Umělecký kovář, zámečník pasíř 82-51-H/01 VÝROBA DAMASCÉNSKÉ SVÁŘKOVÉOCELI Technologie 3. ročník Zpracoval: Filip Neupauer 2014
Úvod OBSAH snímek..3 Využití damascénské oceli v současnosti 4 Materiály vhodné pro výrobu svářkové damascénské oceli 5 Příprava paketu 6 Sváření paketu 7 Vrstvení paketu a tvorba vzorů 10 Lineární vzor (Paralelní, vlasový) 12 Vlnitý vzor 12 Náhodný vzor 13 Torzní vzor 13 Peříčkový vzor 14 Leptání oceli 19 Kontrolní otázky 20 21 Použité a doporučené prameny 2
Úvod Damascénská ocel je po tisíciletí velice ceněným materiálem Vyráběli ji jak Vikingové ve Švédsku, Frankové a na východ od nás v dnešní Sýrii, Indii, Persii apod. Většina čepelí vyrobených pouze z tvrdé oceli se snadno zlomí. Spojení dvou druhů ocelí se snažíme zaručit pevnost i pružnost Oceli s těmito různými vlastnostmi klademe na sebe, tedy skládáme v tzv. paket a následně jej kovářsky svařili. Takto svařený paket se dále rozková a následně znovu přeloží a opět svaří. Po několika násobném přeložení paketu se vněm vrstvy ztenčovaly a množily. Když měl tento paket dostatečné množství vrstev, tak se z něj dále vyková čepel. V současnosti tzv. svářková damascénská ocel. Rozdíly oproti pravé damascénské oceli: počet použití materiálů pro její výrobu. Pravý damašek se tvořil z jednoho kusu oceli a nepoužívalo se kovářského svařování u svářkového je nezbytné spojování ocelí s různým obsahem uhlíku. 3
Využití damascénské oceli v současnosti V současné době se tato ocel využívá především k výrobě luxusních nožů a různých čepelí. Dále také k výrobě hlavní pušek a jiných zbraní. Díky krásné ornamentice a vzhledu se tato čepel využívá nejen k výrobě čepelí, ale i šperků či jiných ozdobných prvků. Damascénské svářkové oceli nejsou korozivzdorné, proto je důležité je uchovávat v suchu a konzervované. Pro výrobu šperků je vhodné použít ocel s kombinací čistého niklu. 4
Materiály vhodné pro výrobu svářkové damascénské oceli Oceli musí být svařitelné vliv uhlíku obsaženého v oceli Vhodná ocel ke svařování obsahuje do 0,2 % Uhlíku (C) Pro výrobu damascénské svářkové oceli jsou vhodné uhlíkové oceli třídy 19 v kombinaci s houževnatějšími ocelemi třídy 11 nebo 12. Např: uhlíkové 19 191, 19 312, 19 314 Některé strojní součásti jsou vytvořeny z těchto ocelí. V běžné praxi se používají staré pilníky, katrové kotouče, ložiskové obložení, listové pružiny, řetězy z motorové pily, ocelová lana apod. nové využití 5
Příprava paketu Jednotlivé plátky oceli musí být zbaveny nečistot a koroze, aby se následně mohli dobře svařit. Je dobré tyto plátky nejprve přebrousit. Jednotlivé plátky ocelí se mezi sebou střídají Takto připravený paket se následně jakoukoliv svařovací metodou svaří tak, aby jednotlivé plátky drželi při sobě. Závěrem se k tomuto paketu přivaří ocelová tyč, která slouží k manipulaci s paketem při kovářském svařování a zpracování. 6
Technika kovářského svařování v ohni. Sváření paketu Při kovářském svařování ohříváme materiál ve výhni na teplotu asi 1300 C, až do bílého žáru. Po dosažení této teploty vyjmeme materiál z výhně,rychle očistíme kartáčem od vzniklé strusky a zpočátku mírnými, postupně stále intenzivnějšími údery kladiva se jednotlivé vrstvy ocelí v paketu spojí. Působením paliva i vzduchu při vysokých teplotách dochází k vytváření nežádoucích sloučenin na povrchu ocelí, jako jsou oxidy a sirníky, které brání dobrému svaření jednotlivých ocelí. Proto se při tomto svařování používají tzv. tavidla. Tavidlo je látka, která je schopna rozpustit nežádoucí sloučeniny železa v ohni a současně vytvořit snadno odstranitelný struskový povlak na povrchu svařovaných ocelí. Nejčastější tavidla používaná k tomuto účelu jsou křemičitý písek a soda, a také borax. Rozžhavené plochy se posypou tavidlem, které se roztaví na tekutou strusku, která chrání styčné plochy. Po posypání tavidlem, paket musíme rozžhavit ve výhni na již zmiňovanou svařovací teplotu. Při kovářském svařování je důležité nosit ochranné pomůcky, jako jsou brýle a kovářská kožená zástěra. Při svařování vylétává rozpálená tekutá struska z paketu, která by nás mohla popálit. 7
Posypání tavidlem - boraxem Vylétávající roztavená struska Kovářské svaření 8
Nejčastější chyby při kovářském svařování: Praskaní materiálu pod údery - přehřátý materiál. Spálení materiálu v jiném místě než je svar - špatně prohřátý materiál, při svařování byla např. uprostřed nižší teplota než po stranách. Nespojení materiálu - nedostatečné prohřátí materiálu, materiál kovářsky nesvařitelný, nepoužití tavidel (především u tvrdších ocelí svařování výrazně usnadňují), výheň znečištěná jiným kovem (především zinek, který i při velmi malém množství znemožňuje svařování. Kazy ve svaru - nedostatečné prohřátí (jádro mělo nižší teplotu), znečištění ploch netavitelným materiálem, nedostatečné prokování, důlky na svařovacích plochách, jež uvězní okuje, které pak nemají kudy odtékat. 9
Vrstvení paketu a tvorba vzorů Po kovářském svaření se následně paket vytáhne do délky a v půli nasekne sekáčem. Takto naseknutý materiál se začistí a opět přeloží. Poté se opět posypává boraxem a kovářsky svařuje. Při překládání se geometrickou řadou zvyšuje počet vrstev. -> např. po přeložení deseti vrstev vznikne vrstev 20. Následné přeložení rozšíří počet vrstev na 40, pak na 80, 160, 320, atd. Naseknutý paketu Přeložení paketu 10
Každý kovář se snaží vytvořit co nejoriginálnější vzor. Různých typů vzorů docílíme při pracování a to buď: ohýbáním, překováváním, torzírováním, přebrušováním, spojováním různých druhů damaškových struktur a dalšími způsoby 11
Lineární vzor (Paralelní, vlasový) Lineární vzor vznikne při překládání paketu stále v jednom směru bez dalších úprav. Tento vzor můžeme považovat jako vzor základní, ze kterého vycházejí další vzory. Tento vzor opticky vzniká po broušení oceli v kolmé rovině na vrstvy. Lineární vzor Vlnitý vzor Vlnitý vzor vzniká po zprohýbání lineárního vzoru. Vlnitého vzoru můžeme také dosáhnout pomocí broušení. Do rovného paketu vybrousíme úhlovou bruskou vedle sebe drážky. Takto vybroušený paket následně rozkoveme. Tím se vrstvy zvlní. Vybroušení drážek Vlnitý vzor 12
Náhodný vzor Pokud odbrousíme materiál v rovině vrstev, vznikne nám tzv. vzor náhodný nazýván občas také jako mapový. Náhodný (mapový) vzor Torzní vzor Tento vzor nám vznikne, když ve žhavém stavu zkroutíme damaškový čtyřhran do spirály a následně ho překovali.většinou se snažíme s damaškovou ocelí šetřit a výkovek kováme do téměř finálního tvaru výrobku, avšak u torzního damašku je pro získání hezčího vzoru třeba odbrousit téměř 2/3 materiálu. Torzírování čtyřhranu Torzní vzor 13
Peříčkový vzor Tento vzor je na výrobu poměrně složitý. Při výrobě damascénské oceli s tímto vzorem by měl autor dobře ovládat kovářské svařování a mít cit pro tvorbu damascénské ocele. Postup výroby tohoto vzoru si popíšeme v několika krocích. Peříčkové vzory 14
1. Vykováme paket zhruba o třiceti vrstvách a následně ho pootočíme o 90 a překováme na výšku (tzv. na kant) Překování na kant Při překování na kant se vrstvy různě zprohýbají Detail zprohýbání vrstev 15
2. Dále je třeba vytáhnout překovaný paket v delší plocháč, který následně nařežeme na zhruba 20 stejných dílů. Tyto díly na sebe naskládáme, lehce přivaříme k sobě svářečkou a následně se k tomuto celku také přivaří tyč pro manipulaci s paketem. Nařezání a svaření dílů 16
Svařený paket 3. Takto připravený paket se musí kovářsky svařit v jeden celek.tato fáze je velice složitá. Vysoký paket se při svařování může bořit a narušit proces svařování. Po svaření odřežeme pomocnou tyč a zabrousíme všechny viditelné svary. Rozseknutí paketu 4. Ze shora paketu si nařízneme úhlovou bruskou drážku a za vysokých teplot rozsekneme oblým sekáčem (oblíkem) paket téměř až úplně dolů 17
5. Takto naseknutý paket se musí za vysokých teplot sklepat k sobě. Je důležité sklepávat opatrně, aby se materiál neroztrhal. Následuje svaření celku a vybroušení materiálu. Je dobré odbrousit větší množství materiálu, aby v něm nezůstávaly vady a nečistoty, které se díky tomuto dlouhému procesu mohou vyskytovat častěji. Sklepání a závěrečné svaření paketu 18
Leptání oceli Struktura damaškové oceli není po vybroušení viditelná. Pro získání viditelného a plastického vzoru, je třeba vybroušenou a vyleštěnou čepel vyleptat kyselinou. Nejčastěji se používá kyselina chlorovodíková (HCl) nebo chlorid železitý (FeCl 3 ). Ocel leptáme nejlépe ve skleněné nádobě. Vrstvy obsahující více uhlíku mají po vyleptání tmavší barvu než vrstvy s nižším obsahem uhlíku. Různé složení oceli má také vliv na plastičnost damascénské ocele po vyleptání. -> Jedna z ocelí se vyleptá hlouběji, než druhá. Míru této plastičnosti ovlivníme dobou, po kterou necháme ocel leptat v kyselině. Po vytažení oceli z kyseliny je důležité ji opláchnout a pořádně vysušit. Závěrem se ocel přeleští velmi jemným smirkovým papírem, čím se docílí kontrastnějšího vzoru, protože vrstvy vyleptané více do hloubky se smirkovým papírem neobrousí. Leptání provádíme v dobře větraném prostoru a používáme ochranné pomůcky, jako jsou brýle a rukavice. 19
Kontrolní otázky: 1. Jaké oceli používáme při tvorbě damascénské svářkové oceli? 2. Popiš vlastnosti damascénské oceli (mechanické, nemechanické). 3. Popiš na co má vliv uhlík, obsažený v ocelích při výrobě oceli damascénské. 4. Jakých chyb se můžeme dopustit při kovářském svařování paketu? 5. Popiš výrobu damascénské svářkové oceli. 6. Jaké znáš druhy vzorů damascénské svářkové oceli? 7. Popiš výrobu některého vzoru. 8. Popiš leptání této oceli. 9. Jaké znáš druhy leptacích roztoků (kyselin), které se nejčastěji používají při leptání damascénské oceli? 10. Popiš, které ochranné pomůcky používáme při kovářském svařování a leptání oceli. 20
Použité a doporučené prameny: Literatura: PAJL, Josef. O nožích: nejen loveckých. 1. vyd. Praha: Grada, 2010, 244 s. ISBN 978-80- 247-3502-3. JÍCHA, Antonín. Volné ruční kování: pro 1. a 2. ročník OU ruční kovář. Praha: SNTL, 1986, 88 s. BOTHE, Carsten. Velká kniha nožů: vše o nožích, sekerách a nástrojích. Líbeznice: Víkend, 2010, 135 s. ISBN 978-80-7433-022-3. Elektronické zdroje: Povídání o damaškové a vrstvené oceli. In: Noze-nuz.com [online]. 2010 [cit. 2014-04- 12]. Dostupné z: http://www.noze-nuz.com/recenze/damasek1/damasek1.php Damaškové "PEŘÍČKO". Petr Dohnal a syn [online]. 2014 [cit. 2014-04-13]. Dostupné z:http://www.dohnalknives.com/strana01cz.htm Knife.cz: vše o nožích [online]. 2006 [cit. 2014-04-14]. Dostupné z: http://knife.cz/ 21
Obrázky: http://www.dohnalknives.com/strana01cz.htm http://www.perkinknives.com/handmade-bushcraft-knife-damascus-steel-walnut-wood-- mosaic-pins-handle-106-p.asp http://www.minnesotafarriers.com/damascus.htm http://wharchive.williamhenrystudio.com/blades.cfm http://www.trueknife.com/damascus-patterns.html http://www.mkunelius.com/damasti3eng.html http://www.bemetal.cz/tutorials-navody http://drdavidsim.com/?page_id=25 http://hhhcustomknives.com/hhh-damascus/ http://www.joyjewelers.com/modules/catalog/customizer/step1.php?products_id=166019 PAJL, Josef. O nožích: nejen loveckých 22
DĚKUJI ZA POZORNOST Tato práce slouží jako příloha k bakalářské práci Problematika výukových materiálů oboru Umělecký kovář, zámečník, pasíř. Pedagogická fakulta Masarykovy univerzity Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání Obor Učitelství praktického vyučování 23