Кованое железо

Кованое железо

  • 12 06.2018

Термин «кованые железные изделия» часто свободно используется для обозначения декоративных кованых металлоконструкций, в том числе металлоконструкций. Сразу же приходят в голову сложные ворота и перила. Однако не все изделия из кованого железа являются декоративными, а сталь, которая была введена только в 1856 году, представляет собой совершенно другой материал как по форме, так и по производительности.

Ранняя флюгера из кованого железа в
Брэдфорде на Эйвоне, Уилтшир, которая,
как полагают, относится к
началу 17 века

В качестве самой старой формы железа, которую нужно использовать, кованое железо - это материал, который дал название железного века. Архитектурно его значение для крепежей и креплений было установлено задолго до того, как возникла необходимость в ограждениях и декоративных балюстрадах, а некоторые из старейших образцов кованого железа - гвозди и шипы, а также сельскохозяйственные орудия и оружие. Однако его декоративный потенциал также был признан, и некоторые из самых ранних примеров использования материала включают ювелирные изделия.

Многие замечательные примеры средневековых кованых железных изделий сохранились в церквях, домах и других зданиях по всей Британии, включая огромные шарниры из кованого железа, просто украшенные защелки и тяжелые ручки. В улове 17-го века часто привозились задние пластины-фур-де-лис и дикие расцветки из кованого железа на ручках. Другие примеры включают сами окна и флюгеров.

С вступлением Уильяма Оранского и Марии в 1689 году на трон, кованые железные изделия в этой стране подверглись революции не только с точки зрения того, что можно было бы достичь, но и с точки зрения спроса. Волна высококвалифицированных протестантских мастеров последовала за новой монархией в Британию, чтобы избежать религиозных преследований, принося с собой континентальные стили мастерства. Среди них был Жан Тижу, замечательный мастер из кованого железа из Бельгии, чья работа была высоко оценена такими архитекторами, как Рен, и была широко подражана второй волной мастеров, таких как Уильям Эдни и Томас Баквелл. В частности, новые навыки позволили создать великолепные плоские декоративные элементы, такие как ворота и балюстрады. Украшение было очень стилизованным, repoussé . ( Металлоконструкции Repoussé выполнены в трех размерах, забивая тонким листовым металлом, установленным с шагом на обратной стороне.)

Производство и прогнозирование

Чугун, кованое железо, мягкая сталь и нержавеющая сталь являются основными формами железа, используемыми исторически. Из них чугун - единственный, который не подделан. Этот материал имеет зернистую структуру в результате процесса охлаждения, что делает его намного сильнее при сжатии, чем при растяжении. Основное коммерческое производство чугуна началось в конце 18 века.

Самое раннее кованое железо известно как «древесный уголь». Сначала он был подготовлен процессом «прямого восстановления». Железную руду (оксид железа с различными примесями) плавили, нагревая ее древесным углем в небольших печах, называемых «цветущими». Уголь (по существу, углерод) уменьшал оксид железа до железа,3 + 3C → 2Fe + 3CO). Большая часть минеральных примесей или «шлака», в том числе железа силиката, в частности, оставалась в железе. После плавки «цветения» железа были выкованы путем нагревания до красной жары, а затем избивали их в длинные бары. Затем каждый брусок разрезали на более короткие длины, вставляли вместе и переделывали. Процесс можно повторять много раз. При каждой ковки больше шлака удалялось, а остатки мелкого остатка заодно интегрировались с железом, вместе образуя отличительную волокнистую микроструктуру, которая придает кованому железу прочность на растяжение. Полученное железо может быть отличного качества, но это был трудоемкий процесс.

Некоторые из самых ранних кованых
железных ограждений в стране, в
церкви Фарли, Замок Hungerford,
Уилтс. Знакомство c.1449, перила просто
украшены плоскими металлическими
резными головками копья. Извилистая
железная дверь ворот датируется 17 веком

Доменные печи, введенные из Бельгии около 1400, позволили увеличить производство и привели к значительному сокращению примесей. Железную руду сначала плавили древесным углем в доменной печи, как и раньше, производя чугун чугуна. Но затем на втором этапе железо было еще более усовершенствовано путем «обезуглероживания», удаления углерода, перед тем как его подделать.

Дальнейшие улучшения в производстве включали введение тяжелых молотков, установленных на опоре, чтобы избивать цвет расплавленного металла для удаления шлака. Водяные прокатные станы, введенные в конце 16-го века, помогли механизировать процесс ковки; раскаленные решетки проходили между двумя тяжелыми роликами («мельница»), становясь более длинными и тонкими каждый раз. Кокс, модифицированная форма угля, использовался вместо древесного угля Авраамом Дерби в Коалбрукдейле после 1709 года, поскольку поставки древесины для нового древесного угля быстро истощались, и в 1784 году Генри Корт изобрел «пудинг», в котором железная руда и кокс поддерживали отдельно в печи.

К середине 19-го века кованое железо считалось относительно дорогостоящим. Чугун, хотя и слабый в растяжении, был массовым и, следовательно, намного дешевле. Быть отлитыми, формы, которые могли быть произведены, были очень разными, но они были ни в чем не менее красивыми, и для большинства декоративных целей чугун обеспечил более экономичное решение. Для структурных применений чугун заменил кованое железо везде, где грузы были перенесены при сжатии, например колонны, но кованое железо продолжало использоваться при растяжении, например, на крыше консерватории. Затем в 1856 году Генри Бессемер изобрел конвертер Бессемер, который позволил производить сталь дешевле, чем когда-либо прежде. В отличие от кованого железа, сталь не содержит шлака и имеет более высокое содержание углерода, чем луженное железо. В результате это тяжелее и даже лучше в напряжении. К концу 19 века кованое железо находилось в упадке.

Сохранение и ремонт

Потому что металл настолько тяжелый, что он порождает ложное чувство безопасности. Металл часто бывает хрупким, особенно там, где он ослаблен ржавчиной. Повреждения могут быть спрятаны ржавчиной и краской, а суставы наиболее уязвимы, когда вода была втянута капиллярным действием, что при повреждении при ремонте материал может нанести дополнительный ущерб. Кроме того, методы очистки и ремонта, как правило, предназначены для преодоления твердости материала и, как результат, могут привести к чрезвычайно серьезным повреждениям.

Возможно, можно провести мелкий ремонт на месте, но для большинства крупных работ кованое железо должно быть демонтировано и очищено, чтобы в мастерской можно было провести полную оценку его структуры. Там, где железобетон закреплен во влажной каменной кладке, важно, чтобы его удаляли, ремонтировали и фиксировали, так как ржавое железо во много раз увеличивало его первоначальный размер, оказывая огромное давление на окружающую каменную кладку в процессе. К счастью, когда в камень были прикреплены крепления, отверстие обычно заполняли расплавленным свинцом, и его обычно можно удалить, нагревая металл до тех пор, пока не расплавится свинец.

Перед удалением кованого железа (и даже до того, как любая работа будет выполнена над этим или любым другим историческим компонентом), его состояние, дизайн и связь с остальной частью структуры должны быть тщательно записаны и задокументированы - по крайней мере, фотографиями. Запись будет необходима для последующего восстановления компонента и может оказаться неоценимой, если последующий ущерб должен произойти.

Над и внизу справа: кованые железные ворота Уильяма
Эдни (1710) в церкви Святой Марии Редклифф,
Бристоль.Ворота первоначально разделили неф от хора.
Деталь (выше) показывает воротник, соединяющий орнамент
прокрутки. (Фотографии по любезному разрешению
Викария и Церковников СвятойМарии Редклиффа)

Металлические соединения выполнялись либо путем сварки одного куска металла в другой в кузнице, либо с помощью механической фиксации. К ним относились суставы, связанные с вредителями и шипами (ранняя работа в значительной степени зависела от столярных технологий), заклепок и воротников. Заклепка - это, по существу, плоский наконечник, который захватывает два куска металла через середину, а воротники достигают аналогичного результата, плотно обернувшись вокруг двух или более параллельных частей (см. Иллюстрацию). Суставы, которые полагаются на механическое крепление, могут, как представляется, обеспечить простой, обратимый способ демонтажа детали для ремонта. Однако, как только он сломается, очень сложно вернуть сложный объект, такой как ворота, в его первоначальную форму, поэтому по возможности избегать дальнейшего демонтажа.

Очистка

 

Сжатие струй, метод, наиболее часто используемый для удаления краски, может быть очень разрушительным, поскольку он способен удалить не только краску, но и оригинальную «стальную шкалу», внешнюю поверхность железа, образованного в кузнице. По словам Криса Топпа, даже 300-летняя работа, как правило, удерживает 90 процентов от масштаба мельницы, и поскольку это защитная поверхность сама по себе, ее удаление может привести к ускоренному распаду. Его поверхность может также содержать особенности, которые представляют значительный интерес, например, исходные метки файлов, а также материал, предназначенный для внутреннего использования, он сохранит свой оригинальный блеск.

Поэтому удаление краски лучше всего проводить с использованием химических веществ, выбранных в соответствии с типом краски, и необходимости избегать повреждения самого металла. После удаления краски необходимо следить за тем, чтобы любые химические остатки также удалялись или нейтрализовались.

Ржавчина наиболее легко удаляется после применения тепла, поскольку шкала ржавчины не расширяется в той же степени, что и железо, что приводит к тому, что ее рукоятка будет достаточно ослаблена, чтобы она была отмыта.

Ремонт и непрерывные компоненты

Все ремонтные работы лучше всего проводить с использованием тех же материалов и методов, которые использовались первоначально. Тем не менее, ремонт как лужа, так и древесного угля может быть успешно использован с использованием лужаного железа, потому что два материала относительно похожи по своему характеру. Углеродное железо трудно получить, в то время как относительно богатый запас из лужего викторианского железа, например, из викторианской техники, разобранного в последние годы.

Как мягкую, так и нержавеющую сталь можно приварить к кованому железу, и использование наконечников из нержавеющей стали может быть подходящим, когда прокладки, пропитанные влажной кладкой, ржавели. Однако это исключение, и, как правило, сталь не подходит для ремонта кованого железа, потому что свойства двух материалов настолько различны, что влияет как на внешний вид готовой работы, так и на ее производительность. В частности:

 Мягкая сталь более подвержена ржавчине, чем кованое железо.

 Стальные стержни (мягкая или нержавеющая сталь), как правило, используются в стандартных размерах сечений, что приводит к равномерному внешнему виду, которое не имеет характера ранней ручной работы кованых стержней и не соответствует размерам имперской секции прокатного кованого железа.

 Кованое железо обычно скрепляется вместе с использованием сварных соединений с кузницей, причем секции фиксируются вместе на месте. Сталь не сваривается в огне так же легко, как кованое железо, поэтому дуговая сварка обычно используется повсюду. Это приводит к разному дизайну, а также к деталям, которые легко распознаются в большинстве современных работ, выполненных неспециалистами-ремесленниками.

Не всегда удобно приваривать кованые железные изделия в кузнице. При необходимости кованое железо может быть сварено на месте на месте. Из-за волокнистой природы кованого железа наиболее важно, чтобы любой сварной шов простирался до полной глубины материала, чтобы обеспечить подключение всех ламинированных элементов оригинала. Поверхностные сварные швы не имеют прочности, поскольку сварной шов основывается на толщине одного ламината, который часто менее толстый, чем хлопковая нить.

Если требуется дуговая сварка, мягкая стальная проволока или стержни не должны использоваться, поскольку сталь будет корродировать. Требуются либо разнородные металлы, либо нержавеющая проволока или стержень из коррозионностойкого сплава.

Защита

Тщательная защита от погодных условий имеет жизненно важное значение для всех видов железа. При повторной сборке внутренние поверхности соединенных элементов могут быть установлены в современной силиконовой мастике в качестве альтернативы традиционно используемой шпатлевки красного свинца. Все поверхности должны быть тщательно окрашены, при этом следует обратить внимание на нижнюю часть орнамента repoussé. Широкое разнообразие красок доступно для снижения риска ржавления, в том числе красок на основе эпоксидной смолы и красных свинцовых или обогащенных цинком грунтов. Следует также соблюдать осторожность, чтобы избежать попадания влага для влаги, и после окрашивания выемки могут быть заполнены подходящим наполнителем, таким как смола (традиционный раствор) или эпоксидная смола.

Гальванизация, как правило, считается непригодной для исторических фитингов, особенно для тонких и очень детализированных деталей, главным образом потому, что металлообработка должна быть погружена в кислоту до гальванизации. Кислота вытравливает поверхность, нанося вред более уязвимым элементам, особенно там, где они сохраняются в карманах более сложными формами.

Внутренние фитинги иногда защищались маслами или восками. По словам Джона и Никола Ашурста в Техническом руководстве по английскому наследию (см. «Рекомендуемое чтение»). Традиционное лечение кованого железа состояло в том, чтобы очистить, обломочить или рассолить поверхность до тех пор, пока не будут удалены все масштабы и посторонние вещества. Наносили тяжелый слой льняного масла, затем железо нагревали и вытирали наждачной бумагой. Наконец, комбинацию пчелиного воска и отварного льняного масла втирали в поверхность ». В книге также упоминается ряд других альтернативных методов лечения, таких как лампа-черная и гусиная смазка для внутренней обработки железа.

Рекомендуемое чтение

 Джон и Никола Ашурст, Практическое сохранение здания Том 4: Металлы , Техническое руководство по английскому наследию, Техническая пресса Гаувера, Хантс, 1988

 Раймонд Листер, Декоративные кованые изделия в Великобритании , Дэвид и Чарльз, Ньютон Эбботт, 1970