Первые шаги металлургии
Сведения о первых металлургах доступны человечеству благодаря археологам. Доисторическая эпоха дала начало попыткам получить и обработать металл.
В то время на Земле были остатки метеоритов, давших в руки человека первое железо. Постепенно начиналась добыча и обработка золота и меди.
Первым методом обработки стала холодная ковка. Она использовалась чтобы придать железу форму. Первым изделием были детали оружия – острия копий, наконечники для стрел.
Ценный металл также пытались использовать для создания посуды и простых инструментов.
Первым рывком в металлургии стала выплавка стали. Ранние свидетельства об использовании такого подхода датируются XII веком до нашей эры. Тогда сталь плавили в Индии и использовали для этого сыродутные печи. Также подобными средствами пользовались в Анатолии и на Кавказе. Методы были удивительно похожими.
В Африке также пытались плавить железо и ковать его, чтобы создавать оружие. Из-за неспособности древних людей защитить сталь от коррозии, артефакты той эпохи дошли до нас в плохом состоянии, но доказательства все же есть.
Какие металлы стали обрабатывать первыми?
Все начиналось с меди. Человек находил первые месторождения случайно – тогда они находились близко к поверхности.
Еще за 8 тысяч лет до нашей эры человек пытался обработать медные слитки, но не использовал для этого профессиональных методов.
Получалось грубо, но это была лучшая альтернатива кости или заточенному дереву.
Следующим металлом, которое человечество добавило в свою копилку, стала бронза. Это продукт начала обработки металлов, когда их научились плавить и смешивать. Так появилась комбинация олова и меди, часто использующаяся в создании украшений.
Позволить себе такие изделия могли только самые богатые представители общества, но и сегодня реликты часто удивляют ювелиров нестандартным подходом к обработке и изяществом форм.
Считается, что человек не проводил никаких направленных экспериментов чтобы получить бронзу. Она была найдена случайно при смешивании.
Полученный сплав удивил твердостью и удобством в обработке – за счет добавления олова он был намного пластичнее используемых тогда материалов. Рецепт был закреплен, и кузнецы стали использовать его при создании орудий труда.
Изделия не так быстро выходили из строя, как каменные или медные, мало весили.
Первое тысячелетие до нашей эры ознаменовалось наступлением железного века. Уже по названию понятно, что в то время люди открыли для себя метеоритное железо и стали пытаться обработать. Но только в третьем веке до нашей эры этот материал стал применяться массово.
Пришло к тому, что вместо поиска метеоритов, богатых железом, его стали добывать из недр. Металл стал распространенным и большинство его аналогов отошли на второй план.
СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Ковка — древнейший способ обработки металлов давлением. Его появление совпадает с периодом перехода человечества от каменного века к бронзовому. Самородная медь была первым металлом, который вошел в обиход древних народов именно благодаря применению ковки. Освоение способа обработки самородного металла ковкой, неразрывно связано с длительным накоплением человеком навыков и опыта, связанных с изготовлением каменных орудий труда и оружия путем обработки камня «обивкой» каменным же молотом. Самородная медь, которую первобытные люди вначале тоже считали разновидностью камня, при ударах каменного молота не давала характерных для камня (кремень) сколов, а изменяла свою форму и размеры без нарушения сплошности материала. Это замечательное технологическое свойство «нового камня» явилось мощнейшим стимулом добычи самородного металла и использования его человеком. Кроме того, было замечено, что ковка повышает твердость и прочность металла и играет важнейшую роль в создании более эффективных орудий труда и оружия. Ковка была первым и единственным в первое время способом повышения твердости меди.
Современная историческая наука связывает зарождение техники ковки металлов с развитием ранних очагов металлургии в древнейших районах Средней Азии и Ближнего Востока. Такими районами были Анатолия, междуречье Тигра и Евфрата и долина Нила. Время появления и применения некоторых видов и приемов холодной, а затем и горячей ковки относят к VII—VI тыс. до н.э.
В качестве молота вначале применяли обычные куски твердого камня. Первобытный умелец, зажимая камень в руке, наносил им удары по куску самородного или выплавленного из руды металла. Такая примитивная техника ковки сначала существовала, вероятно, у всех древних народов. Затем эволюция этого простейшего способа ковки привела к созданию прообраза современного молота, снабженного рукояткой или молотовищем. Но время появления молота с рукояткой определить пока невозможно. Необходимо лишь отметить, что оба способа сосуществовали в течение Длительного времени, о чем свидетельствуют дошедшие до нас древние настенные росписи и рисунки на саркофагах.
Еще и сегодня приходится удивляться искусству древних египетских кузнецов, в совершенстве владевших техникой получения тонкого листового золота и фольги, толщиной от 0,09 до 0,1 мм и даже более тонких . размеров. Здесь налицо умение кузнецов подбирать для изготовления молотов и наковален твердые и высокопрочные породы каменных материалов, придавать рабочим инструментам определенную форму, ровную и хорошо отполированную поверхность [7]. Примитивная техника ковки металла с помощью каменного молота без ; рукоятки сохранилась до последнего времени у некоторых африканских племен. Зарисовка (рисунок 2) показывает каменную наковальню, на которой производится ковка нагретого железа. В правой руке у кузнеца каменный молот, другой рукой он поддерживает на наковальне железную заготовку. Кузнец работает с подмастерьем, осуществляющим с помощью примитивных воздуходувных мехов подачу воздуха в костер [28, с. 115].
Рисунок 2. — Простейший способ горячей ковки железа
Здесь мы не видим обычных для кузнечного ремесла более позднего времени приспособлений и инструментов — массивной, определенной конфигурации железной наковальни, собственно молота с рукояткой, шарнирных клещей. Их эволюция была длительной и неразрывно связанной с развитием металлургии. Появление молота с рукояткой на первых лорах преследовало цель защитить руку кузнеца от повреждения. Затем было замечено, что эти молоты, обеспечивают получение более сильных. Ударов за счет увеличения на величину длины рукоятки, плеча действия бойка молота (до этого плечо соответствовало длине вытянутой руки). Масса ручных молотов, ограничивалась силой мускулов человека и обычно не превышала 10 кг. Для этих, наиболее тяжелых ручных молотов молотовища изготовлялись длиной до 500—600 мм [28]. Каменные молоты применялись преимущественно для обработки мягких, пластичных металлов — меди, золота, серебра и их сплавов.
Техника ручной ковки удовлетворяла производство до тех пор, пока требовались небольшие по размеру и массе кованые изделия. Под влиянием развития судостроения, военной, строительной и некоторых других отраслей техники, вызвавших потребность на крупные железные якоря, цепи, полосовое и листовое железо, металлообрабатывающие, в том числе кузнечные, производства оснащаются разнообразными механическими устройствами, позволяющими обрабатывать тяжелые заготовки сварочного железа. В XIII-XIV вв. появляются механические молоты, приводимые в действие энергией падающей воды [33, с. 103]. Древнегреческий ученый Герон Александрийский (I в.н.э.), изложивший в своих трудах основные достижения античной механики, описал устройство, при помощи которого двигается рука человека, изображающего бога кузнечного искусства Гефеста. Однако в условиях рабовладельческого способа производства, ни это, ни многие другие механизмы для обработки металла, не нашли практического применения.
С появлением вододействующих механических молотов были созданы предпосылки для дальнейшего развития металлургического и металлообрабатывающего производств. Механические молоты дали возможность обрабатывать крупные крицы железа, изготовлять разнообразные полуфабрикаты и изделия больших габаритов и массы, что в свою очередь, способствовало дальнейшему увеличению размеров металлургических печей — кричных горнов и медеплавильных печей. С созданием вододействующих молотов производительность при ковке кричного железа возросла в 3—4 раза. Так, на ручную ковку крицы массой 30—35 кг и выделку из нее листового железа затрачивалось 12—15 ч. В результате использования вододействующих молотов время на обработку того же количества металла сократилось до 4—6 ч [34, с. 48].
По имеющимся данным, в XIV в. в графстве Марк (Швеция) в железоделательных производствах применялись хвостовые молоты, с помощью которых отковывался полосовой металл. Молот делал около 120 ударов в минуту и обладал массой около 80 кг [34, с. 48]. С этого времени в западноевропейской металлургии распространяется гидравлический двигатель, ставший важным фактором качественного преобразования технологии ковки металлов [35]. Однако широкое распространение вододействующие молоты получили с XV—XVI вв. в период становления и развития мануфактурного производства.
Какими были первые способы металлообработки
Первые орудия для обработки были примитивными. Так первый токарный станок был создан еще за 500 лет до нашей эры. На нем работало два человека.
Один быстро вращал вал, на котором были установлены тиски с зажатой деталью. Второй наносил резьбу. Интересно, что к обработке металла таким способом пришли не сразу.
Изначально токари точили кость и древесину.
Аналогичные средства также находят на территории Египта, Греции и некоторых других стран.
Внешне сильно походил на старые швейные машины с педальным приводом. Когда мастер нажимал на педали ногой, заготовка начинала вращаться. Оставалось только использовать долото для обточки. Так делались первые стержни, используемые в телегах, а также при создании других рабочих инструментов.
Современная металлообработка и ее возможности
До XX века массовое производство изделий из металла было востребовано, преимущественно, в военной промышленности.
Сегодня металлообработка является одной из основных технологий, на которой построена современная цивилизация. Постепенно приоритет смещается в сторону пластика, но без металлообработки невозможно представить ни одну отрасль – все современное оборудование изготовлено из металлов или с их применением.
Основные методы обработки металлов:
- Литьё
- Обработка металлов давлением
- Механическая обработка
- Сварка металлов
Сейчас технологии металлообработки позволяют менять металл до неузнаваемости, получая любые формы и любое количество деталей.
Важные этапы в обработке металла
Человек много думал над тем, как упростить приведение станка в действие. Постепенно от ручного вращения или нажатия ногой на педаль отказались в пользу использования воды.
Вода обеспечивала вращение заготовки с нужной скоростью. Это позволило увеличить количество изделий из стали, которые использовались в повседневной жизни.
В конце XVIII века обработка металла получила наибольшее распространение благодаря промышленной революции. Джон Уилкинсон предложил миру технологию обточки цилиндров, дающую качественный результат.
Основные вехи в развитии металлообработки
В средние века появились машины, работающие за счет падающей воды. Примерно в это же время были изобретены и получили широкое распространение ручные инструменты для обработки металла: пилы, сверла, молотки.
До конца XVIII века, пока не началась промышленная революция, металлообработка велась старыми способами. Но многое стало меняться в 1775 году, когда Джон Уилкинсон изобрел устройство для вытачивания цилиндров — это открытие обеспечило толчок для создания парового двигателя.
Заказывайте оцинковку труб в «Точинвест Цинк»
предлагает заказчикам технологию горячего цинкования труб. Используем современные средства для того, чтобы увеличить продолжительность использования получаемой таким образом продукции.
- Накопленный опыт в цинковании – работаем с 2007 года.
- 3 собственных цеха для горячего цинкования и годовая производственная мощность 120 тысяч тонн в год.
- Точное соответствие требованиям с ГОСТ 9.307-89.
Используем оборудование таких брендов, как EKOMOR и KVK KOERNER.
Вернуться к статьям Поделиться статьей
