Kovářství

Kovářství je řemeslo zabývající se zpracováním železa, oceli a zřídka i jiných kovů zpravidla za tepla. Praktickou činnost kovářů pak označujeme slovem kování, stejné slovo pak označuje i některé ozdobné stavební prvky takto vyrobené - viz článek kování.

Kovářství patřilo k nejvýznamnějším oborům lidské činnosti, lze říci, že schopnost zpracovávat železnou rudu patří k jednomu ze základních hledisek nahlížení na vyspělost starověkých civilizací. Podle stupně vývoje, lze hodnotit nejen kvalitu zpracování předmětů, ale i množství specializace.

V dnešní době je kovářství ve vyspělých zemích okrajovým a spíše uměleckým řemeslem, díky zániku mnoha oborů, navazuje kovářství dnešní doby ve velké míře na kovářství vesnické, kde kovář dělal veškerou práci s železem za tepla. Ceny kovářských výrobků jsou dnes velmi vysoké a díky nedostatku kovářů mají stoupající tendenci.

Nástroje

Nejdůležitějším nástrojem kováře je kovadlina u které je velmi důležité jednak jaký druh kovadliny kovář používá (v Čechách se nejčastěji využívá kovadlina štýrská) a jednak její osazení. Váha a rozměry jsou různé, ale hlavní kovadlina mívá přes 200 kg a zpravidla se její délka blíží k jednomu metru. U kovadliny je klíčové její osazení, to musí být vodorovné, jinak by se poškozovaly nástroje a kovadliny, navíc by šikmé osazení zvyšovalo pravděpodobnost úrazu. Kovadlina se připevňuje na špalek a to podle výšky kováře, ale tak, aby byla níže než výheň (cca 70 – 90 cm od země). Kontrolu kovadliny provádí kovář lehkým poklepem kladivem na kovadlinu, správně osazená kovadlina bez vnitřních trhlin vydává jasný zvuk. K udržování ohně kovář používá měchy, které byly poháněny ručně nebo šlapáním, nyní existují i elektrické měchy.

Co se týká nářadí, tak je vybavení kovárny různé, podle ambicí kováře. V moderních kovárnách bývají využívány stroje, především frézy a nýtovačky.

Historicky se nářadí ustálilo velmi brzy, základním nástrojem je samozřejmě kladivo, respektive kladiva, za základní kladivo lze považovat jednoruční kladivo (váha bývá mezi 1 - 2 kg s násadou mezi 30 a 40 cm) a dvouruční kladivo jehož váha se pohybuje od 4 do 10 kilogramů s násadou dlouhou až 90 cm. Jednoručním kladivem se dělají drobné práce. Pomocí tohoto kladiva kovář řídí práci pomocníka (tzv. přitloukače), který pracuje s dvouručním kladivem. Na specializované práce se používají různé druhy kladiv, jako jsou sekáče, které se dělí podle určení na sekáče určené k sekání za tepla a za studena.

Dalším velmi důležitým kovářským náčiním jsou kleště, kterých se v kovárnách používá devět hlavních typů, kromě těchto základních typů používá kovář velký počet doplňkových kleští.

Kromě obvyklých nástrojů jako jsou např. pilníky, nalezneme v kovárně i několik dalších pro kovářství typických nástrojů. K prorážení děr se používají různě velké a tvarované průbojníky. Specifickým nástrojem, který je v každé kovárně jsou hřebenovky, jsou to vlastně ocelové desky s otvory, kterými se pěchují hlavy hřebíků. Stejný účel i vzhled má nástroj, který se jmenuje hlavičkář a kterým se pěchují hlavy nýtů.

Specifickými nástroji je pak mnoho druhů utínek, zápustek, zápustkových či rovnacích desek atp.

Suroviny

Prvotním materiálem používaným ke kování bylo meteorické či zemní železo, již v této době se vědělo, že existují značné rozdíly v kvalitě materiálu. Poté co se železo začalo těžit systematicky, byl tento rozdíl znám velmi dobře a projevoval se samozřejmě především v ceně. Během krátké doby byly objeveny slabiny i výhody jednotlivých materiálů, což ovlivnilo jejich další využití.

Nejdůležitější vlastností z hlediska kováře je kujnost materiálu (tvárnost), kujností je myšlena schopnost materiálu trvale měnit tvar, tuto schopnost má samozřejmě každý kovářský materiál, ale záleží na tom, ze jakých podmínek ji získává. Čím je materiál kujnější, tím jsou finální výrobky měkčí. Historicky první kovářské výrobky byly z velmi kujného materiálu, protože kováři ještě nedovedli s ocelí správně pracovat. To vedlo k jejich měkkosti, která srážela jejich cenu. V tomto období byly bronzové výrobky dražší než výrobky ze železa. Kujnější materiál museli používat např. i Keltové na meče, což vedlo k tomu, že se jejich meče ohýbaly, toho v některých bitvách využívali Římané.

Za další, z hlediska kováře, důležité vlastnosti lze považovat tavitelnost (schopnost roztavit materiál) a svařovatelnost, tj. schopnost materiálu se spojit. Nejlépe se svařuje měkká ocel.

Z hlediska výrobků je pak důležitá jeho křehkost a odolnost vůči korozi, stálost, především pak pevnost (tj. odpor proti porušení ohýbáním, atp.), tvrdost (tj. odpor proti pronikání cizího předmětu) a houževnatost (tj. odolnost proti působení síly, např. ohýbání).

Po drtivou většinu kovářské historie byla známa a využívána především uhlíkatá ocel, legovaná ocel byla objevena teprve nedávno, proto do historie a vývoje kovářství nijak nepromluvila.

Použití jednotlivých druhů oceli

O vlastnostech oceli rozhoduje především obsah uhlíku. Vyšší obsah uhlíku zvyšuje pevnost, ale i lámavost a křehkost finálního výrobku. Navíc se s množstvím uhlíku zhoršuje svařitelnost a snižují se možnosti obrábění. Z dalších prvků které se významným způsobem podílejí na vlastnostech výsledného výrobku lze jmenovat především síru, fosfor, mangan, nikl a křemík.

Železo a měkká konstrukční ocel nejsou kalitelné, ale jsou velmi houževnaté, proto je kováři využívali především na výrobu kování, skoby, atp. Uhlíkaté ocele lze kalit, proto se využívaly výrobu nástrojů.

Druhy paliv

V kovárnách se dříve používalo výhradně dřevěné uhlí, které má vynikající vlastnosti a výhřevnost do osmi tisíc kcal. Velkou výhodou je dokonalé spalování, které je čisté (prakticky bez síry). Nevýhodou je rychlé hoření a v dnešní době vyšší cena. Dnes se pro vyšší cenu využívá velmi málo a to především na malé předměty z velmi kvalitní ocele.

V současnosti se v kovárnách nejčastěji používá kamenné kovářské uhlí, toto uhlí má výhřevnost do šesti tisíc kcal. Výhodou je především příznivější cena. Toto uhlí se na výheň přikládá mokré, při hoření se spéká čímž chrání ohřívaný materiál před ochlazením. Nevýhodou je značný obsah síry, nižší výhřevnost a tvorba odpadní škváry. Pokud je potřeba dosáhnout nižšího obsahu síry je uhlí nutno propírat.

Na větší práce lze využít i koks, který má výhřevnost do 7300 kcal a nevytváří škváru, ale jeho způsob hoření není pro kovářskou práci příliš výhodný. Výhodou je pouze cena.

Ve 20. století se začala využívat i celá řada moderních paliv jako je elektřina, nafta, či svítiplyn, atp. Nevýhodou je, že na takové vytápění nejsou starší kovárny zařízeny a navíc dochází k jinému hoření, což je na výsledných produktech poznat.

Pomocné prostředky

V kovárnách je potřeba značné množství vody, která se používá především ke kalení, kvalita a složení vody mají na finální produkt velký vliv. Ke kalení se nejlépe hodí voda, která již byla ke kalení několikrát použita, proto je prováděno tzv. zakalování vody.Voda je dále využívána k chlazení nástrojů a ke skrápění ohně.

Mezi pomocné prostředky lze dále řadit mnoho druhů cementačních prášků, kalících prostředků a svářecích přípravků.

Odpad

V kovárnách vzniká značné množství odpadu, který je označován jako kovářská struska. Tu tvoří popel a zbytky paliva a tzv. okuje (odpadlé kousky materiálu). Okuje a zbytky paliva se spékají do škvárovité hmoty.

Kovářská práce

Při tepelném zpracování zůstává neměnný tvar, mění se pouze struktura zpracovávaného materiálu. Nedochází tedy k roztavení oceli, to vede k tomu, že kovář pracuje s polotovarem. Vlastní kovářská práce začíná ohřátím materiálu ve výhni. Přičemž platí několik základních pravidel, materiál se do rozžhaveného paliva dává tak, aby nedocházelo k ochlazení přiváděným vzduchem (tzn. nesmí být moc hluboko), protože jinak by docházelo k oxidaci železa a spalování uhlíku. U předmětů, které budou mít ostří se materiál vkládá tak, aby strana s ostřím byla otočena směrem od vzduchu.

V moderních kovárnách existují možnosti jak pomocí přístrojů určit teplotu. Dříve a nyní i v malých kovárnách se teplota určuje podle zabarvení, tvaru jisker atp. Zhruba při 600 °C začínají kovy svítit a zbarví se do čevenohněda, tato barva při překročení 650 °C přechází do červené. Červené zabarvení má kov poměrně dlouho, ale jeho odstíny se výrazně mění. Při teplotě přes 860 °C začíná kov žloutnout, aby přes několik odstínů žluté při teplotě nad 1250 °C postupně zbělel. Počáteční teplota kdy začíná být železo či ocel tvárná je závislá na kvalitě materiálu, obecně lze říci, že se jedná o teploty od 700 °C. Teplota kdy materiál začíná být tvárný je označována jako konečná kovací teplota. V závislosti na tom co kovář zamýšlí s materiálem dělat, může materiál zahřívat až na tzv. počáteční kovací teplotu, která je u většiny ocelí kolem 1200 °C. Doba zahřátí na kovací teplotu je závislá na kvalitě a velikosti kovaného materiálu (pro představu lze říci, že v klasické venkovské kovárně trvá zahřátí 18 mm silné ocelové kulatiny na 1100 °C cca 4 minuty). Odhad ohřátí ocele je poměrně složitý a musí být i relativně přesný, neboť pokud dojde k nedokonalému ohřevu, není ocel dostatečně tvárná, nebo je tvárný pouze povrch, ale jádro předmětu má nižší teplotu, to způsobí vnitřní pnutí, které vytvoří neviditelné trhlinky, čímž se sníží kvalita výsledného výrobku. V opačném případě může dojít k přehřátí oceli, což způsobí oduhličení oceli na povrchu a výrobek ztrácí svoji pevnost.

Přehřátí oceli lze částečně spravit překováním výrobku na teplotě o trochu (cca 20 – 40 °C) nižší teplotě než je počáteční kovací teplota. Oduhličení lze napravit žíháním. Extrémní formou přehřátí je tzv. spálení, tj. stav kdy dojde k okysličení nejen povrchu, ale i jádra materiálu, ocel se pak při vyndání z výhně rozpadá, taková ocel je pak již nepoužitelná.

Někdy je cílem zahřát výrobek pouze na konečnou kovací teplotu či lehce nad a udělat pouze úpravy tvaru a poté lze výrobek po vychladnutí bez dalších postupů používat (např. pohrabáč) u jiných výrobků je cílem zahřátí na počáteční kovací teplotu (či teplotu jí blízkou) čímž dochází k překrystalizaci a tím ke změně vlastností. To je samozřejmě doprovázeno dalšími pracovními postupy jako je kalení, atp.