И сама форма решёток или любых других изделий состоит из узора, где ритм орнамента руководит, направляет изгибы железного прута или полосы, заставляя их виться упругими завитками и спиралями.
Но и металл предъявляет свои требования к рисунку: свойства его, как материала, диктуют свои условия. И их ковалю необходимо хорошо знать. Только тогда и можно добиться подлинного успеха, когда в изделии найдут воплощение и красота, и прочность, и соответствие своему назначению. К этому и стремились мастера кузнечного ремесла.
Инструменты для ковки по своему назначению разделяются на опорные, ударные, подкладные и вспомогательные [30].
Наковальня. Основной опорный инструмент, на котором производятся все ковочные операции. Наиболее распространен однорогий тип с коническим круглым рогом, который служит для загибания поковок по радиусу. Противоположный рогу край наковальни, называемый хвостом, служит для загибания поковки под прямым углом. На поверхности хвоста имеются два отверстия; одно из них - круглое - служит для пробивания отверстий, другое - квадратное - для установки различных подкладных приспособлений (нижников). У основания рога имеется незакаленная площадка для рубки металла. Верхняя часть наковальни называется наличником; она гладко обработана и закалена. Наковальня устанавливается строго горизонтально так, чтобы наличник был на высоте 700-800 мм от пола. Шпераки - маленькие двурогие наковальни массой до 4 кг с разнообразным профилем. При художественной ковке они имеют широкое применение: на них выполняют загибку, правку, выколотку различных орнаментальных элементов. Своим хвостом шперак устанавливается в квадратное отверстие в наковальне (или вбивается в дубовый чурбан).
К ударным инструментам относятся следующие:
Кувалда (боевой молот) массой от 2 до 16 кг. Кувалдой производят подручные работы; при работе кувалду держат двумя руками. По силе удара различают: легкий удар - локтевой, средний - плечевой при разгоне кувалды "с плеча" и максимально возможный удар - навесной, когда кувалда описывает в воздухе полный круг. Кувалда имеет оба плоских бойка или один клиновидный (продольный или поперечный).
Ручник (кузнечный молоток) - основной кузнечный инструмент. Ручником наносят удары при мелких поковках; им же указывают место, по которому следует бить кувалдой. Ручник весит от 0,5 до 2 кг. Им работают одной рукой, а другой держат в клещах поковку.
К подкладным инструментам относятся:
Зубило и подсечка - инструменты, применяемые для рубки металла. Кузнечные зубила в отличие от слесарных имеют отверстие для ручки. Насаживаются зубила на рукоятку без расклинивания. Подсечка имеет четырехгранный хвост, который вставляется в отверстие наковальни. Рубка производится между подсечкой и зубилом. Иногда рубят одним зубилом; для этого поковку кладут на специальную площадку у основания рога наковальни и, наставив зубило, бьют по нему кувалдой. При насечке узоров зубилом раскаленную поковку кладут на рабочую поверхность (лицо) наковальни и удерживают клещами. Иногда рисунки насекают в холодном состоянии, применяя для этого слесарное зубило и пуансоны.
Пробойники (бородки) - инструменты, служащие для пробивания отверстий. По сечению рабочей части различают круглые, овальные, квадратные, прямоугольные и фасонные (фигурные) пробойники. Последние применяются для пробивания нетолстых заготовок при просечных работах, выполнении декоративных подзоров, решеток и т.п. Пробойники насаживают на деревянные ручки так же, как и зубила.
Обжимки - приспособления, состоящие из двух частей - верхника и нижника. Верхник насаживают на деревянную ручку, нижник своим хвостом крепится в отверстие наковальни. При помощи обжимок поковке придают цилиндрическую или граненую форму.
Подбойки - приспособления, также состоящие из верхника и нижника. Применяются для ускорения и облегчения протяжки металла при ручной ковке, а также для выделки в поковке углублений, желобков, канавок, перехватов и т.п. Рабочая поверхность имеет различную конфигурацию с различными радиусами кривизны. -
Раскатка - подкладной инструмент; одна сторона у него плоская, другая выпуклая. Служит для ускорения вытяжки (раскатки) поковки в длину.
Гладилки - инструмент, служащий для выглаживания поверхности поковки. Рабочая поверхность гладилки хорошо отшлифована. Гладилки бывают плоские и полукруглые.
Кроме этих основных инструментов применяются различные вспомогательные инструменты и приспособления, облегчающие ковочные операции и ускоряющие процесс изготовления однотипных изделий. К таким приспособлениям относятся гвоздильня и кузнечная форма.
Гвоздильня предназначена для высадки головок различной формы у заклепок, болтов, гвоздей.
Кузнечная форма представляет собой массивную плиту с отверстиями и ручьями. Раскаленная поковка накладывается на соответствующий ручей, и под ударами молота поковка приобретает соответствующую форму.
При художественной ковке применяют также различные оправки. Фасонные и профильные оправки изготовляют, исходя из рисунка или модели. Сначала из жести вырезают шаблон, представляющий копию элемента рисунка или орнамента, подлежащего выполнению. Затем по шаблону из мягкой стали выгибают оправку и ее рабочую часть тщательно опиливают.
При гибки завитков, меандров и других кривых из прутков и полос применяют в качестве вспомогательного приспособления стальную плиту с рядами отверстий, в которые плотно вставляют штыри. Подобрав по шаблону соответствующие отверстия и забив в них штыри, полосу огибают вокруг них или между ними, получая каждый раз аналогичную по изгибам кривую. Этим приемом удобно выгибать раппортные элементы. Необходимым вспомогательным инструментом являются кузнечные клещи.
Клещи - инструмент, при помощи которого вынимают поковку из жара, удерживают и поворачивают ее в процессе ковки.
Клещи имеют различные формы губок (продольные, поперечные и др.) в зависимости от конфигурации поковки. В процессе работы клещи нагревают и губки подгоняют по поковке так, чтобы они по всей длине прилегали к ее поверхности и прочно ее удерживали.
Рукоятки клещей должны быть пружинящими и легко удерживаться рукой. Для более надежного зажима поковки на рукоятки клещей насаживается кольцо - шпандырь. К вспомогательным инструментам относятся также вилки для закручивания.
Для измерения деталей в горячем состоянии применяют кронциркули и нутромеры, которые также относятся к вспомогательным инструментам. Кузнечные кронциркули допускают установку до четырех контрольных размеров. Кроме того, для контроля и проверки размеров заготовки применяют калибр гребенку, представляющую собой стальную удлиненную пластину с вырезами по сторонам. Причем каждый вырез делается несколько шире указанного на нем размера (на 1 %) с учетом теплового расширения стали. Стальные линейки ("меры") также имеют деления больше обычных (на величину усадки металла при охлаждении); по ним устанавливаются размеры на кронциркуле для контрольных замеров на горячих поковках.
В современных условиях при художественной ковке кроме ручных инструментов применяют механические молоты. Они обладают значительно большей силой удара. При этом удары наносят значительно чаще, чем ручной кувалдой. Это позволяет за один нагрев сделать намного больше, чем при ручной ковке. Особое значение приобретают механические молоты при обработке крупных поковок, так как слабые удары ручных инструментов не могут произвести необходимых деформаций [30].
Художественное литьё. Этот вид обработки металла осуществляется с помощью различных формовочных приспособлений, где из расплавленной жидкой металлической массы получают необходимое изделие.
Существуют различные способы отливки вещей и предметов разных размеров. Из них наиболее распространены отливка в земляные формы, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, в металлические формы под давлением.
При первом способе по модели, которая может быть из гипса, дерева, пластмассы или металла, из формовочной смеси готовят литейную форму, которую и заполняют жидким металлом. При этом сама форма при извлечении отливки разрушается, она используется только один раз. От свойств формовочной земли смеси песка и глины, зависит качество отливки. Земляные формы готовят в специальных ящиках и опоках.
При втором способе модель, изготовленная из смеси парафина и стеарина (в прошлом применяли воск), в жидком виде удаляется из формы, после чего образовавшиеся пустоты заполняются расплавленным металлом.
При третьем оболочковые формы приготовляют из кварцевого песка и пульвербакелита при температуре 350*, а после отливки разрушают.
Четвёртый способ, при литье в металлические формы, даёт очень чистую поверхность отливки. И, несмотря на значительную трудоёмкость изготовления формы кокиля, он оказывается предпочтительней при массовом производстве. При работе с легкоплавкими сплавами способ литья в кокили под давлением широко распространён. Он обеспечивает высокую точность отливаемой детали и минимально тонкие её стенки.
Литьё известно издревле. Поделки из серебра, бронзы и золота отливались задолго до появления железа и ковки из него.
Широкое развитие художественное литьё из чугуна получило, начиная с конца XVII столетия, когда стали широко использоваться рельефные плиты на полах церквей и соборов, орнаментальные двери, надгробные плиты.
Парадным лестницам в особняках и общественных зданиях всегда придавалось большое значение. По конструктивным признакам и материалам, из которых изготовлялись, все лестницы условно можно разделить на три основных типа. К первому можно отнести цельнометаллические, ко второму - бетоннокаменные, к третьему - деревянные. В свою очередь каждый из этих типов имеет разновидности.
Так, цельнометаллические лестницы с ходовой частью из литого чугуна имели в ограждающей части не только литые элементы, но и кованные. Хотя такие случаи крайне редки. Лестницы с каменными, что реже, и бетонными ступенями имели и литые ограждения и кованные. Распространение получило и совмещение кованых элементов ограждения с литыми опорными столбиками. Деревянным лестницам, часто встречавшимся в жилых домах, владельцы которых обладали небольшими возможностями, присущи как кованные, так и деревянные ограждения, чаще в виде точёных на токарном станке фигурных балясин.
Декоративное оформление. Особый интерес представляет декоративное оформление: литые прогоны с рельефным растительным узором, ажур подступенков, рельефный орнамент ступеней и площадок плит, фигурные столбики на поворотах, нарядные элементы ограждения, массивные волюты прогонов. Орнаментальный узор прогонов усиливает ритмику ступеней, дополняясь треугольной формой боковинками, под ступеньками со сквозным усложнённого контура ажура. Рельефный рисунок на рабочей, "лицевой" поверхности ступени композиционно вписан в орнаментную рамку, где фоном для него служит рельефный сетчатый орнамент. Каждое малое звено сетки орнамента - это небольшой ромбик, в котором заключено крестообразное углубление [31].
Декоративно - художественное оформление сдержано, но одновременное и не строго. Используются декоративные узоры растительного характера. Повторяемость элементов даёт эффект ритма, художественной орнаментальности и ажурности.
Узор решёток был симметричен, плотно заполнял пространство завитками и спиралями. Использовалась другая композиция узора, где рисунок симметричен двум осям: вертикальной и горизонтальной, от которой расходятся завитки, сплетения, разветвления и спирали. И весь их узор как бы оторочен декоративным обрамлением с рисунком из S - образных сопряжений, угловых перекрещений, дугообразных элементов с завитками вовнутрь. Но в целом в композиции прослеживаются вертикальные линии, что придаёт рисунку определённую строгость в отличие от рисунка полукружия.
Тем не менее узоры разнообразны, что достигалось с помощью различных комбинаций исходных элементов. Во многих узорах прослеживаются связи кузнечного ремесла с народным искусством. Так, многие элементы орнаментики встречаются в деревянной резьбе на домах.
Изготовление изделий из листового металла. Существует несколько способов обработки листового металла: отрезка, обрезка, вырубка, просечка, гибка, завивка и скручивание, а также формовка и выколотка, чеканка и штамповка, басменная обработка и давильные работы на станках. Кроме этого, бывает комбинированная обработка.
Любое изделие начинается с заготовки, а заготовка отделяется от листа с помощью ручных или гильотинных ножниц. Этот процесс называется отрезкой. Дальше идёт операция отделения от листовой заготовки, какой - либо фигуры или фигурной заготовки. Это делается способом обрезки или вырубки по шаблону или рисунку, нанесённому непосредственно на фигурную заготовку. В тех случаях, когда невозможно вырезать весь контур рисунка ножницами, применяют зубильца, а затем дорабатывают контур напильником (надфилем). Если же задуманный рисунок требует проработки внутренних отверстий в заготовке, то это делается с помощью просечки зубильцами с прямым или радиусным лезвием.
Вырубка или просечка - основные операции при изготовлении просечных украшений из кровельного железа, которое используется в архитектурно - декоративных изделиях. В таких архитектурных элементах, как свесы крыш и коньковые гребни, дымники и водостоки, чаще применялась просечка, придающая изделиям ажур, работающий на просвет, что для этих элементов очень важно. Но наряду с просечкой иногда применялись, гибка, завивка и скручивание, а в отдельных случаях и формовка - дифовка, чеканка и выколотка.
Техника просечки железа имела широкое и разнообразное применение и применялась вместе с кузнечным мастерством. Происхождение этого способа обработки металла связано с самым ранним периодом развития кузнечного и слесарного ремесла и в значительной степени было обусловлено ограниченными возможностями примитивного ремесленного производства.
При появлении прокатного листового железа просечка не обходилась без обрезки с применением ножниц. Этот приём дошёл и до наших дней.
Техника просечки проста. Для вырезания узора употребляются специальные сечки наподобие долота и мелкие зубильца с рабочей поверхностью необходимых форм. Используется плоский металл, чаще всего железо, латунь, красная медь. Готовый узор воронили, лудили, покрывали позолотой.
В музеях представлено много прекрасных образцов изделий прикладного и хозяйственно-бытового назначения, изготовленных в просечной технике: украшения, бляхи, застёжки, ключевины, замки, ларцы, сундучки - подголовники, осветительные приборы.
Эта техника привилась и получила широкое распространение в сундучном производстве, которое в XVII веке представляло собой особую отрасль.
В XVI - XVII веках просечным железом отделывались входные двери церквей. Отдельные просечные детали украшали церковную утварь: паникадила, цепи, светильники, хоругви, ажурные двери в алтари, алтарные преграды или их отдельные детали. Но особенно широко в то время просечный металл использовался в отделке верхней части зданий: коньков, свесов, карнизов. Это явление связано с традицией украшения деревянных построек сквозными резными узорами, где поначалу прототипом послужила резная доска, прикрывавшая нижние концы кровельных балок под свесом кровли или торцы обрешётки на фронтоне крыши.
В XVII - XVIII веках карнизные и коньковые подзоры становятся распространённым и существенным элементом оформления каменной архитектуры. Подлинные подзоры того времени теперь уже почти не сохранились, но в большинстве случаев они возобновлены. Часто возобновление велось с повторением старых образцов [29,30,31].