в других случаях необходим отжиг.

При выдавливании заготовок из меди, томпака или латуни отжиг необходимо повторять в процессе выдавливания несколько раз, так как эти металлы твердеют под действием теплоты, выделяемой в процессе деформации. Подготовленную заготовку укрепляют на оправке прижимом (прижимы нескольких диаметров изготовляют из дерева). Наибольшее усилие Прижима необходимо при первых операциях, наименьшее — на заключительной стадии процесса. Прижим слегка прижимают острием конуса задней бабки к заготовке и оправке и пускают станок (рис. 99). Деревянным инструментом заготовку центрируют и только тогда затягивают прижим. Для собственно выдавливания на станке необходимо иметь опору, с помощью которой достигаются большие давления. Обычно для этой цели используют толстый хомут, 'который укрепляют на суппорте станка. Заготовку и инструмент протирают салом и начинают процесс выдавливания.

Давильник следует держать так, чтобы его насадка была направлена к подмышке. Давильник должен опираться на упор, штифт которого необходимо установить так, чтобы получить наиболее сильный двуплечий рычаг. Выдавливание осуществляют от центра обрабатываемой заготовки, прижимая ее к поверхности оправки. Если на заготовке начинают образовываться складки, то ее необходимо с обратной стороны подпереть плоским слегка скругленным инструментом. Если заготовку не удается выправить, то это значит, что материал потерял пластичность. В этом случае необходимо выдавливание прервать, заготовку снять со станка, отжечь и только после этого продолжить выдавливание. Когда заготовка полностью уложена на поверхность оправки, ее края следует выровнять подрезным резцом, а поверхность обработать гладильным давильником. Если необходимо, то изделие прямо на станке можно не только шлифовать, но и полировать.

Защита поверхности кованых изделий

Предполагается, что каждое изделие художественной ковки и слесарного искусства должно иметь эстетичный внешний вид, в то же время требуется длительная сохранность этого вида. В наше время, когда атмосфера наполнена агрессивными выделениями, проблема сохранения внешнего вида изделия стала особенно важной. Хотя методы защиты поверхности изделий художественной ковки, использовавшиеся в старину хорошо известны, однако в настоящее время применять их нельзя.

В прошлом иногда вообще не было необходимости защищать поверхность изделий, и даже известны изделия, которые пережили века без какой-либо защиты. Причина этого объясняется практически двумя факторами. Во-первых, в современной атмосфере содержится большое количество, например, сернистого ангидрида, который очень агрессивно воздействует на металлы. Во-вторых, химическая устойчивость металлов, главным образом сталей, сильно уменьшилась, с одной стороны, в результате присутствия инородных примесей, появляющихся в процессе металлургического производства, с другой — в результате использования кокса вместо древесного угля. Если наши предки почти не имели никаких хлопот с защитой поверхности, то мы их имеем в достаточном количестве. Правда, химическая промышленность выпускает в настоящее время средства, предотвращающие коррозию, но очевидно, что все они для художественной ковки и недостаточны, и не применимы на практике. Поэтому не стоит избегать использования испытанных практикой средств, а к применению упомянутых продуктов химического производства следует обращаться лишь в случае необходимости.

Решая вопрос о защите поверхности изделия, необходимо всегда учитывать, где это изделие будет находиться. В отношении предметов интерьера ситуация значительно проще. Наоборот, изделия, размещенные снаружи, требуют надежной защиты поверхности. Если изделие должно иметь соответствующий эстетичный вид, то конечной операции по защите поверхности следует уделить особое внимание.

Изделия из железа

При изготовлении предметов из железа на их поверхности возникает слой окалины, который имеет красивый серо-голубой цвет. Однако этот слой не защищает изделие от коррозии, так как толщина его слишком большая, и при сменах температуры или в результате сильных ударов он трескается. При окончательной отделке изделия этот слой надо в первую очередь устранить. Проще всего снять слой пескоструйной обработкой, однако при этом утрачивается возможность выразить естественную красоту металла. Пескоструйную обработку используют в большинстве случаев лишь для кованых фигур, когда имеет значение прежде всего не красота поверхности стали, а форма и изящество тела фигуры.

Для обработки изделий, имеющих практическую ценность, используют механический способ. Предмет вначале очищают наждачной бумагой, снимая окалину с наружной поверхности. Потом чистят его проволочной щеткой и далее молотой пемзой с водой. Наконец изделие тщательно промывают и насухо вытирают тряпкой. Очищенное таким образом изделие готово к дальнейшей обработке. Имеется несколько возможностей. Если речь идет об изделии, используемом в обычном сухом помещении, то выбирают самый простой способ: оксидирование металла на воздухе. Этот способ не требует долголетнего опыта и при достаточной аккуратности дает отличные результаты. Без каких-либо химических средств нагревают поверхность изделия (например, паяльной лампой), при этом только от исполнителя зависит, какой цвет поверхности получится.

Цвета можно выбирать от желтого и бурого до серо-голубого и даже темно-фиолетового. Нагрев следует проводить осторожно, чтобы цвета побежалости изменялись как можно медленнее; в этом случае окисленный слой получается наиболее тонким и потому наиболее прочным. Когда вся поверхность изделия окрасится в одинаковый цвет, ее покрывают слоем воска. Наилучший результат дает натуральный пчелиный воск, растворенный в бензине. Воск тщательно растирают и после высыхания поверхность изделия полируют фибровой щеткой. После такой обработки полнее выявляются естественные свойства металла и тем самым усиливается его эстетическое воздействие.

Для получения изделия черного цвета применяют способ чернения, который известен кузнечным мастерам уже многие сотни лет. Процесс обработки начинают так же, как и в первом случае. Изделие должно быть полностью очищено. Потом поверхность его натирают льняным маслом (вместе него можно использовать любое растительное масло) и медленно нагревают. Масло при нагреве не должно воспламеняться. При повышенной температуре масло начинает разлагаться и, соединяясь с окислами железа, создает хорошо связанную с металлом черную окраску. Этот слой хорошо предохраняет сталь от коррозии, однако его защита от атмосферного влияния вне помещения все-таки недостаточна. После полного охлаждения черный слой высыхает и не липнет.

Изделие, предназначенное для использования в помещении, целесообразно навощить и отполировать. Если же оно будет использовано вне помещения, то покрытие необходимо хорошо зафиксировать. Для этого не рекомендуется использовать нитроцеллюлозные лаки, так называемые цапон-лаки, так как они на жировом слое не закрепляются, а их химический состав не обеспечивает надежной защиты от коррозии. В целом вполне удовлетворительные результаты дает применение судового лака, имеющего жировую основу и хорошо прилипающего к поверхности. Однако он очень блестящий и поэтому для изделий художественной ковки не подходит. В него добавляют пчелиный воск (на 1 кг лака 0,2 л воска). В результате лак теряет блеск и после высыхания поверхность становится похожей на вощеную. Этот способ требует соответствующих знаний и большого опыта.

Значительно проще способ чернения стали в щелочной ванне. И в этом случае изделие вначале тщательно очищают. Приготовляют концентрированный раствор гидрата окиси, нитрита и нитрата натрия и нагревают его приблизительно до 130°С. Изделие погружают в ванну и выдерживают в ней 7—10 мин. Если поверхность очищена хорошо, то получается красивая черная окраска. После извлечения из ванны изделие тщательно промывают и досуха вытирают тряпкой. Однако это покрытие не защищает полностью металл от коррозии.

Упомянем еще об одном способе обработки поверхности, который еще недавно использовали некоторые, с позволения сказать, художественно-слесарные мастерские. Изделие натирали черным', как правило, нитроцеллю-лозным лаком, давали лаку высохнуть, а затем обрабатывали его поверхность наждачной бумагой. Как только в некоторых местах начинал проступать чистый металл, изделие опрыскивали прозрачным лаком. Это очень дешевая подделка под естественное почернение и не имеет никакой эстетической ценности. Поэтому такой способ нельзя рекомендовать, хороший мастер всегда его отвергнет.

В больших промышленных городах окружающая среда очень агрессивно воздействует на металлы, особенно на стали, и покрытие судовым лаком с примесью пчелиного воска в такой среде не достаточно прочно. В этом случае поверхность необходимо покрывать лаком.

После очистки поверхности изделия ее грунтуют суриком. Далее покрывают черной олифовой краской и после полного высыхания окончательно красят матово-черной краской (обычно, используют масляный лак, как для школьных досок). Этот последний слой после высыхания покрывают пчелиным воском, растворенным в бензине и в заключение полируют. Обработанное таким способом изделие имеет хороший эстетический вид, явно выраженную фактуру металла и не требует дополнительной отделки. Такое покрытие долго сохраняет прочность. Наносить на это покрытие искусственные патины, скажем, бронзовым или алюминиевым лаком не следует. Этот способ, подходящий для декораторов или театральных художников, для мастеров художественной ковки недопустим. Имитацию всегда легко обнаружить, а хороший мастер никогда не позволит себе подделок.

Лужение изделий из железа

При изготовлении старинных замков, различных кованых частей дверей и ворот бывает необходимо некоторые детали лудить. Защита поверхности таким способом должна быть очень прочной, поэтому не следует использовать лужение в ванне. Изделие, подвергаемое лужению, хорошо очищают и погружают на 24 ч в ванную с соляной кислотой (крепкой). Потом его извлекают из ванны и промывают в травленой кислоте (соляной кислоте, прокипяченной с цинком). Таким образом подготовленное изделие захватывают клещами (лучше всего в местах, которые потом не будут видны) и погружают в расплавленное олово. В этой среде изделие держат до тех пор, пока оно не нагреется до температуры, при которой олово смочит его поверхность; затем изделие извлекают из ванны и слегка отряхивают. В этот момент изделие надо быстро осмотреть и там, где образовались капельки или поверхность покрылась неравномерно, слой олова растирают клочком тряпки. Лужение — простой способ обработки, однако требуется достаточный опыт, чтобы получилось качественное покрытие.

Изделия из цветных металлов

Окрашивание меди в черный цвет производят в растворе 12—15 г серной печени и 15 г аммиака на 1 л воды в холодном состоянии.

После появления черной окраски изделие извлекают из ванны, промывают и сушат в древесных опилках. После высыхания его слегка обрабатывают щеткой из латунной проволоки. В настоящее время серную печень не производят. Ее можно приготовить в домашних условиях, смешав поташ и серу в отношении 1:1. Смесь на сковороде медленно расплавляют, выливают на дощечку и дают остыть. Перед растворением серную печень размалывают в порошок.

Цвет от красно-бурого до темно-бурого на меди получают в растворе 2—3 г серной печени в 1 л воды. Чем слабее раствор, тем светлее окраска. После сушки изделие зачищают латунной щеткой.

Светло-бурая и каштановая окраска меди получается в растворе 20 г сульфата меди, 25 г сульфата никеля, 12 г хлората калия и 7 г перманганата калия в 1 л воды. Раствор нагревают до кипения и погружают в него изделие на 0,5—2 мин, слегка зачищают его щеткой, снова погружают, и так до тех пор, пока не получат нужной окраски. После этого изделие промывают и сушат в опилках.

Внешний вид старой меди получают смачиванием изделия в приведенном выше растворе для чернения меди, т. е. в растворе 12 г серной печени и 15 г аммиака в 1 л воды. После окрашивания изделие протирают порошком пемзы до тех пор, пока не получат желаемый внешний вид.

Цвет медной зелени получают на изделиях из меди в растворе 120 г тиосульфата натрия и 40 г уксусно-кислого свинца в 1 л воды. Раствор нагревают до 60°С. При этом окрашивание хорошо наблюдается. В течение короткого промежутка времени появляется желаемая зелено-голубая окраска, после чего изделие сразу же промывают и сушат. Более длительная выдержка в ванне дает окрашивание от светло-голубого до серовато-белого цвета.

Для получения бурого цвета на изделиях из латуни требуются два раствора. Оба приготовляют и используют в холодном состоянии.

• Раствор 1: 10 л воды, 20 г серной печени, 20 г шлиппсовой соли.
• Раствор 2: 10 л воды, 20 г сульфата меди, 25 см3 серной кислоты.

Изделие из латуни погружают при постоянном покачивании в первый раствор, а после промывки — во второй. Этот процесс повторяют до тех пор, пока не получат нужную окраску. После каждой ванны изделие промывают водой, а в конце сушат в опилках.

Желто-бурый цвет латуни получают в двух растворах. Первый раствор: 10 л воды, 60 г серной печени, 60 г шлиппсовой соли; второй раствор: 10 л воды, 6 г сульфата меди, 12 см3 серной кислоты. Процесс аналогичен процессу окрашивания в бурый цвет, однако в данном случае окраска получается более светлого оттенка.

Темно-бурый цвет на латуни получают в растворе такого состава: 1,5 л воды, 30 г сульфата меди, 15 г хлората калия и 10 г перманганата калия. Раствор нагревают до 100°С. Изделие погружают в ванну и там слегка потирают. Чем дольше тереть, тем окраска получается более золотистой.

Реставрация исторических памятников

Произведения мастеров художественной ковки и слесарного искусства всегда были тесно связаны с развитием архитектуры и являются ее неотъемлемой составной частью. Создавались прекрасные творения — богато украшенные решетки, ворота с тонким орнаментом и великолепными петлями, замысловатые замки с красивыми чеканными орнаментами, изделия с гравированным орнаментом, инкрустированным серебром и золотом, с тонкой отделкой поверхности и многие другие предметы и инструменты.

На эти изделия многие внешние факторы оказывают неблагоприятное влияние и могут привести к их порче, поэтому требуется правильно их консервировать. К сожалению, состояние некоторых произведений в недавнем прошлом было катастрофическим, и возникла необходимость в их реставрации. Реставрация— очень сильное вмешательство в произведение искусства и включает задачи по их консервации и реконструкции. Цель реставрации — насколько возможно возвратить предмету не только первоначальный внешний вид и первоначальные функции, но и художественный смысл. Знание всех методов консервации, свойств материалов, владение в художественном смысле слова историческими стилями и умение чувствовать художественный образ — все это необходимые предпосылки для успешного выполнения работы.

Первой задачей реставратора является правильное определение состояния реставрируемого предмета, а также выбор соответствующей последовательности работы. Некоторые изделия, находившиеся в жилых домах, существенно повреждены. Мы встречаемся с решетками, люнетами, замками и петлями, которые хотя и в меньшей мере подвержены коррозии, однако на их поверхности многочисленные слои окраски, под которыми утрачивается первоначальный внешний вид, а часто вообще невозможно обнаружить общее художественное решение. В этих случаях необходимо прежде всего удалить полностью всю окраску до металлической поверхности.

Раньше для этой цели использовали раствор едкого натрия, в наши дни применяют выпускаемый промышленностью растворитель старых красок Р 8201, который имеет лучшие рабочие свойства. Растворитель старых красок наносят на предмет квачем и на несколько минут оставляют, чтобы он подействовал. Разрушенный слой краски смывают водой и повторяют обработку растворителем до тех пор, пока вся старая краска не удалится с поверхности. Если состояние металла под. слоем краски неизвестно, то ее без предварительной проверки удалять нельзя, так как есть опасность легко повредить металлическую основу. После удаления краски предмет обезжиривают. Хотя для обезжиривания можно применять бензин, ацетон, толуол и т. п., однако, учитывая их горючесть, взрывоопас-ность и, главное, неспособность предохранить металл от окисления, целесообразнее использовать обезжириватели на щелочной основе.

Для этой цели растворяют в воде следующий состав: 200 г едкого натра, 500 г жидкого стекла, 280 г фосфата натрия (кристаллического), 30 г смачивающего агента (Синталон ГП). Смесь дополняют водой до 1 литра и в результате получают концентрированный раствор. Для практического использования его разбавляют водой в пропорции от 1:10 до 1:30. Обезжиривающую ванну подогревают, а обезжириваемый предмет непрерывно покачивают. После обезжиривания предмет промывают в воде и сушат в липовых опилках, смешанных с измельченным древесным углем. Только после такой процедуры очистки реставрируемого предмета можно приступить к рассмотрению последовательности реставрационных работ. В каждом случае предмет следует фотографировать для фиксации его существующего состояния, которое также точно переносят на рисунок в масштабе 1:1. Устанавливают исходную обработку поверхности и эти данные также заносят на рисунок. Некоторые орнаменты бывают позолоченными, и эту особенность необходимо тщательно исследовать. Иные детали бывают деформированы, поэтому необходимо уточнить их первоначальную форму. Иногда некоторые части предмета отсутствуют, их надо заменить. Если предмет сочетается с другим, то его форму можно восстановить по этой сочетаемой с ним половине. Но случается, что такой возможности нет, тогда реставратор должен воспользоваться своим опытом и дополнить отсутствующую деталь.

Операции, которые будут производиться над реставрируемым предметом, необходимо предварительно зарисовывать на сопроводительный картон для консультации с сотрудниками Государственной службы по охране памятников. Когда документация полностью подготовлена, приступают непосредственно к реставрации. Под большим наслоением краски предмет бывает поврежден коррозией. Коррозии металлов способствует химическое или электрохимическое воздействие окружающей среды. Металл теряет свое качество, переходит в оксид, гидроксид или иное химическое соединение, в зависимости от среды, в которой предмет находился.

Основным условием успешного проведения реставраторской работы является устранение всех агрессивных веществ, пассивирование реставрируемой поверхности и ее окончательная защита. Прежде кузнецы использовали для удаления ржавчины трехпроцентный раствор лимонной кислоты, в который предмет опускали и в нем проволочной щеткой счищали ржавчину. Другим способом было удаление ржавчины пламенем с последующим замачиванием в воде. Однако этот способ требовал большого опыта, так как в случае неудачи была опасность значительйой деформации предмета. В наши дни эти устаревшие методы из-за их неудобства уже не применяют. Ржавчину удаляют химическим путем — фосфорной кислотой (Н3РО4). Сила действия раствора для удаления ржавчины определяется содержанием в нем Н3РО4, поэтому концентрацию раствора выбирают в зависимости от степени поражения предмета коррозией.

Для удаления слабых поражений ржавчиной используют раствор следующего состава: 1000 мл воды, 15 г фосфорной кислоты (концентрированной), 4 г бутилового спирта. Этот раствор наносят на предмет квачем и дают ему обсохнуть. Затем обрабатывают предмет щеткой.

Если поверхность поражена ржавчиной сильнее, то приготовляют более крепкий раствор: 680 мл воды, 160 мл этилового спирта (денатурата), 60 г эмульгатора (Дубазол). Раствор перемешивают и добавляют 200 г концентрированной фосфорной кислоты (Н3РО4). Этот раствор наносят на предмет также квачем до тех пор, пока не отойдет вся ржавчина. Затем промывают предмет теплой водой и просушивают.

Очищенный от ржавчины предмет можно сразу же пассивировать в ванне следующего состава: 60 г таннина, 200 г нашатырного спирта (концентрированного), 780 мл воды. После пассивации предмет обтирают и просушивают горячим воздухом. Еще более сильное действие на ржавчину имеет раствор следующего состава: 1000 мл воды, 6 г азотнокислого калия, 3 г хромового ангидрида, 285 г фосфорной кислоты, 12 г винной кислоты, 8 г фосфата цинка, 3 г тио-карбамида.

После полного растворения ржавчины в раствор добавляют 6 г изопропилового спирта. Это средство не только удаляет ржавчину, но одновременно обезжиривает, очищает и пассивирует поверхность. Ванна такого состава работает при температуре 60—80°С. После очистки от ржавчины предмет необходимо промыть водой и просушить горячим воздухом.

После этой процедуры можно окончательно определить состояние реставрируемого предмета. Если осмотр покажет, что некоторые детали были так сильно поражены ржавчиной, что им угрожает полное разрушение, осторожно удаляют их и по имеющейся документации изготовляют ,новые. Выправляют деформированные элементы, изготовляют отсутствующие части и собирают реставрируемый предмет в окончательном виде. Если первоначальный художественный замысел не предусматривал никакой отделки поверхности, сохраняя естественную поверхность металла, то ни в коем случае не следует покрывать предмет лаком, а лишь надо стараться сохранить его первоначальный вид. В этом случае можно воспользоваться несколькими способами пассивации поверхности.

Одним из наиболее известных химических способов защиты поверхности металла от коррозии является фосфатирование. Ванну для фосфатирования подготовляют в большинстве случаев из выпускаемых промышленностью химикатов таких, как Синфат А1 или А2, используемый при температурах 60—95°С, или Синфат В1, используемый при температурах 30—60°С.

Ванна для фосфатирования содержит 1000 мл воды, 2 г фосфорной кислоты, 2 г хлорида железа. Эта ванна работает при температуре 90—95°С. Реставрируемый предмет погружают в ванну всего на несколько минут. После извлечения из ванны предмет промывают водой и сушат"горячим воздухом.

Другим химическим способом защиты поверхности является хроматирование. Ванна для хроматирования состоит из 1000 мл воды и 2 г хромового ангидрида. Рабочая температура ванны 90°С. С этой ванной работают так же, как при фосфатировании.

К способам обработки и защиты поверхности стальных предметов относится и таннати-рование. Этот способ предпочтителен при реставрации предмета, представляющего собой комбинацию металла с другими материалами, например деревом, костью и т. п. Раствор для таннатирования содержит 1000 мл воды, 80 г таннина, 180 г нашатырного спирта (концентрированного). Раствор наносят тонким слоем. Для образования таннатового слоя необходимо воздействие кислорода воздуха. Результатом таннатирования является покрытие стали таннатом, проникающим через слой окислов.

После защиты поверхности реставрируемого предмета от коррозии одним из приведенных способов пассивирования, приступают к отделке поверхности, которую обнаружили при осмотре предмета. Если некоторые детали должны быть позолочены, выполняют эту операцию (см. выше), а также другие виды отделки поверхности, которые были использованы при первоначальном художественном решении. Завершающей операцией процесса реставрации является покрытие поверхности предмета пчелиным воском.

При реставраторской работе встречаются предметы, поверхность которых не была защищена никакими покрытиями и состояние которых очень неутешительно. Если речь идет о предметах, используемых в быту, таких, как замки, петли и т. п., то обязанность реставратора состоит не только в том, чтобы возвратить им первоначальный внешний вид, но и первоначальные функции. Детали механизма в большинстве случаев не подвергаются коррозии и бывают способны к некоторым перемещениям. Поэтому следует прежде всего сдвинуть эти детали с места. Сначала несколько дней вымачивают реставрируемый предмет в керосине. Когда поверхностный коррелированный слой размягчится, стараются его удалить мягкой проволочной щеткой и пытаются сдвинуть детали механизма. При этом нельзя применять излишнюю силу, как например, удары молотком и т. п., чтобы не повредить предмет более того, чем он поврежден. Если детали механизма не двигаются, повторяют отмачивание в керосине до тех пор, пока они не сдвинутся с места. После этого предмет обезжиривают, сушат и фотографируют для документации. Затем предмет разбирают, очищают от ржавчины в одной из приведенных выше ванн и только после этого производят окончательный осмотр.

В качестве примера реставраторской работы приведем процесс реставрации двухязычкового замка. Устанавливаем отсутствие части основания, внутреннего ключа задвижки, наружного ключа и пружины затвора. Для работы по восстановлению отсутствующих деталей оформим эскизную документацию. При подробном осмотре выясним, например, что замок был облужен. Дополнение основания выявим путем тщательной ретуши. Изготовим отсутствующие ключи, пружины затвора и все детали облудим. Движущиеся детали протрем жиром (лучше всего олений жир) и соберем замок (рис. 100). Очень сложна реставрация предметов, богато украшенных гравировкой, травлением, позолотой, инкрустацией, таушированием и т. п. В этом случае для первой очистки используем мыльную воду. Если слой коррозии неглубокий, то попытаемся удалить ржавчину очищающей пастой.

Рис.100. Замок в собраном виде.

Для этого подготовим смесь: 36 г таллово-го масла, 36 г скипидара, 38 г нашатырного спирта, 360 мл воды. Готовый раствор выливаем в ступку и растираем его со смесью: 120 г карбоната кальция, 200 г мелкого порошка карбида ремния, фракция № 300, 120 г стеклянного порошка тонкого помола, 80 г порошкообразного графита. В результате образуется пастообразная масса без комков и твердых частиц с очень хорошими способностями к очистке.

Если окажется, что этот способ недостаточен для достижения поставленной цели, то следует перейти к сложным химическим анализам. При этом только после определения состава красок и мастик, использованных в прошлом, можно установить необходимую последовательность работ. При приведении предмета в первоначальное состояние, когда следует восстановить поврежденную инкрустацию, тауширование и т. п., необходимо применять технологию, описанную в соответствующих разделах.

Предельным случаем повреждения исторических памятников кузнечного искусства является проникновение коррозии на всю глубину изделия. Если речь идет о работающем изделии, например решетке, воротах, замке и т. п., то с него снимают полную копию и этот исторический памятник передают сотрудникам музея для консервации, которую выполняют в соответствующих лабораториях.

Для реставрации изделий художественной ковки требуется хорошо обученный мастер с долголетним опытом работы и с большой любовью к наследию прошлого.

Установка изделий художественной ковки на объектах архитектуры

Установка изделий на архитектурных объектах является заключительной, но очень важной задачей, требующей точности при разметке и выдерживании плоскостей. Плохая установка может повредить и хорошему изделию. Для правильной установки изделий художественной ковки кроме обычного метра необходимы также отвес и уровень, применяемые каменщиками. При установке на кирпичной кладке в размеченных местах высекают крепежные углубления несколько большей глубины, чем длина анкеров изделия. Отверстия очищают от пыли и хорошо промывают водой. Когда вырублены все необходимые крепежные отверстия, в них вставляют изделие и укрепляют его на подпорках. Проверяют центровку и отвесами контролируют вертикальность установки изделия. Для уверенности контролируют уровнем положение изделия в горизонтальной плоскости.

Из цемента и мелкого просеянного песка готовят цементный раствор в пропорции 1:1. С помощью шпателя набивают раствор в крепежные отверстия. Когда отверстия на вид становятся заполненными, берут клинья, предварительно откованные для этой цели, и подтягивают ими анкеры в крепежных отверстиях. Наконец поверхность отверстия выравнивают добавкой раствора и ретушируют снаружи штукатуркой. Если изделия устанавливают на камень, то для крепления анкеров не используют цементный раствор; анкеры изделия заливают специальной смесью, подготовленной на основе порошковой серы.

• Состав смеси № 1: 500 г асфальта, 300 г порошковой серы.
  Смесь расплавляют в тигле и до перемешивания в нее добавляют 200 г нагретых железных опилок.
• Состав смеси № 2: 750 г порошковой серы, 200 г порошкового графита, 50 г железных опилок.

Оба состава смешивают вместе и расплавляют. При использовании смеси необходимо у крепежных отверстий установить заливные формы из глины. Для их изготовления используют смесь глины с мелким песком или гончарную глину. Расплавленную смесь заливают в приготовленные формы. Смесь быстро застывает и твердеет. Формы удаляют, срезают оставшиеся приливы смеси и ретушируют поверхность. Для крепления анкеров в отверстиях этим способом можно использовать легкоплавкие сплавы с температурой плавления 60—80°С.

Сплав, имеющий температуру плавления 60,5°С, можно получить расплавлением в тигле смеси следующего состава: 50% висмута, 25% свинца, 12,5% олова, 12,5% кадмия. Сплав, имеющий температуру плавления 70°С,— расплавлением смеси следующего состава: 50% висмута, 26,3% свинца, 13,7% олова, 10% кадмия. Эти легкоплавкие сплавы заливают в крепежные отверстия тем же способом, что и предыдущую смесь.

Рис. 101. Цилиндрический дюбель

Труднее устанавливать большие кованые ворота. Из-за большой массы их вывешивают на петлях, а нижнюю часть устанавливают на поворотный круг (подпятник). В этом случае следует точно разместить расстояние между подпятниками, а гнезда для них заблаговременно выровнять по порогу ворот, который необходимо расположить строго горизонтально. Измерение производят уровнем, однако для более широких ворот следует применять шланговый ватерпас. При установке порога одновременно размечают крепежные отверстия для верхних петель, которые предварительно пробивают. Когда порог затвердеет, прочищают гнезда подпятников, смазывают подпятники вазелином и устанавливают в них ворота. Штангенциркулем измеряют зазор между обеими створками ворот и изготовляют соответствующие прокладки. Причем следует учитывать, что при удалении подпорок ворота слегка свесятся, поэтому верхнюю прокладку делают немного толще. Разница в толщине прокладок зависит от ширины створок ворот, например, при ширине створки 120 см эта разница должна быть 2 мм. Прокладки вставляют между створками и стягивают их струбцинами. Затем ворота устанавливают с помощью отвеса в строго вертикальное положение, прочно укрепляют их в этом положении подпорками 'и замуровывают анкеры петель. После затвердевания раствора подпорки удаляют, смазывают петли, устанавливают замок и запирают его.

В наше время, когда существуют специальные сверла, можно некоторые изделия крепить, так сказать, насухо. Этот способ очень выгоден, особенно применительно к сильно нагруженным предметам, например к перилам лестницы. В этом случае используют цилиндрические дюбели того же диаметра, что и сверло. По всей длине и периметру крепежной части дюбеля делают насечки, а конец его разрезают на длине приблизительно 40 мм. В разрезанную щель вставляют клин (рис. 101). Отверстие под дюбель делают точно той же глубины, что и его длина. Из отверстия тщательно вычищают пыль, образовавшуюся при сверлении, и в него забивают дюбель тяжелой кувалдой. Клин, достигнув дна отверстия, начинает раздавать дюбель в ширину, и когда последний полностью войдет в отверстие, прочность его закрепления в стене будет во много раз больше, чем прочность анкеров, замурованных в стене классическим способом.

По материалам книги «Художественная ковка и слесарное искусство», Г.Семерак, К.Богман. М.:Машиностроение, 1982.

Назад (часть 1)
К оглавлению