MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PEDAGOGICKÁ FAKULTA KATEDRA DIDAKTICKÝCH TECHNOLOGIÍ. Kovářské svařování a damasková ocel v učňovském školství

MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PEDAGOGICKÁ FAKULTA KATEDRA DIDAKTICKÝCH TECHNOLOGIÍ Kovářské svařování a damasková ocel v učňovském školství Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Zdeněk Hodis, Ph.D. Vypracoval: Jan Lokajíček Brno 2012

MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PEDAGOGICKÁ FAKULTA Anotační záznam bakalářské práce Autor: Jan Lokajíček Název práce: Damasková ocel v učňovském školství Studijní obor: Učitelství odborného výcviku a praxe Rok obhajoby: 2012 Počet stran: 48 Vedoucí práce: Ing. Zdeněk Hodis, Ph.D. Anotace: Bakalářská práce "Kovářské svařování a damasková ocel v učňovském školství" pojednává o problematice výroby damaskové oceli, výuce výroby a historii a současnosti. Věnuje se také didaktickým pomůckám, které je vhodné k tomuto tématu výuky pouţít a pedagogickými a studijními poţadavky na pedagoga a ţáka. Klíčová slova: damasková ocel, kovářské svařování, didaktické pomůcky Annotation: Bachelor s work "Blacksmith welding and damascus steel in apprentice school system" speaks about problems of making dam. steel and teaching how to make dam. steel and histori and present of damascus steel. In this work we deal with teaching aids, which are suitable to be used in this teaching theme and it contains teaching and studying request to a teacher and his student. Key words: damascus steel, blacksmith welding, teaching aids

Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci vypracoval samostatně, s vyuţitím pouze citovaných literárních pramenů, dalších informací a zdrojů v souladu s Disciplinárním řádem pro studenty Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity. V Brně dne Podpis:

Poděkování Děkuji tímto panu Ing. Zdeňku Hodisovi, Ph.D. za odborné vedení této bakalářské práce a za cenné rady, návody a připomínky, které mi poskytoval v průběhu jejího zpracování a také své rodině za podporu při studiu na vysoké škole.

1. Obsah OBSAH... 5 1 ÚVOD... 6 2 KOVÁŘSTVÍ A JEHO VÝVOJ... 7 2.1 Z historie kovářství... 7 2.2 Vývoj vzdělávání v oboru kovář... 10 2.3 Učňovské školství a jeho prespektivy... 12 3 DAMASKOVÁ OCEL... 17 3.1 Kovářské svařování... 18 3.2 Svářková damasková ocel... 21 3.3 Wootz... 23 3.4 Damask vzniký práškovou metalurgií - damasteel..... 26 3.5 Japonský kov se vzorem dřeva Mokume gane... 27 4 POSTUP VÝROBY VZORKU DAMASKU... 29 4.1 Technická příprava výroby... 29 4.2 Pomůcky a zařízení... 30 4.3 Postup výroby vzorku... 31 4.4 Ekonomický profil práce... 36 4.4.1 Konečná kalkulace výroby... 40 4.5 Moţnosti vyuţití damaskové oceli didaktická pomůcka... 39 4.5.1 Vyuţití tématu damaskové oceli a kovářského svařování... 41 5 ZÁVĚR... 42 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ... 43 SEZNAM OBRÁZKŮ TABULEK A GRAFŮ... 45 SEZNAM PŘÍLOH, PŘÍLOHY... 46 5

1. Úvod Pro svoji bakalářskou práci jsem zvolil téma Kovářské svařování a damasková ocel v učňovském školství kvůli jejímu opomíjení ve školském systému kovářských oborů. Ţák či student dnešního odborného školství se s kdysi majoritní technologií zpracovávání ocelí (kovářským svařováním) setkává jen v hodinách teorie a to ještě velice povrchně. V praktických hodinách se k této problematice oficiálně nedostane, jelikoţ mnoho učitelů odborného výcviku, stejně tak jako vedení škol, tuto technologii neovládá nebo ji jako vyučení řemeslníci v oboru zámečníci povaţují za zcela okrajovou pro moderní vyučování v době elektrického obloukového svařování. Cílem této práce je poukázat na moţnosti vyuţití damascenské oceli v učňovském školství, ukázat na klady a zápory postupů výroby a také na náročnost tohoto tématu pro ţáky nebo studenty ať uţ středních nebo učňovských škol. V neposlední řadě také seznámit čtenáře této práce s historií a jednotlivými variantami a verzemi damascenské ocele. O damascenské oceli, jejich druzích a historii pojednává první část této práce, která je téţ zaměřená na historii oboru a učňovského školství kovářského řemesla vůbec. Tato část poukazuje na různé varianty a verze skládané nebo lité oceli známé pod pojmem damasková ocel a mnoha dalšími názvy. Rád bych v této práci upozornil na zajímavosti tohoto tématu zpracování ocelí, které svoji slávu a lesk kdysi dávno ztratily a nyní se jí snaţí znovu vydobýt zpět v rukách noţířů a šperkařů, kteří objevují zašlou krásu spojování různých druhů ocelí a kovových materiálů. Ve druhé části se práce zabývám právě ukázkou výroby vzorku damascenské svářkové oceli, který bude moţno pouţít jako didaktickou pomůcku. 6

2. Kovářství a jeho vývoj 2.1 Z historie kovářství V době vzniku prvních kovaných předmětů z měkkého ţeleza či pevnější oceli máme zhruba ze 3. tisíciletí před Kr. několik nálezů, především dýk z hrobů významných panovníků, coţ svědčí také o vzácnosti a tehdejší cennosti těchto předmětů. Prvotní ţelezný materiál pocházel spíše z meteoritických těles nebo z vzácných povrchových nalezišť ţelezné rudy. (Frolec, I. Kovářství. 2005) Řemeslo jako takové se předávalo v dobách starověku především v rodině z otce na syna a to nejen díky kastovnímu systému, který byl zaveden v Indické společnosti, a také v podobné míře ve starém Egyptě. Tento systém ukládá tzv. dědičnost společenského postavení a v Indii byl formálně zrušen teprve nedávno. V pozdějších dobách stoupla obliba ţelezných předmětů a poptávka po kvalitnějších zbraních. I navzdory faktu, ţe na sklonku doby bronzové byly ţelezné zbraně méně kvalitní neţ některé tehdy známé bronzy, se výroba ţelezných předmětů dostala brzy do popředí a vytlačila neţelezné kovy. Znalosti, kterým se musel kovář v tehdejší době naučit, jiţ byly velice obsáhlé a zahrnovaly mnoho postupů a úkonů, které potřeboval zvládnout. V počátcích historie řemesla totiţ nebyl kovář pouze kovářem, ale i odborníkem na hutní zpracování surovin a jejich následnou úpravu v ocel nebo kujné ţelezo, coţ nebylo technicky a prakticky vůbec jednoduché a vyţadovalo mnoho odborných znalostí a manuálních dovedností. V období Římské říše jiţ fungovaly kovárny na vyspělé úrovni a jejich podoba se v mnohém nelišila od kováren venkovských řemeslníků 20. století. Pracoval zde většinou mistr kovář s několika pomocníky, kteří se časem mohli osamostatnit nebo dál zůstat v mateřské dílně. V tomto období dosáhla produkce ţeleza takové úrovně, ţe mohly být kovány nejen zbraně, ale také obranné prvky osobní zbroje vojáka, coţ při velikosti římské armády vyţadovalo plnou specializaci řemeslníků. Zajímavostí tohoto období je, ţe kováři u práce seděli. (Frolec, I. Kovářství. 2005) 7

Obr. 01: Reliéf zachycující kováře z doby Římského impéria přibliţně 3. století před naším letopočtem,(zdroj: http://www.bridgemanart.com/search?filter_text=blacksmith&x=0&y=0 ) Ve střední Evropě a zvláště v českých zemích máme doloţené kovářské dílny uţ z doby Keltské kultury. Keltští kováři také pozvedli kovářství na nebývalou úroveň, coţ by bez jisté specializace nebylo moţné. Na jejich tradici pak navázali slovanští kováři v období Velké Moravy. Obr. 02: Ukázka středověké kovárny a starého mistra, který ač o holi, stále chodí do práce. Francouzská škola (patnácté století) (Zdroj: www.bridgemanart.com/ asset/219379/french-school-15th-century/the-blacksmithvellum) Obr. 03: Ukázka práce podkováře a jeho pomocníka. Dřevoryt z roku 1568 z publikace o řemeslnících vydané ve Frankfurtu nad Mohanem. Eygentliche Beschreibung Aller Stände auff Erden, Hans Sachs, 1568 (Zdroj: digital.slub-dresden.de/ werkansicht/cache.off?tx_dlf[id]=7451&tx_dlf[page]=155&c Hash=5b98bacaa4235cf43d5a5755eb5e80c6) 8

Ve středověké společnosti došlo k rozvoji feudálního systému, coţ umoţňovalo i větší dělbu práce a tedy i vývoj řemesel. Stoupala produkce zemědělského nářadí, nástrojů a ostatního železného zboží běžné spotřeby. (Frolec, I. Kovářství. 2005 s. 34) Ruku v ruce s tímto vývojem se proto kovářské dílny začaly hluboce specializovat v jednotlivých odvětvích. Tento vývoj přinesl jistou výhodu v rychlejším vývoji techniky výroby a řemeslněji dokonalejší výrobky. Vznikl tak nespočet jiných ţivností, které zpracovávaly kujné ţelezo a ocel a nesoucích název podle výsledného produktu jako například hřebíkáři, zámečníci, platnéři, mečíři, nůţkaři aj. (Frolec, I. Kovářství. 2005) V neposlední řadě středověké vynálezy přinesly k rozvoji do té doby absolutně neznámého a nového řemesla, kterým bylo puškařství, které ovšem mělo své základy v kovářství a zámečnictví. Obecně řečeno období středověku lze povaţovat za první pozvolnou průmyslovou revoluci především pro kovozpracující obory. Tento rozmach různých odvětví jednoho řemesla však přinesl potřebu větší organizace řemeslníků, takzvaná bratrstva a později nucené cechy. Ve městech, kde se řemeslníci sdruţovali, vznikaly nepříjemné sváry o práva na výrobu různých produktů, jako například v Olomouci roku 1466 došlo k hádkám mezi kováři a zámečníky o produkci těch výrobků, na které si obě řemesla činila nároky. Rozhodnout pak musela městská rada, která přidělila výrobu okenních mříží, železných dveří a závěsů zámečníkům a kovářům jen hrubou práci. (Frolec, I. Kovářství. 2005 s. 37-38) Velkou změnou byla pro kováře průmyslová výroba hutního materiálu a na konci 19. století také rozmach ve svařování elektrickým obloukem či acetylénovým plamenem, které se od dvacátých let minulého století začalo běţně uţívat v průmyslu i menších výrobnách. Tato změna ve výrobních postupech na jednu stranu urychlila výrobu některých výrobků, ale na druhou stranu se z kovářství začalo tradiční svařování v ohni výhně zcela vytrácet. Meziválečné období a doba po druhé světové válce přinesla kovářství jako oboru přidruţenému k chovu dobytka a zemědělství silný úpadek. Do doby před první světovou válkou nebyl problém, aby se na malé vesnici uţivil minimálně jeden kovář, protoţe jej potřeboval kaţdý, kdo měl krávu, koně nebo kus pole k obdělávání a to jak pro údrţbu zařízení (sekery, brány, vozy, motyky, pluhy aj.), tak i k úpravě a podkování kopyt koní a paznehtů dobytka. Prudký nástup mechanizace v zemědělství po druhé světové válce, uštědřil smutný políček tomuto kdysi váţenému řemeslu a odsunul jej do ústraní. V poslední dekádě však toto řemeslo znovu nabývá zašlé slávy v podobě uměleckého kovářství. 9

2.2 Vývoj vzdělávání v oboru kovář Vývoj učňovského systému kovářského oboru v sobě nese znaky historických událostí a okolností. Před vznikem písemných zmínek o systému získávání znalostí v řemeslném oboru máme jen pramálo informací a můţeme spíše jen odhadovat, jak asi učni získávali vědomosti a dovednosti potřebné k obţivě. Ţáci získávali své dovednosti především názornými ukázkami a praktickými zkušenostmi. Částečné systematizace vzdělání dosáhl obor teprve v době vrcholného středověku, kdy jsou poprvé písemně doloţena základní práva a povinnosti učně, tovaryše i mistra. Těmto předpisům předcházel vznik měst a s tím spojený zvýšený konkurenční boj jednotlivých kovářských dílen, který evokoval potřebu určit pravidla výroby a omezení, poskytující mistrům lepší šanci k uţivení. Učeň se pohyboval v mistrovské dílně a spíše okukoval nebo pozoroval pracovní postupy, v lepším případě mohl přitloukat ve dvojici nebo ve trojici společně s mistrem a tovaryšem. Tak se učni mohli naučit základní praxi. Teorie se však nevyučovala. Učeň ale byl nucen po dobu učení vykonávat i pomocné práce pro mistrovu domácnost, které nesouvisely s oborem. Jedinými předměty, ze kterých mohli učni odpozorovat postup výroby předmětu, byly nedodělky nebo zmetkové kusy, které našli v mistrovské dílně. Zmetkové výrobky však byly velmi brzy recyklovány v jiné výrobky a nedokončené nebo přebytečné kusy našly uplatnění v dalším zpracování kvůli investici, kterou pro kováře představovaly v pouţitém materiálu. První teoretické vzdělávání v kovářském oboru se datuje aţ do druhé poloviny 18. století, kdy začala platit tereziánská školská reforma z roku 1774. V opakovacích, tzv. triviálních školách, kde se vždy v neděli dopoledne opakovalo trivium (lat.), tj. tři základní úkony čtení, psaní, počítání. Ve větších městech na triviální školy navazovaly školy normální a hlavní. Se vznikem opakovacích (triviálních) škol můžeme hovořit o počátcích učňovského školství. ( ČADÍLEK, M. STEJSKALOVÁ, P. Didaktika praktického vyučování II. Brno: MU 2001, s. 4) Ve třicátých letech 19. století se pak zásluhou české šlechty a zvyšujících se nároků na zaměstnance v průmyslu a začínají se objevovat tzv. pokračovací školy. Prosazení pokračovacího vzdělání pro učně navazovalo na dvě významné skutečnosti. První z nich je vydání živnostenského řádu v roce 1859, který upravoval postavení 10

podnikatelů (živnostníků) při provozování jejich činnosti (živnosti), včetně pracovních poměrů jejich zaměstnanců (zejména dělníků). ( ČADÍLEK, M. STEJSKALOVÁ, P. 2001 s. 4) Tento zákon však zrušil dosavadní cechovní systém a dovolil komukoliv, komu úřady povolily zřídit si ţivnost, podnikat v jakémkoliv oboru, pokud byl svéprávný a bezúhonný. Školská reforma následovala řád ţivnostenský o deset let později. Tyto dvě novinky dbaly jak na praktickou přípravu učně, tak i na přípravu teoretickou a daly vzniknout základu principu dvojkolejnosti. V meziválečném období se kovářští učni učili tři roky v domácí dílně u otce, a nebo u jiného mistra a jednou za týden pak na jen den navštěvovali školu teorie. V tom tedy spočíval princip dvoukolejnosti v praxi. Vzhledem k faktu, ţe učňovské školství dosáhlo řádné formy teoretické výuky spojené s oborem který ţáci studovali, teprve po druhé světové válce, nedá se do této doby z pedagogického hlediska mluvit o přímé výuce pomocí cíleně vyrobených didaktických pomůcek. Během posledních pár let zaţívá kovářství svoji renesanci, ne však jiţ v podobě, jak ho znali naši pradědečkové, ale v podobě umělecko-kovářských dílen, které se starají o údrţbu či obnovení starých řemeslných děl na zámcích, hradech, klášterech, a podobných historických objektech nebo vyrábí nová díla ať uţ sochařského či zámečnického charakteru. Také se někteří specializovali a starají se o výzbroj početných skupin historického šermu, jejichţ nároky na autentičnost svého vybavení neustále rostou. 11

2.3 Učňovské školství a jeho perspektivy Současný systém učňovského školství vznikl transformací oboru po druhé světové válce. Tato transformace s sebou přinesla komplexní posun ve vzdělávání učňů a v systému učňovského školství. V současné době lze obor kovářství studovat ve dvou kombinacích, vţdy s příbuzným oborem a ve dvou časových horizontech. Tříleté studium bývá zpravidla zakončeno učňovskou zkouškou, úspěšný absolvent získá výuční list a ukončí střední odborné vzdělání. Oproti tomu čtyřleté studium je zakončeno maturitní zkouškou, student získá maturitní vysvědčení a ukončí úplné střední odborné vzdělání. Kovářství je dnes moţno studovat jako obor umělecké kovářství, které má v učivu zahrnuté i vyučování technologií z oboru zámečnictví. Tento obor je moţné studovat jako učňovský tříletý, čtyřletý s úplnou maturitní zkouškou a dokonce i na VOŠ se specializací na restaurátorství. Dalším příbuzným řemeslem spojeným s kovářstvím a nejen historicky, je dnes jiţ méně známý obor kovářství - podkovářství, který je dostupný pouze jako tříletý učební obor. Ostatní příbuzné obory pasířství, kovotepectví aj. jsou v nabídce učilišť a středních škol zastoupeny jen okrajově s minimálním zájmem studentů. Základy kovářství mají naopak zakotveny ve svém učebním procesu i jiné strojírenské obory, jako například učební obor zámečník, opravář strojů, soustruţník aj. Přehled některých škol nabízejících kovářský nebo příbuzný obor ke studiu: Střední škola zemědělská Olomouc U Hradiska 4 Olomouc 779 00 Tel. 585205660 www.szes-olomouc.cz/ Nabízeným tříletým učebním oborem je Umělecký kovář, zámečník. 12

SOU uměleckořemeslné výroby druţstvo PROFUM Podkovářská 4 Praha 9, 19000 Tel: +420 266 311 751 www.sospodkovarska.cz Obor Umělecký kovář, zámečník tříletý s výučním listem a následnou nástavbou s maturitní zkouškou. Střední uměleckoprůmyslová škola a Vyšší odborná škola, Turnov, Skálova 373 Turnov Tel: +420 481 321 232 http://www.sups.info/ Studijní čtyřletý obor Umělecké kovářství a zámečnictví a následné studium VOŠ umělecké kovářství restaurování. Střední odborná škola Luhačovice Masarykova 101, Luhačovice Tel: 577131067 http://www.sosluhac.cz/ Zde nabízejí čtyřletý studijní obor s maturitou Umělecký kovář a zámečník (Umělecko řemeslné zpracování kovů). Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno Sokolská 1, 602 00 Brno Tel: 541 427 111 http://web.spssbrno.cz/ Obor Umělecký kovář a zámečník je na škole čtyřletý s maturitou. 13

Soukromá střední umělecká škola AVE ART Ostrava, s.r.o. Hasičská 44 700 30 Ostrava - Hrabůvka tel.: +420 596 764 929 http://www.aveart.cz Obor Umělecké kovářství je 4 letý s maturitou. Střední technická škola a odborné učiliště Oselce Oselce 1, 335 01 Oselce Tel: 371 595 168 http://www.stredniskolaoselce.cz/ Je zde čtyřletý obor Umělecký kovář a tříletý učební obor Kovář a podkovář. Střední odborná škola stavební a Střední odborné učiliště stavební Rybitví Sokolovská 148, Rybitví 533 54 Tel.: 466680339 http://www.sosstavebni.cz/ Je zde tříletý učební obor Umělecký kovář. Střední škola umělecká a řemeslná Nový Zlíchov Nový Zlíchov 1063/1 PRAHA 5 150 00 Tel.: 274779737 http://www.ssuar.cz/ Je zde tříletý učební obor Umělecký kovář a zámečník. Střední škola řemesel Třebíč Demlova 890 Třebíč, 674 01 Tel.: +420/ 568 840 237 http://www.sour-tr.euweb.cz/ Čtyřletý obor s maturitou: Umělecko řemeslné zpracování kovů. 14

Střední škola řemeslná Jaroměř Studničkova 260 Jaroměř 551 01 tel.: 491 812 425 http://www.sou-jaromer.cz/ Škola nabízí učební obor Kovář a podkovář, Umělecký kovář a zámečník. Oba obory jsou tříleté. Škola kaţdoročně pořádá mezinárodní seminář o podkovářství, který představuje nejnovější postupy a techniky ze světa v tomto oboru. Střední škola MESIT, o.p.s Druţstevní 818 Uherské Hradiště Mařatice 686 01 Tel.: +420 572 433 621 www.skola.mesit.cz Škola nabízí tříletý obor Umělecký kovář, zámečník. Střední odborné učiliště zemědělské Palackého 338, 789 83 Loštice Tel.: 583 445 113 http://www.souzlostice.cz/ V Lošticích je moţno získat výuční list v oboru Podkovář a zemědělský kovář. Střední odborná škola a Střední odborné učiliště zemědělské, Horní Heřmanice Horní Heřmanice 47 79057 Bernartice Tel.: +420 584 442 091 www.skolahermanice.cz/ Učební tříleté obory Podkovář a zemědělský kovář a Umělecký kovář a zámečník. Na mnoha výše uvedených školách lze také studovat velice podobné kovozpracovatelské obory jako například pasíř. Z uvedených údajů sice nelze vyvodit přesné závěry, ale alespoň nám tyto informace pomohou zjistit, vzájemný poměr obou typů vzdělávání. Většina nabízených studijních 15

oborů jsou obory s tříletou dobou vzdělávání, zakončeny závěrečnou učňovskou zkouškou, méně pak jsou zastoupeny čtyřleté studijní obory s maturitní zkouškou v poměru přibliţně 3 : 2. Zajímavé je rozdělení teoretické výuky a výuky praktické. Na učňovských školách je vyučování většinou rozdělené do týdenních modulů, přičemţ se teorie s praxí střídá. Na školách středních je tomu jinak. Například v turnovské škole je teorie a praxe rozdělena do dnů v týdnu, takţe třeba první ročníky mají praktické vyučování jen v pátek, druhé ročníky jen ve středu apod. V luhačovické škole jsou teoretická a praktická výuka rozděleny do modulů měsíčních (první ročník 2 měsíce, druhý a třetí ročník 5 měsíců a ve čtvrtém ročníku 3 měsíce praktického vyučování). Kdyţ srovnáme tyto dva způsoby výuky, mají turnovští studenti jistou výhodu například při řešení problémů vzniklých při výrobě své praktické maturitní práce, protoţe ji časově sice vyrábí stejnou dobu jako luhačovičtí, ale v delším časovém horizontu. To jim dává moţnost si daný problém lépe promyslet a vyřešit jej třeba v rámci konzultací s učiteli odborného výcviku. 16

3. Damasková ocel Damasková ocel je téma, které fascinuje sběratele různě zdobených zbraní jak palných, tak chladných. Nejprve bychom se měli zamyslet nad tím, co se vlastně skrývá pod pojmem ocel. Technické slitiny železa, s nimiž se v praxi setkáváme, obsahují kromě železa větší nebo menší množství dalších prvků kovových i nekovových. Jsou to buď prvky, které se do slitiny železa dostaly při výrobě tj. prvky doprovodné nebo do slitiny byly přidány úmyslně, aby zlepšily její vlastnosti tj. prvky přísadové, tj. legury. Nejdůležitějším přísadovým prvkem v technické slitině železa je uhlík. Vyskytuje se v ní jako grafit nebo jako cementit tj. karbid železa (Fe 3 C). Mohou tedy být slitiny železa a uhlíku dvojího druhu. Je to soustava železo grafit a soustava železo karbid železa. Karbid železa i grafit se svými vlastnostmi od vlastností železa velmi liší. Proto jejich přítomnost ve slitinách Fe-C ovlivňuje vlastnosti slitin a to v závislosti na způsobu vyloučení uhlíku a jeho množství. Pro praxi má největší význam železo-karbid železa a to do obsahu uhlíku asi 5%. Především však má význam pro nižší koncentrace uhlíku tj. pro oceli. (Goňa, K. - Tlustý, M. Umělecké kovářství a zámečnictví. 1. vyd. Praha, Státní pedagogické nakladatelství, 1980, s. 165) Oceli jsou tedy slitiny uhlíku a ţeleza, ve kterých koncentrace uhlíku nepřesahuje 2,14% hmotnosti. (Goňa, K. - Tlustý, M. 1980 str. 68) Dnešní široká veřejnost ale pouţívá jiné označení, které je z metalurgického hlediska nevhodné a to: ţelezo. Tento termín je široce vţitý a mylný, protoţe čisté ţelezo jako takové je pro technické účely absolutně nepouţitelné kvůli svým nevyhovujícím mechanickým vlastnostem. 17

3.1 Kovářské svařování V dnešní době je kovářské svařování bráno jako přeţitek většinou kovářů. Doba si ţádá vysokou produktivitu výroby, a to je při současném tempu neslučitelné s ortodoxně tradičními a zdlouhavými řemeslnými postupy. Technologie však přece jen přeţila díky řemeslnému umění starých kovářských mistrů a ti pomohli noţířům, druhé poloviny minulého století, s renezancí tohoto oboru. Metoda kovářského svařování je i pro zkušeného kováře velice náročná, protoţe jen nepatrná chyba ve sloţitém technologickém postupu můţe znamenat zkázu mnohdy několikaměsíční práce kováře a jeho pomocníků, nehledě na práci dalších řemeslníků, kteří se také podíleli na výrobě např. zbraně (dřevorubec, uhlíř, hutníci a také hlavně horníci či sběrači ţelezné rudy). Technologický postup kovářského svařování je v teoretické rovině jednoduchý, ale v praxi skrývá mnohá úskalí. Materiál, který chce mistr kovářsky svařit, si musí nejprve předpřipravit podle typu sváru si vytvaruje konce svařovaných ocelových tyčí. Tyto konce pak nahřeje ve výhni na teplotu přibliţně 800-900 C (světle červená barva), obě nahřáté části tyčí dokonale očistí od okují, posype tavidlem a znovu vloţí do výhně, kde jej ohřeje na svařovací teplotu (přibliţně 1350 C bílý ţár) a pak je rychlým a přesným prokováním spojí v jeden celek. (Goňa, K. Révay, P. Vondruška, Š. 2005 s.94) Tavidlo v této kovářské operaci hraje roli čističe a izolantu. Při skovávání vystříkne ze spoje a vyplaví tak zbylé okuje a izoluje od vzdušného kyslíku, čímţ ochraňuje ocel před vznikem nových okují, které by svaření bránily. Také pomáhá docílit vyšší teploty ohřevu právě díky schopnosti izolace oceli od vzdušného kyslíku, čímţ brání spálení ocele, tedy vyhoření uhlíku z její struktury. Kovářské svařování se dnes uţívá při výrobě svářkové damaskové oceli, která se uţívá především v noţířství při výrobě sbírkových luxusních noţů, a ty bývají skládány z několika základních paketů. Ty jsou různě tordovány (stáčeny zatepla), prořezávány a kombinovány mezi sebou, čímţ vzniká nespočet moţných kombinací a variací k realizaci kovářovi fantazie. Tento postup je vyuţíván některými výrobci při výrobě historických replik starých zbraní nebo v případě moderní tvorby jej někteří kováři uţívají ke spojování materiálu při výrobě například kovaných růţí, které jsou díky tomuto postupu mnohem estetičtější. Této staré technologii však v dnešní době nesvědčí novodobý hutní průmysl dnešní oceli nemají vlastnosti starých svářkových materiálů a obsahují různé legury, které kovářskému svařování brání nebo jej nesmírně komplikují. Čím větší je obsah dané legury, 18

tím sloţitější je kovářské svařování. Především jde o prvky jako je chrom, křemík, síra nebo fosfor, které mimo svařitelnosti zhoršují i kovatelnost a tvářitelnost oceli. Navíc kovář si musí sám vyzkoušet, jestli je daný materiál vhodný ke kovářskému svařování, protoţe poznámku, zda je materiál svařitelný tímto způsobem, v materiálových listech nikde nenajde. Pro příklad si uveďme oceli s označením 12 050 (ČSN), 19 191 (ČSN), 19 356 (ČSN), které se v těchto tabulkách uvádí jako obtíţně svařitelné, ale kovářsky jsou svařitelné dobře. Obr. 04: kovaná křesadla s viditelnou linií kovářského svaru (oceli 19 191 (ČSN) - zakalená světlejší část a 12 050 (ČSN), inspirace nálezem u Novgorodu, 10. století) (Zdroj: archiv autora) V posledních letech kovářské svařování začínají hojně uţívat kováři specializující se na úzký okruh šermířské veřejnosti věnující se tzv. ţivoucí historii neboli living history. Tito šermíři nebo milovníci historie začali dávat přednost zbraním nebo předmětům denní potřeby (křesadla obr. 04, noţe), které jsou vyrobeny podobně jako jejich dávní prapředci kombinací tvrdé oceli s vyšším obsahem uhlíku na ostří a jádrem, hřbetem nebo (v případě křesadel) tělem z měkčí oceli s niţším obsahem uhlíku. Tyto předměty mohou vzniknout pouze uţitím kovářského svařování a mají pro své uţivatele lepší vlastnosti neţ předměty vyrobené pouze z jednoho druhu oceli. Předměty kované za pomoci kovářského svařování mají podstatně vyšší pevnost a houţevnatost i po zakalení, jako je tomu například u křesadel. Tento postup se však od kovářského svařování známého v dávných dobách liší v několika aspektech dnešní oceli vyţadují kvůli legurám vyšší svařovací teploty a také tavidlo se uţívá odlišné. V historii uţívali kováři jako tavidlo křemičitý písek a sodu nebo keramické bláto. Dnes tyto pomocníky nahradil a aţ na výjimky zcela vytlačil tetraboritan disodný, neboli borax, mající výhodu nejen ve své dostupnosti (pouţívá se jako tavidlo při 19

pájení mosazí nebo zahrádkářské hnojivo), ale především v niţší teplotě tavení snáze ulpí na předehřátém materiálu. Tato sloučenina však skrývá jedno úskalí na rozdíl od sody a křemičitého písku reaguje v ţáru výhně se vzdušným kyslíkem a při dlouhém ohřívání (špatném postupu) vytváří spolu s oxidy kovu tuhou krustu a ta můţe dokonalému svaření naopak bránit. Výjimkou jsou pouze ortodoxní kováři vyuţívající při výrobě replik keramickou hlínu nebo mistři výroby japonských mečů, kteří jsou vázáni starými tradicemi a zvyky mečířských mistrů dávných dob. Výroba japonských zbraní je dodnes spojena s mystičností a zvyky starého náboţenství. Jedinou moţností jak se oficiálně naučit staré postupy výroby a kovářského svařování pod vedením mistra noţíře, mimo klasické studium ve škole, je v současnosti kurz výroby damaskové oceli na hradě Helfštýně, který si hradí účastníci sami. 20

3.2 Svářková damasková ocel Jedním z důvodů historického vývoje svářkového damašku byla neustálá potřeba vyvíjet kvalitnější zbraně, které by v sobě spojovaly tvrdost potřebnou pro výdrţ ostří a také pevnost a odolnost vůči lomu. Tyto vlastnosti uměli v minulosti staří mistři kovářského řemesla spojit v jeden celek a tím byl meč z mnoha vrstev oceli, která pro svoji charakteristickou kresbu a výrobní postup dostala označení damasková svářková ocel. Podstatou svářkového damašku je vrstvení dvou či více druhů oceli s různým procentuálním obsahem uhlíkaté sloţky, přičemţ moderní svářkové damašky mohou obsahovat i nerezovou sloţku niklovou ocel. Niklová ocel je vhodná ke kovářskému svařování, ale není vhodná ke kalení díky nízkému obsahu uhlíku (po vyleptání čepele zůstává v původním stavu díky své zvýšené odolnosti vůči kyselinám. Oceli, které se tedy běţně pouţívaly k výrobě svářkového damašku, byly od sebe navzájem odlišné především v obsahu uhlíkaté sloţky, která byla tehdy pro výslednou tvrdost materiálu nejdůleţitější. Základním stavebním kamenem tohoto postupu byly dvě tyče s rozdílným obsahem uhlíkaté sloţky, které se k sobě kovářsky svařily a dále opakovaně překládaly a svařovaly. Tímto postupem kováři docílili potřebné vrstevnatosti materiálu. Tehdejší měkčí svářková ocel, potaţmo svářkové ţelezo, měla pouze minimální obsah uhlíku a svými vlastnostmi byla jako taková nevhodná pro ostří čepelí. Ve spojení s ocelí o větším obsahu uhlíkaté sloţky však byla nedocenitelnou součástí celku. Oproti tomu uhlíkatější ocel musela mít obsah uhlíku minimálně 0,35 % (jde o hranici obsahu uhlíku, která připouští kalitelnost materiálu, respektive změnu mechanických vlastností při tomto procesu). Díky měkčí a tím i houţevnatější sloţce damaškového meče byl meč pruţnější, odolnější vůči lomu a díky tvrdší sloţce, která se pouţívala na ostří, byl meč dostatečně tvrdý v částech, které to vyţadovaly, tedy na ostří. Některé meče ze svářkového damašku vyrobené z méně kvalitních surovin se mohly dokonce v boji ohnout nebo zkroutit či zlomit, pokud byl meč překalený nebo nekvalitně zpracovaný. To bylo nevýhodné, ba i neţádoucí ze strany majitele zbraně, takţe poměr obou sloţek musel být vyváţený a kvalita řemeslné práce vysoká. Kovářské svařování je sloţitý technologický postup, při němţ se dva ţelezné (ocelové) kusy nebo součásti musí zahřát na teplotu velice blízkou teplotě tání materiálu a silnými, rychlými a přesnými údery kladiva skovat do sebe, čímţ se jednotlivé vrstvy materiálu spojí. Tento postup se při zpracování ocele vyuţívá v historii zpracování ţeleza od prvopočátku, protoţe právě díky této vlastnosti mohla být ocelová houba dále 21

zpracovávána čištěna od zbytků strusky za pomoci překládání, rozsekávání a opětovného spojování kousků v jeden celek Z tohoto zpracování vznikla umělecká díla, která se dochovala dodnes. Jako příklad můţeme uvést práci neznámého kovářského tovaryše, který vykoval díky této metodě svoji mistrovskou práci - stromek citroníku, který dodnes zdobí chodby hradu Buchlova. Ocel vhodná pro kovářské svařování byla v té době sice dostupná téměř v kaţdém kraji, ale její cena byla nesmírná. Do vynálezu vysoké pece, produkující litinu, byla veškerá vyráběná ocel označována z dnešního pohledu jako svářková, kvůli technologii výroby, při níţ se pouţívala metoda kovářského svařování a také díky faktu, ţe tato ocel byla velice snadno svařitelná pomocí této technologie na rozdíl od většiny dnešních ocelí, Připomeňme, ţe franský král vládnoucí v osmém století Karel Martel měl ţeleznou korunu, opatřenou zlatým zdobením. Zničení spálením oceli v případě nezdaru při kovářském svařování stálo kováře či mečíře nemalou investici. Připomeňme ještě, ţe ocel vhodná k pouţití na ostří (ocel s vyšším obsahem uhlíkové legury) byla v raném středověku poměrně vzácná, protoţe její výroba vyţadovala dvojité zpracování v hutnické peci. Tím se samozřejmě zvyšovala její výsledná cena. Přesný letopočet vzniku výrobního postupu svářkového damašku neznáme, ale nálezy mečů a jiných zbraní vyrobených touto technologií v Evropě jsou datovány zhruba od třetího století našeho letopočtu. Na našem území byl nalezen meč z Blučiny s datováním do druhé poloviny pátého století, který měl metodou svářkového damasku vyrobené jádro čepele. Tato metoda výroby se běţně uţívala u vzácnějších kusů zbraní aţ do 11. a 12. století, kdy pro svoji finanční náročnost výroby zanikla. Opět se tento technologický postup znovu objevuje v puškařství, kdy damaskové hlavně slibovaly podstatně lepší uţitné vlastnosti a také svou honosnou zdobností předváděly vznešenost svého majitele a v mečířství při výrobě kordů a jiných zbraní s tenkou bodnou čepelí. Krásu této technologie přivedli k ţivotu i praktickému pouţití aţ noţíři ve druhé polovině minulého století, kteří znovu objevili staré technologické postupy, které by byly jinak zůstaly zapomenuté v propadlišti dějin. 22

3.3 Wootz Damasková ocel, bulat, wootz či litá damasková ocel jsou názvy pro zvláštní typ materiálu, který se objevuje v jiţním cípu Indie. Nejstarší nálezy jsou datovány do doby zhruba tři století před naším letopočtem. Tento vzácný materiál byl jedním z mnoha obchodních artiklů dalekých obchodních cest. Jeho název je odvozen od města Damašek ve dnešní Sýrii, kde byl zpracováván a odtud distribuován na území celého Blízkého východu. Tento materiál byl rozváţen do kováren v podobě jakýchsi koláčků o váze kolem dvou kilogramů, ty se překovávaly a dále kovářsky zpracovávaly v čepele nebývalé kvality. Zbraně z tohoto materiálu byly charakteristické kresbou na svém povrchu, popisovanou jako vlnky vodní hladiny, vzor pavučiny nebo zrnek obilí. Jejich věhlas zvyšovalo opředení mnoha pověstmi o mystických vlastnostech a schopnostech si dokonalou ostrost po dlouhou dobu udrţet. Jedna z těchto pověstí praví, ţe kdyţ se setkali dva největší rivalové křesťanského a muslimského světa král Richard I., řečený Lví srdce a sultán Saladin (Salach-ad-din), chtěli porovnat své meče. Richard přesekl svým mečem ocelovou tyč o síle asi 12mm a na čepeli nebyla po seku ani stopa. Saladin pouţil jiný důkaz kvality své zbraně nechal si přinést hedvábný polštář plněný jemným peřím a ten ve vzduchu rozsekl, aniţ by změnil jeho dráhu letu. Polštář, jakoby se rozpadl sám od sebe. Pak ještě vzal hedvábný šátek a udělal s ním to samé. (http://www.kovar-a.cz/o_bulatuzacatek.html) Tajemství výroby těchto bájných čepelí se však nepodařilo zachovat do dnešní doby, protoţe poslední známé originální čepele pochází z období před třemi aţ čtyřmi sty lety. Jako asi nejpravděpodobnější příčina zániku výroby této oceli, podle profesora J. D. Verhoevena, který se problematikou výroby zabývá i v současnosti, je vyčerpání zdroje rudy obsahující příměsi legujících prvků v jiţní části Indie. (http://www.tms.org/pubs/journals/jom/9809/verhoeven-9809.html) 23

Obr. 05: Struktura čepele vyrobené z wootz oceli podle prof. Zschokke (Zdroj: http://www.tms.org/pubs/journals/jom/9809/verhoeven-9809.html) Během 19. století sice proběhly úspěšné pokusy o výrobu wootz oceli, ale byla to jen kapka v moři, která rychle zmizela v čase. Zhruba od druhé poloviny minulého století však toto odvětví metalurgie zaţívá rozkvět a to nejen díky americkému profesoru J. D. Verhoevenovi, z university v Iowě. Tomu se podařilo spolu s kovářem A. Pendrayem z velké části obnovit a vysvětlit záhady spojené s výrobou této oceli. Jejich studie a také pokusy některých ruských kovářů se staly základním zdrojem informací pro mnohé kováře, kteří se v posledních dvaceti letech snaţí toto dávno zapomenuté umění oţivit. (Fabiánek, R. a kol. Nožířské listy Brno 2003) Studie J. D. Verhoevena navazuje na dlouholeté pokusy zkoumat staré čepele. Tyto pokusy pochází jiţ z konce 17. století, kdy se ve Francii snaţili tyto čepele padělat. Hlavním problémem bylo získání originální čepele nebo vzorku oceli ke studiu. To se povedlo aţ na počátku 20. století, kdyţ cestovatel Henri Moser daroval několik čepelí ze své sbírky čítající kolem 2 000 ks. Z těchto vzorků bylo zjištěno, ţe obsah uhlíkaté sloţky se pohybuje ve velkém rozpětí od 0,59 do 1,87 %. Nejprve vzorky zkoumal prof. Zschokke a následně výsledky jeho analýz publikoval ve své práci R. Zeller. (Fabiánek, R. a kol. Nožířské listy Brno 2003) Ostatní studie provedené v následujících letech stanovily průměrný obsah uhlíkaté sloţky kolem 1,5 %. Výzkum vedený J. D. Verhoevenem však poukázal na potřebu obsahu jiných legujících karbidotvorných prvků jako jsou chrom, molybden, mangan, niob nebo třeba vanad. Verhoeven postupnými studiemi a rozbory obsahu legujících prvků stanovil na optimální hodnoty, přičemţ kladli s Pendrayem důraz na obsah vanadu, jemuţ stanovili minimální hodnoty na 0,003 %. (http://www.tms.org/pubs/journals/jom/9809/verhoeven-9809.html) 24

Na území ČR je nejznámějším pokusem výroby wootz oceli, který byl podrobněji dokumentován pokus kováře Pavla Říháčka ve spolupráci s Patrickem Bártou, jehoţ postupy a závěry byly zdokumentovány pracovníky Technického muzea v Brně v čele s Ing. Rostislavem Fabiánkem a publikovány v Noţířských listech v roce 2003. Konečnou prvkovou analýzou byla zjištěna průměrná hodnota obsahu uhlíku kolem 2,85 %, coţ je jiţ za hranicí oceli a výsledek lze fakticky povaţovat za litinu. (Fabiánek, R. a kol. Noţířské listy Brno, 2003) Mikrostrukturu vzorku tvoří zrna s bainitickou stavbou lemovaná síťovím sekundárního cementitu. Sekundární cementit je také vyloučen jako desky probíhající napříč zrny (tzv. Widmannstättenova struktura). (Fabiánek, R. a kol. Noţířské listy Brno, 2003, str. 13) Obr. 06: Fotografie z pokusu o výrobu wootz oceli provedeného Pavlem Říháčkem ve spolupráci s Patrickem Bártou (Zdroj. Fabiánek, R. a kol. Noţířské listy Brno, 2003, str. 9) Na obrázku č. 06 je vidět naplněný tyglík a jeho pečetění (A), výsledná lupa (B) a mikrostruktura výsledné lupy (C). Zajímavostí je, ţe literatura uvádí, ţe oceli, jejichž obsah uhlíku přesahuje 1,5 %, kovat prakticky nelze. (Goňa, K. - Tlustý, M. Umělecké kovářství a zámečnictví. 1. vyd. Praha, Státní pedagogické nakladatelství, 1980, s.77) Tyto závěry jsou poněkud v rozporu se zjištěním profesora Zschokke, který zkoumal vzorky ze sbírky Henriho Mosera. Jeho analýzy zjistily horní hranici obsahu uhlíku u jednotlivých vzorků na 1,87 %, coţ je u hotové, překované čepele poněkud zaráţející. Dále se v literatuře uvádí pro tyto oceli kovací teploty s horní hranicí pod 1 000 C a spodní při 723 C, přičemţ dostupné zdroje informací týkající se wootz oceli uvádí kovací teploty shodně v rozmezí zhruba 730-920 C. (http://www.dohnalknives.com/strana01cz.htm) 25

3.4 Damašky vzniklé práškovou metalurgií - Damasteel Damasteel je moderní napodobenina damaskové oceli od stejnojmenné Švédské firmy, která jej začala produkovat jiţ v roce 1995. Tento materiál se vyznačuje vlastností, které ani jedna z předchozích verzí damaskové oceli neměla a to téměř absolutní odolností vůči oxidaci povrchu - korozi. Dalším specifikem pro damasteel je postup výroby vyrábí se práškovou metalurgií, kdy za tlaku kolem 1 000 atmosfér a teploty 1150 C se zrnka spečí dohromady a utvoří heterogenní, cca 1,5 t váţící blok oceli. Tento blok se dále zpracovává válcováním do menších průřezů a dochází k ztenčování jednotlivých. (http://www.damascen.cz/) Tato ocel je díky obsahu chromu (kolem 14%) dobře odolná vůči korozi a díky obsahu uhlíku v uhlíkatějších vrstvách (1.05%) můţe dosahovat potřebné kvality pro čepele jako svářkové damasky či wootz. Hojného zastoupení má však tato ocel především ve šperkařství nebo při výrobě nábytkového kování, luxusních jídelních souprav dále třeba třeba v automobilismu. Cena polotovarů z této oceli se pohybuje zhruba kolem 5 000 Kč za kg v závislosti na sloţitosti vzoru nebo velikosti průřezové plochy materiálu. Obr. 07: Ukázka mísy na ovoce vyrobené z Damasteel oceli (Zdroj: http://www.damasteel.com/index.html) Obr. 08:Noţe vyrobené z Damasteel oceli (Zdroj: www.damasteel.com/index.html) 26

3.5 Japonský kov se vzorem dřeva - Mokume gane Japonské kovářství nezná evropský svářkový damask jako takový, neboť tuto technologii výroby zbraní v historii víceméně přeskočili a začali pouţívat jiný typ postupu výroby. Výraz Mokume Gane pochází z japonštiny a doslova to znamená: kov se vzorem dřeva. Víceméně se mokume gane výrobou a strukturou podobná damaskové svářkové oceli. Hlavní rozdíl je ale v pouţitých materiálech, protoţe při výrobě pouţíváme slitiny mědi, zlata, stříbra a jiných ušlechtilých kovů. Jak jiţ bylo zmíněno, Mokume pochází z Japonska, kde se začíná poprvé objevovat od 17. století. Tento materiál se hojně uţíval ke zdobení zbraní nebo rovnou k výrobě šperků. Díky své variabilitě poskytoval výrobci nepřeberné mnoţství moţností ať uţ vzorem nebo barvou. Zásluhou separace Japonského císařství od západního světa se tato technologie dostala do povědomí západního světa aţ v 70. letech minulého století, především zásluhou manţelů Pijanowských z USA. (http://www.knife.cz/knifecz/tabid/36/ctl/details/mid/381/itemid/32/default.aspx) Výroba Mokume není v základním principu nijak zvláště technicky náročná. Vrstvy dvou či více slitin nebo čistých kovů se naskládají na sebe a buď se svaří tlakem za teploty přibliţné teplotě tavení kovu s nejniţším bodem tání, nebo se přímo jeden kov pouţije jako pájka. Obr. 09: Ukázka Mokume gane nespojený paket a paket po spojení vrstev a zabroušení nerovností (Zdroj: http://www.mygolfspy.com/wp-content/mokume-gane.jpg) 27

Obr. 10: Prsten z tordovaného Mokume gane (Zdroj: www.jewellery-maker.co.uk/gallery/146_g.jpg) Tabulka 01: Přehled vybraných známých vzorků ocelí Wootz Damasková ocel Damasteel Mokume gane Výskyt Od Indie po Doba produkce Blízký východ cca 300 př.n.l. aţ 18. století Evropa Skandinávie a Kolem počátku letopočtu - současnost celosvětově 1993 - současnost % obsah C 0,65-1,79 0,4-0,6 0,6 1.05 / Zkoumané vzorky ze sbírky meč vzorky H. Mosera ULFBERHT (kolem r. 800 n.l.) Vyuţití meče, noţe šavle tesáky, meče, Pouţité materiály Způsob výroby Alternativní pojmenování ocel, dřevěné uhlí lití, míchání oceli a uhlíku v peci bulat, litý damask, indická ocel, fulat, watered steel aj. noţe apod. dva či více typů oceli s rozdílným %C kovářské svařování svářkový damašek, damask / / příbory, šperky aj. RWL34 PMC27 prášková metalurgie nerezový damask noţe, a Japonsko 17. století - současnost ozdoby, šperky Zlato, stříbro, platina měď a jejich slitiny pájením, svařením pomocí tepla a tlaku / 28

4. Postup výroby vzorku damašku 4.1 Technická příprava výroby Před samotným začátkem výroby je nutné řádně zkontrolovat pouţívané nářadí, nástroje a ochranné pomůcky, zda nevykazují přílišné známky opotřebení nebo dokonce poškození vlivem únavy materiálu nebo nesprávného pouţití. Tento postup je důleţitý především v dílnách, kde pracuje více kovářů třeba i na více směn. Pokud se kováři střídají tak kovář z první směny nemusí najít nářadí ve stavu, v jakém jej opouštěl před koncem směny minulé. Kontrola se týká dřevěných násad kladiv (praskliny by mohly zapříčinit nepříjemná zranění), opotřebení kovacích ploch kladiva (odštěpek můţe kováře i zabít), funkčnosti a čistoty ohniště a systému výhně, kontroluje se průhlednost ochranných brýlí či v neposlední řadě stabilita kovadliny. Pokud pouţíváme k práci buchary nebo lisy, musíme dbát na jejich řádné promazání a seřízení. V neposlední řadě je také třeba zkontrolovat zařízení k dokumentaci pracovního postupu, pokud je ţádoucí je pouţít.. Pokud je vše v pořádku, můţeme začít s přípravnými pracemi. 29

4.2 Pomůcky a zařízení Výheň kovářská, parametry motoru 0,53KW; 2840 ot/min Kovadlina 100 kg Zámečnický svěrák Kladivo kovářské, 1 500 g Kladivo přitloukací 5 kg Ocelový kartáč Nůţky na plech; Strojáreň Piesok; r.v. 1966; typ - NTE2000/6,3; 5 KW Uhlová bruska Ferm; typ FAG - 125/1020; 230 V; 1020 W Stojanová vrtačka 0,8KW; 685 ot/min Svářecí souprava CO 2 Einhell SGA 131 turbo Skleněná vana Chlorid ţelezitý Tetraboritan disodný, Brusný a řezný kotouč pro uhlovou brusku Lamelový kotouč pro uhlovou brusku zrnitost 80 a 120 Smirkový papír zrnitosti 240 aţ 1200 Obr. 11: Kovářská výheň s dýmníkem, kovadlina s utínkou a soubor kovářských kleští s různými čelistmi (Zdroj: archiv autora) 30

4.3 Postup výroby vzorku Jako ukázku výroby didaktické pomůcky byla vybrána pro tuto práci výroba plátku damaskové svářkové oceli o sto čtyřiceti čtyřech počítaných vrstvách s různým vzorkováním z lícové i rubové strany. Velikost plátku lze těţko odhadovat předem vzhledem k faktu, ţe bude několikráte překládán, ohříván a jeho výroba bude zahrnovat nejen nespočet kovářských kroků, ale také broušení, leštění a leptání finálního vyleštěného výkovku. Pro tento účel byly pouţity dva rozdílné typy oceli konstrukční ocel s označením 12 050 ČSN, a nástrojovou stabilní ocel 19 312 ČSN. Z tabulí plechu o síle 3mm z těchto ocelí se oddělilo vţdy po jednom plátu šíře 30mm a délky 600mm. Tyto pláty se rozdělily na 6 ks z kaţdého druhu oceli a ty byly důkladně očištěny a odmaštěny. Plátky se skládaly je na sebe, aby utvořily hranol, v němţ se budou pláty střídat, vţdy po jednom z jednoho druhu. Poskládaný paket pak byl upnut do svěráku a svařen v čele jedním pruhem svaru, tzv. housenkou. Z druhého čela byl paket taktéţ po staţení ve svěráku svařen, ale byla k němu přivařena také tyčová ocel o průřezu 14mm a délce zhruba půl metru. Tato tyčová ocel poslouţila k lepší manipulaci s paketem ve výhni i na kovadlině při pozdějším zpracovávání. Obr. 12: Paket ocelí 19 312 a 12 050 po svaření a přichystaný pro kovářské svařování. (Zdroj: archiv autora) Obr. 13: Paket po ohřátí na teplotu, při níţ se nanáší ochranná vrstva boraxu ještě před očištěním od okují. (Zdroj: archiv autora) Následovalo mírné, pozvolné, ale důkladné zahřátí všech vrstev paketu na teplotu červeného aţ oranţového ţáru, při kterém byl paket očištěn ocelovým kartáčem a zasypán ze všech stran dostatečnou vrstvou tetraboritanu disodného (dále jen tavidlo) tak, aby roztavené tavidlo utvořilo ochranný povlak kolem celého paketu. Paket byl poté znovu vloţen do výhně a opatrně rozţhaven do světle ţlutého aţ bílého ţáru, přičemţ bylo dbáno 31

na důkladné a rovnoměrné prohřátí všech dvanácti vrstev a zároveň nedošlo ke spálení krajních plátů. Při této teplotě bílého ţáru byl paket skován do celistvého hranolu rychlým a přesným prokováním. Při svařování se dbalo na to, aby paket neleţel na dráze kovadliny, ale musel být udrţován alespoň půl centimetru nad jejím povrchem. I přes tato opatření chladná plocha kovadliny odebrala příliš potřebného tepla z krajní spodní vrstvy a ta se dokonale nesvařila se sousední vrstvou. Pokud by se svaření podařilo v plném rozsahu, chladnul by paket rovnoměrně od okrajů. Toto se však kvůli příliš tenké krajní vrstvě nepodařilo a dolní krajní vrstva se nespojila se sousední, proto bude při následném chladnutí rychleji ztrácet teplo. Změna teploty plátu se projevila rychlejším tmavnutím ţáru. Znovu byl tedy proveden pokus o svaření v rudém ţáru byl paket opět očištěn od zbytků tavidla a byla nanesena jeho nová vrstva. Paket byl opětovně nahřán na svařovací teplotu a pečlivě prokován s tím, ţe vrstva, která se nespojila při prvním svařování, byla drţena směrem vzhůru tedy dále od dráhy kovadliny. Druhé svaření paketu se zdařilo a tak bylo moţno paket zpracovávat dále. Po začištění od vrstvy tavidla a okují byl paket překován na dvojnásobnou délku, ovšem při zachování stejné šířky. Paket byl pro tyto operace zahříván v kovářské výhni na teploty světle červené aţ tmavě ţlutého ţáru, aby vlivem pnutí při kování chladnější ocele svary nepovolily. Vzhledem k tomu, ţe pouţité oceli mají rozdílný obsah uhlíkaté sloţky (asi o 0,5%), má na ně pěchování za niţších teplot rozdílný vliv a přílišné nahromadění pnutí by mohlo porušit soudrţnost vrstev. Ve výsledném produktu by se nahromaděné pnutí mezi vrstvami mohlo projevit nepříjemnou prasklinou, která by později měla vliv na pevnost konečného výrobku. Pokud by se jednalo o kalenou čepel, mohla by se nakonec při kalení roztrhnout na několik kusů. Po prodlouţení paketu na potřebnou délku byl paket naseknut v polovině zhruba ze tří čtvrtin celkové tloušťky tak, aby při přeloţení byly vrstvy obou částí rovnoběţné a jejich počet v paketu se tedy následným svařením zdvojnásobil. Před úplným přeloţením byla plocha budoucího svaru důkladně očištěna ocelovým kartáčem a bylo dokončeno přeloţení. Následovalo rychlé očištění povrchu paketu od okují a nanesení nové vrstvy tavidla. Dalším krokem bylo kovářské svaření obou částí, které proběhlo jiţ bez komplikací. Po svaření se opakoval předešlý postup s protaţením, přeloţením a kovářským svařením paketu, čímţ byla dosaţena hodnota čtyřiceti osmi počítaných vrstev. Dalším krokem bylo opětovné vytaţení materiálu, tentokrát ale na délku asi 30cm. Takto dlouhý paket bylo moţné přeloţit vícenásobně. Pro dosaţení vyššího počtu vrstev 32

neţ je 100, bylo pouţito trojnásobné přeloţení po naseknutí zhruba po třetinách délky a v závěrečném efektu bylo docíleno po svaření konečného počtu vrstev 144 počítaných. Svařený polotovar byl protaţen prokováním do potřebných rozměrů a srovnán překováním. Na vychladlý paket byly barevnou pastelkou zakresleny předem navrhnuté vzory pro vybroušení a tyto pak byly vybroušeny pomocí úhlové brusky za pouţití řezného a brusného kotouče. Řezný kotouč byl pouţit pro tenké linky a vzory. Jako pokus o výrobu soustředných kruhů ve výsledném vzoru bylo pouţito vývrtů stojanovou vrtačkou, které ovšem byly pouze do hloubky kosení výbrusu hrotu vrtáku, tedy maximálně 4mm. Při hlubším vrtání, by se totiţ kolmé stěny vývrtu při následném překování bortily dovnitř vývrtu, coţ by způsobilo nechtěné překládání a vznik poruch ve vzoru. Obr. 14: Paket po několikanásobném přeloţení a svaření v průběhu broušení. Jiţ jsou vyvrtány závrty. (Zdroj: archiv autora) Takto upravený materiál byl znovu překován do roviny za teploty tmavě ţlutého aţ světle červeného ţáru. Kování probíhalo do doby, neţ byly zakovány stopy po předchozím broušení. Tímto bylo dosaţeno různých vzorů na výsledném plátu. Jako další pokusný krok jsme provedli částečné zakalení půlky vzorku v oleji. Kalení probíhalo za tmavě červeného ţáru. Tento krok měl na hotový výrobek zajímavý dopad, který se projevil aţ při výsledném leptání. Pro předběţnou kontrolu byl plát z obou ploch obroušen uhlovou bruskou za pouţití lamelového kotouče zrnitosti 120. Takto obroušený polotovar byl povrchově leptán pro kontrolu 50% vodním roztokem chloridu ţelezitého (FeCl 3 ). Výsledný lept ještě nebyl 33

finálním krokem, ale jiţ se potvrdila domněnka, ţe v polotovaru byl kaz, coţ se projevovalo jiţ při vybrušování vzorů. Obr. 15: Paket po vybroušení vzorů na lícovou stranu s viditelným kazem (Zdroj: archiv autora) Obr. 16: Paket z rubové strany po vybroušení (Zdroj: archiv autora) Po hrubém naleptání se objevil vzor, který bylo v návrhu získat. Plát oceli byl oříznut do přijatelnějšího tvaru, který ovšem zachovával poţadované vzniklé vzory. Konečný lept tak zároveň ukázal deformaci jednotlivých vrstev vzorku, která vznikla při ne zcela rovnoměrném překovávání vybroušených částí. Ořezaný polotovar byl broušen na pásové brusce a postupně byla sniţována hrubost poţitých brusných pásů. Dalším krokem bylo ruční broušení pod olejem brusnými papíry o zrnitosti 180 aţ 1200. Obroušený polotovar byl znovu leptán ve stejném vodném roztoku FeCl 3, jako při předchozím leptání. Materiál byl v lázni máčen asi 20 minut, přičemţ byl asi po pěti minutách otáčen, aby hloubka leptu byla stejnoměrná. Toto se však nepodařilo dosáhnout. Předposledním krokem výroby vzorku bylo odstranění zbylého FeCl 3 vodným roztokem mýdla. Plát oceli pak byl ošetřen pod tekoucí vodou a důkladně otřen dosucha. 34