Furdancs

A kiadó engedélyével részletekben közöljük Roland Leuschel „Hegesztés, forrasztás, lakatosmunkák” című könyvét. A következő két részben megismerkedünk a lakatosműhelyben használatos fémekkel. Ha nem tudja káros izgalmak nélkül kivárni a könyv végét, rendelje meg a Cser kiadó webáruházában!.

A kézművesmunka manapság elterjedt szabadidős tevékenységgé, sőt szórakozássá vált, amiben egyre több ember leli kikapcsolódási lehetőségét. Így a fém alapanyagok is tág teret nyújtanak az aktív pihenéshez, mert a fémmunkák sok örömöt jelenthetnek egy ügyes kezű barkácsolónak.

Csekély fantáziával és valamelyes ügyességgel, megfelelő segítséggel mindenki kitanulhatja a lakatosmunkák, a hegesztés és forrasztás fortélyait. A fémmegmunkálás hasznosságát és egyúttal művészi hatását mutatjuk be ezeken a képeken.

 Ez a könyv csupán egy részét szeretné, ill. tudja bemutatni annak, hogy milyen lehetőségek szunnyadnak a fémben mint alapanyagban, és egy kis betekintést ad a kihasználásra vonatkozó fogásokról. Persze, az így szerzett tudásunkkal egy hivatásos lakatosmesternek azért még a nyomába sem léphetünk.

A későbbiekben tárgyalt munkaleírások néhány olyan tárgyra vonatkoznak, amelyeket a „gyakorlatlan” kezdő is meg tud csinálni.

A fémfeldolgozás rövid története

A fémfeldolgozás története a Kr. e. 4. évezreddel kezdődik, amikor először készítettek különféle használati tárgyakat vörösrézből. Mintegy 2000 évvel később, a bronzkorszakban más fémekkel kezdték keverni – „ötvözni” – a rezet. Az így előállított bronzok hamarosan szerszámok, fegyverek és ékszerek legfontosabb alapanyagai lettek. Bár a vasérceket is már régóta ismerték, de a „használható” acéllá való feldolgozás módjára ekkor még nem jöttek rá. Csak jóval később, mégpedig a 19. század óta nőtt meg ugrásszerűen a fémek felhasználása a kézművesség és az ipar területén. Manapság az acél – melynek fő alkotója a vas – a leggyakoribb, legolcsóbb és legsokoldalúbb rendelkezésünkre álló fém nyersanyag. A könyvünkben ismertetett példamunkák alapanyaga is szinte kizárólag az acél, és csak elvétve az alumínium, a vörös- és a sárgaréz.

Fém félkész áruk a kereskedelemben

A fémek – a kőhöz, fához, üveghez és műanyaghoz hasonlóan – a kézművesség, és így a barkácsolók alapanyagai közé tartoznak. A különféle nyersanyagok kombinációjával készült tárgyak is nagyon mutatós, elegáns eszközök lehetnek. A fáról úgy tartják, hogy meleget sugároz, szinte „él”, ezzel szemben a fémek viszonylag hideg „műszaki anyagok”. Feldolgozhatóságuk jóval sokoldalúbb, de egyúttal körülményesebb is, mint a fáé.

A fémek felhasználása bizonyos, a tulajdonságaikból nyilvánvalóan adódó területeken – mint a hídépítés, járműgyártás, fegyverkészítés – kívül olyan alkalmazásokban is már régen tért hódított, mint a bútorgyártás, díszítőmunkák és ékszerek készítése. A fémek azok az anyagok (kémiailag elemek), amelyek nehezebbek a víznél, fémesen fénylenek, és az elektromos áramot, valamint a hőt jól vezetik.

A természetben – az olyan nemesfémek kivételével, mint az ezüst, arany és platina – tiszta állapotban nem fordulnak elő. Más elemekkel kapcsolódva, vegyülve, ércek formájában találhatók csak meg. A legismertebb ércek a vasércek, amelyekből az acél készül, valamint a bauxit, az alumínium alapanyaga. A tiszta fémeket különböző technikai eljárásokkal (aprítás, olvasztás, elektrolízis stb.) lehet az érceikből előállítani. A megömlesztett tiszta fémhez végül céltudatosan különféle adalékokat kevernek, miáltal a legkülönbözőbb, megkívánt tulajdonságú ötvözetek hozhatók létre.

A fémeknek számos sajátos tulajdonsága van, amelyek fajtától függően nagyon jellegzetesek. Ilyenek a tömeg, keménység, szilárdság, alakíthatóság, áramvezető képesség, hővezető képesség, fémes felület, csillogás.

A leggyakrabban használt fém az acél, amely – mint azt említettük – vasércből készül. A továbbiakban ezért a fémeket két csoportba osztjuk, a lényegében főleg vasat tartalmazó fémekre (gyakorlatilag acélok és öntöttvasak), és a nemvasfémekre. A kereskedelemben a fémötvözeteket sokféle formában hozzák forgalomba. Így a tovább-feldolgozott „fémek” a legkülönbözőbb kereskedelmi áruk alakjában állnak rendelkezésre az ipar és a kézművesség számára.

Lemezek
Nagy felületű, lapos félkész áruk, vastagságuk 0,1…100 mm. A könynyebb alakíthatóság végett barkácsoló ne használjon a szükségesnél vastagabb lemezt.

Sima, bordázott és lyukasztott lemezeket is lehet kapni a kereskedelemben. Borítások, burkolatok, tárolódobozok, tartályok, és még sok más eszköz készítésére használhatók fel.

Idomacélok, szelvények, szálanyagok
Az idomacélok vagy szelvények hengeres és különféle négyszögletes, ill. egyéb, szabályos keresztmetszetű – „szelvényű” – tömör szálanyagok. Ilyenek a kör- és laposacélok, de a szabványos méretsorozatú I, L, U és T szelvények („profilvasak”) és az egyéb,más alakú, speciálisabb szálanyagok, melyekből például tartószerkezeteket készítenek.

Üreges szelvények
Az üreges szelvények szabad belső keresztmetszettel készülő, csőszerű szálanyagok, amelyeket szabályos körgyűrű alakú (ezek a csövek), négyszögletes (ún. zártszelvények), de a legkülönbözőbb kialakítású, belső merevítőkkel, átkötésekkel ellátott (például a könnyűfém ablakkeretekhez készülő) keresztmetszettel is, általában méretsorozatokban gyártanak.

Az acél – a legelterjedtebb fém

Amikor a vas kifejezést használjuk, gyakorlatilag mindig az acélról van szó, mivel a tiszta vas a mindennapi életben használhatatlan, túlságosan lágy anyag. Csak a megfelelő mennyiségű szén – szakszerűbben karbon (elemi szén) – és egyéb ötvözőanyagok hozzáadásával lesz belőle acél, amely azután a legkülönbözőbb tulajdonságokkal rendelkezik, és számtalan módon dolgozható fel. Évente sok millió tonna acél készül, amelyet a szegtől a vasúti sínig, rengeteg célra használnak.

Az acél, a vas és a karbon ötvözete. Az acél minőségét alapvetően azonban nemcsak a karbontartalom nagysága, hanem a vaskarbid kémiai kötés megléte, ill. milyensége is befolyásolja. Ha a vasötvözet karbontartalma meghaladja a 2 %-ot, akkor az anyag öntésre alkalmas, 1,7 % alatt viszont egy sokkal keményebb anyagot kapunk, ezt nevezzük acélnak. Ez az anyag jól kovácsolható, hegeszthető és reszelhető, fűrészelhető és fúrható, azaz sokféle módon feldolgozható.

Az olvasztott acélnak és felületének megfelelő kezelésével az anyag tulajdonságai – mint pl. a keménység, szilárdság, alakíthatóság és korrózióállóság – jelentősen befolyásolható, ill. kívánság szerint változtatható.

Az acél olcsó nyersanyag, mert alapanyagai – elsősorban a vasércek – a természetben majdnem korlátlanul fellelhetők. A kereskedelem félkész áruként lemezek, szálanyagok és csövek formájában, számtalan méretben és keresztmetszettel forgalmazza, így a barkácsolóknak is rendelkezésére áll.

Az acélgyártás
A folyamat a nyersvas kinyerésével kezdődik. A legfontosabb vasércek
– a mágnesvasérc vagy magnetit (60…70 % vastartalom) Fe3O4;
– a vörösvasérc vagy hematit (30…50 % vastartalom) Fe2O3;
– a barnavasérc vagy limonit (20…50 % vastartalom) Fe2O3;
– a pátvasérc vagy sziderit (30…40 % vastartalom) FeCO3.

Hazánkban nagyon kicsi a vasérckészlet, gazdaságtalanság miatt ennek kitermelése is szünetel. Sőt, a korábban főleg import vasércet feldolgozó vaskohászatot is visszafejlesztette a privatizáció, így az acél ma gyakorlatilag behozatalból származik.

A vasércet föld alatti vagy külszíni fejtésekből nyerik, és kohósítás előtt megfelelően előkészítik. Ilyen eljárás lehet például a pörkölés, amelynek során az érc nedvességtartalma is jelentősen csökken. Az ércből vaskohókban, vagy más néven nagyolvasztókban nyerik ki a nyersvasat. A magas vaskohót vasérccel, koksszal és mészkővel töltik fel, és oxigént szolgáltató, előmelegített levegőt fújtatnak át rajta. A kohó aljában összegyűlő olvadt nyersvasat a tűzálló záródugó áttörésével – ez a „csapolás” – időszakosan kieresztik ún. kokillákba, melyekben 30…40 kg-os tömbökké („vascipó”) szilárdul meg, vagy pedig azonnal további feldolgozásra kerül.

Második lépcsőben az olvadt nyersvasból a különféle mellékanyagokat – mint a szilícium, mangán, foszfor és elsősorban a karbon – eltávolítják, vagy legalábbis csökkentik a mennyiségüket. Ezt a lépést nevezik szélfrissítésnek, ami az ömledékbe oxigén, vagy azzal dúsított levegő bevezetését jelenti. Az így nyert anyag az acél, ami a szabvány szerint utókezelés nélküli, 1,7 %-nál kisebb karbontartalmú kovácsolható (azaz képlékenyen alakítható) vasötvözet.

Az így kapott acélt először nagyméretű tömbökbe, „bugákba” öntik, vagy folyamatos öntés után feldarabolva formálják feldolgozható tuskókká, rudakká. Az elterjedtebb változat a bugába öntés, amelyet a hengerlés folyamata követ. A folyékony acélt többtonnás tömbökbe öntik, majd különféle hőkezelési eljárások után, izzó állapotban hatalmas hengersoron több lépésben áthengerlik. Az acél szerkezete minden áteresztéskor megnyúlik. Így a hengerléssel különböző vastagságú és keresztmetszetű féltermék állítható elő. A választék bőséges, a nagy teherbírású tartószelvényektől a lemezeken át a vékony fóliáig terjed.

Acélfajták
A kohászat a legkülönfélébb acélfajtákat állítja elő. A szakemberek a felhasználás szerint megkülönböztetnek:
– ötvözetlen szerkezeti acélokat (szokták ezeket szénacéloknak is hívni);
– ötvözött szerkezeti acélokat; 
– erősen ötvözött, különleges és szerszámacélokat (nemesacéloknak is hívják);
– öntöttacélokat.

A nemes- és szerszámacélok keménysége, szilárdsága és korrózióállósága kiváló. Ezt elsősorban a króm, a nikkel és a vanádium ötvözőelemeknek köszönhetik. A szerkezeti acélok szinte minden célra felhasználhatók. Jó tulajdonságai révén sok barkácsmunkához is remekül alkalmazhatjuk őket.

Következő részben a nemvasfémeket mutatjuk be

Ha tetszett a bejegyzés, oszd meg ismerőseiddel. Ha nem, akkor is. 
Csatlakozz a Furdancs Facebook-közösségéhez! Nem fogjuk megbánni.