Министерство  образования и науки Республики Бурятия

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Нижнесаянтуйская СОШ»

                      Секция: «Технология»

                         научно-исследовательская работа

« Ковка металла своими руками»

автор: Сагдиев Кирилл, 9а класс

Руководитель: Кожемякин Геннадий Георгиевич,

Учитель технологии

«Нижнесаянтуйская СОШ»

                                                          Нижний Саянтуй

2020

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..…3

ГЛАВА 1. КУЗНЕЧНОЕ МАСТЕРСТВО ---------------------------------4

1.1. Технология изготовления гвоздей -------------------------------------4

1.2. Гвозди обыкновенные и необыкновенные ---------------------------7

 ГЛАВА 2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГВОЗДЯ.........……………………….. 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................... ………………………………………..  9

Библиографический список ….............................................................10

Приложения ….......................................................................................11

ВВЕДЕНИЕ

             Актуальность данной работы обусловлена возможностью использовать её материалы на уроках технологии и внеурочной деятельности. Почему я решил исследовать данный вопрос. Просто мой отец - кузнец, у него есть своя кузнеца. Приходя в нее и следя затем, как у отца получается все новые и новые изделия  я решил тоже попробовать сделать что-то своими руками. Это был гвоздь, который можно было применить в строительстве. Мои чувства заполняла радость ликования, мне хотелось поделиться своей радостью со всем миром, ведь я коснулся таинства превращения металла в конкретное изделие. Когда я показал свою работу  учителю технологии, то мы решили изучить данный вопрос более конкретнее и глубже.

Целью данного исследования является изучение способов изготовления металлического изделия. 

Задачи

1.Узнать о способах изготовления гвоздей.

 2.Изучить, какие процессы происходят при изготовлении предметов из металла.

3.Понять, каким образом можно сделать металлический предмет.

4.Подобрать интересный материал о гвоздях.

Объект исследования: способы изготовления гвоздей

Предмет исследования: гвоздь

Методы исследования: поисковый, исследовательский, наблюдение.

             ГЛАВА 1. КУЗНЕЧНОЕ МАСТЕРСТВО    

1.2.Технология изготовления гвоздей

   Гвозди являются одними из наиболее популярнейших и древнейших продуктов металлопроката за всю его историю. Первые гвозди являлись коваными изделиями, но на данный момент из-за изобретения проволоки, данная технология забыта. Придуман более лёгкий способ, да и кузнецов сейчас очень мало.

После появления проволоки, появились гвоздильные автоматы. Гвоздильные автоматы создают гвозди по принципу холодной ковки. Для производства гвоздей современным способом подойдёт не любой металл. Мягкий металл не подойдёт, так как при вбивании молотком гвоздя он просто согнётся. В данном случае используется низкоуглеродистая стальная проволока, причём она не должна быть обработана термически. Гвоздильный аппарат с проволочной бухты сматывает проволоку, пропускает через выпрямляющее устройство, после этого начинается создание гвоздя. Длина гвоздя зависит от скорости подающего устройства. Проволока движется и попадает в область «кусачек», где происходит её «откусывание», после чего кусачки расходятся, и специальное ударное устройство ударяет по торцу проволоки, тем самым формируя шляпку будущего гвоздя. После формирования шляпки и отхода ударного устройства, процесс повторяется. Так, один за другим, штампуются гвозди. 

   Ковка-это один из способов обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры. Данный способ гораздо сложнее и работу должны выполнять очень крепкие люди. Выполняют эту работу кузнецы. Далеко не каждый желающий сможет работать кузнецом. Сущность его профессии заключается в изменении металла. Кузнец, как творец, создает из твёрдого полезного ископаемого железа и стали произведения искусства. Чтобы держать в руках тяжёлый молот, в условиях высокой температуры окружающего воздуха, необходимо иметь достаточно крепкое здоровье и желание работать. Выносливость и личная дисциплинированность, вот основные черты кузнечного мастера. 

На Руси до 17 века включительно гвозди ковались в ручную. Процесс изготовления гвоздей был длительным и кропотливым. Среди кузнецов выделялась отдельная каста, специализирующаяся на производстве гвоздей. Их называли гвоздарями.

Если кузница – организм, то сердце в нём – это кузнечный горн. Именно там грубая сталь превращается в пластичный материал.

Принцип работы горна достаточно прост. На рабочей поверхности горит уголь, в который помещается стальная заготовка и разогревается до нужной температуры. Основой для горна является стол, на котором устраивают очаг для нагревания заготовок. По центру стола находится очаг. Основной механизм в горне – это вентилятор, который отвечает за подачу воздуха для горения. В прежние времена для этой цели использовались механические кожаные меха. Особенно они были эффективны при работе с древесным углем в качестве топлива, чьё горение активизировалось при дутье – его температура повышалась всего от нескольких движений мехов. Для отвода дыма над кузней устанавливают вытяжной зонт, по форме напоминающий пирамидальную вытяжку. Топливо для нагрева металла в очаге применяется твёрдое, жидкое и газообразное и бывает натуральным или искусственным.

Наковальня в кузнице является основным помощником кузнеца, она располагается неподалёку от горна. Инструмент бывает трёх типов: безрогая, однорогая, двурогая, весит от 100 до 250 кг.

Стуловые тиски относятся к основному оборудованию кузницы и обойтись без них невозможно. В тисках зажимаются заготовки, различные приспособления, происходит выгибание и осадка. Стуловые тиски имеют разный размер и устанавливаются на массиве бревна, которое вкапывается в пол рядом с наковальней (Приложение 3).

Инструменты, которые есть в любой кузнице: кувалда, кузнечные клещи, стальные линейки, угольники, складной метр, шаблоны, калибры, рулетка и т.д. Для очистки горна необходимы кочерга, совок, пики, метёлки. (Приложения 4 )

Самый распространённый металл для ковки – это сталь, состоящая из железа и углерода. По количеству углерода, стали разделяют на углеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые. Чем больше углерода в стали, тем она лучше закаливается и имеет большую твёрдость. Однако стали с меньшим содержанием углерода имеют большую теплопроводность и легче поддаются ковке.

Чтобы правильно вести процесс ковки, необходимо знать температуру начала и конца ковки каждого металла. Пластичность стали увеличивается при нагреве, то есть когда в ней начинаются внутренние превращения, состоящие в укрупнении зёрен и ослаблении связей между ними. Прочность стали уменьшается, она становится мягкой и пластичной. Температура нагрева металла влияет на качество деталей получаемых ковкой, поэтому за ней требуется постоянный контроль. Для этого в кузницах с нагревательными печами используют термопары и различные виды пирометров. При нагреве металла в горнах, как правило, можно приближённо определять температуру нагрева металлов на глаз по следующим цветам каления, при дневном освещении в тени (Таблица 1):

При охлаждении металла цвет каления изменяется в обратной последовательности. Температура нагрева сталей в начале ковки должна быть ниже их температуры плавления на 150-200°С. При более высокой температуре может наступить явление пережога. Во время ковки металл остывает и ковать его становится затруднительно, а затем и невозможно. Поэтому ковку металла следует заканчивать с температурой на 20-30 °С выше допускаемой температуры ковки.

Время нагрева сталей зависит от размеров заготовок и химического состава.

1.3.Гвозди обыкновенные и необыкновенные

Вряд ли потребители-неспециалисты знают, сколько разных видов метизов скрывается под простым определением «гвозди». Многие даже и не догадываются, что в зависимости от сферы применения, гвозди делятся на строительные, финишные, винтовые, ершённые, кровельные, толевые и другие (Приложение ).

Необыкновенными я бы назвал те гвозди, с помощью которых создают целые произведения искусств. Оказывается, гвозди можно не только заколачивать в стену, но и делать из них украшения и аксессуары. Можно ли себе такое представить - ожерелье или браслет из гвоздей?

   Раньше гвозди были «на вес золота», и сейчас не обойтись в хозяйстве без самого обыкновенного гвоздя, поэтому и посвятили им много пословиц и поговорок.

Ноябрь с гвоздём, декабрь - с мостом.

Гвоздём моря не нагреешь.

В хозяйстве и кривой гвоздь пригодится.

Новое сито на гвозде, а старое под лавкою.

Засел, как гвоздь в стене.

Гвоздь от молота визжит, от гвоздя стена трещит.

И никаких гвоздей!

Вывод. Технология изготовления гвоздей способом ковки перестала пользоваться спросом с появлением металлической проволоки. Металлическая проволока была разных диаметров, это позволило увеличить ассортимент гвоздей по применению, форме и размерам. Появление проволоки спровоцировало появление гвоздильных станков, за этим последовало увеличение производительности труда. Но, несмотря на появление гвоздильных аппаратов, кованые гвозди пользуются спросом, и кузнечное ремесло продолжает жить.

ГЛАВА 2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГВОЗДЯ

     В небольшом здании кузницы и происходит чудо превращение обыкновенной заготовки в изделие.  У входа стоит стол, на котором находится заготовки.  Напротив   входа  располагалось сердце куницы – горн. Рядом с горном установлена наковальня, а недалеко от неё, ёмкость для воды. Слева имеется стеллаж для инструментов, а справа разместился ручной и подкладной инструмент.  На  стенах кузницы  весят работы отца. Это   заказы людей ценящих природу красоты изделий из металла.

   Начнем изготавливать гвоздь.  Нагрели  железный прут в горне, для этого нам пришлось раздувать меха, чтобы поднять температуру. На рабочей поверхности горел уголь, в него поместили стальную заготовку и разогрели, она приобрела белый цвет каления. Металл потерял свою прочность и стал пластичным. Затем заготовку положили на однорогую наковальню и ударами молота заострили конец. Как объяснил мне отец, такая конструкция наковальни позволяет выполнять разнообразные кузнечные операции. Полученную заготовку отделили от основного прута и вставили в гвоздильню с отверстиями, которые называются калибрами. В гвоздильне сформировали шляпку, ударяя молотком по утолщённому краю заготовки.  Первый удар по заготовке наносил отец, показывая место, куда надо бить. Второй удар делал я и так друг за другом.  Первые мои удары были неуверенными и не совсем точными, но потом я понял суть и стал ловко и точно справляться.  Кажется  всё просто, но на самом деле требуется много времени, чтобы натренировались руки. Затем я самостоятельно под контролем отца на стуловых тисах и наковальне завершил свою работу.

Вывод. Процесс изготовления гвоздя способом ковки необходимо проводить в правильно оборудованной кузнице. Чтобы не допустить перегрева заготовки и для пластичности материала, важно соблюдать температуру начала и конца ковки металлического предмета, используя таблицу накаливания металлов для их ковки.  

                                                    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работать по данной теме мне было интересно. Я узнал много нового. Например, что для изготовления одного из важных изделий в строительстве и ремонте в нужном количестве и качестве необходимо использование современных станков. Эти станки могут штамповать гвозди различной формы и размера. Я изучил и понял принцип работы современных гвоздильных автоматов. Мне посчастливилось прикоснуться к кузнечному мастерству, теперь я знаю, что происходит с металлом в процессе нагрева. А ещё я узнал о существовании и смысловом значении пословиц и поговорок о гвоздях. Спасибо моему руководителю, что дал возможность получить более глубокую информацию о работе с ковкой металла.

                            Библиографический список

                                  Интернет — ресурсы

1. Наш Урал [Электронный ресурс] https://nashural.ru/ (дата обращения 27.11. 2019).

 2. Технология производства гвоздей. [Электронный ресурс]  http://www.junona-ru/staty/prokat/tehnologiya_proizvodstva_gvozdei.php (дата обращения  27.11. 2019).

3. Производство гвоздей. [Электронный ресурс]  http://provoloka-setka.ru/articles/groizvodstvo-gvozdej (дата обращения 27.11. 2019 ).

4.Кованые гвозди [Электронный ресурс] http://remont-doc.ru/comment/77 (дата обращения  17.11. 2019 ).

5.Мастерская своего дела [Электронный ресурс] http://msd.com.ua/kuznechnoe-proizvodstvo/(дата обращения 20 12.. 2019 ).

6. Гвозди обыкновенные и необыкновенные. [Электронный ресурс] http://woshod-metiz.ru/razniegvozdi.htm/ (дата обращения 20.12. 2019 ).