الحدادة

تستخدم الأفران عادةً الفحم الحجري أو فحم الكوك الصناعي أو الفحم النباتي كوقود لتسخين المعادن. وقد تنوعت تصاميم هذه الأفران عبر الزمن، ولكن سواء كان الوقود فحمًا أو فحم كوك أو فحم نباتي، فقد ظل التصميم الأساسي كما هو. ^{[ 1 ]}

يُعدّ هذا النوع من الأفران بمثابة موقد أو مدفأة مصممة للتحكم في النار، بحيث يمكن تحويل المعدن المُضاف إليها إلى حالة قابلة للطرق أو لإحداث تأثيرات معدنية أخرى (مثل التصليد والتلدين والتطبيع ) . ويتم التحكم في نار هذا النوع من الأفران بثلاث طرق: ^{[ 2 ]} كمية الهواء، وحجم الوقود، وشكل الوقود/النار.

على مدى آلاف السنين من الحدادة، تطورت هذه الأجهزة بشكل أو بآخر لتصبح السمات الأساسية لهذا النوع من الحدادة: ^{[ 3 ]}

• أنبوب النفخ - أنبوب يمكن من خلاله دفع الهواء إلى النار
• المنفاخ أو المروحة - وسيلة لدفع الهواء إلى داخل فوهة النفخ
• الموقد - مكان يمكن فيه احتواء الوقود المشتعل فوق فتحة النفخ أو مقابلها. تقليديًا، كانت المواقد تُبنى من الطوب اللبن ( الأدوبي )، أو الطوب المحروق، أو الحجر، أو لاحقًا من الحديد.

أثناء التشغيل، يُوضع الوقود في الموقد أو عليه ويُشعل. يقوم مصدر للهواء المتحرك، مثل المروحة أو المنفاخ، بإدخال هواء إضافي إلى النار عبر فتحة النفخ. مع وجود هواء إضافي، تستهلك النار الوقود بشكل أسرع وتحترق بدرجة حرارة أعلى (وأنظف - يمكن اعتبار الدخان وقودًا محتملاً متسربًا).

يقوم الحداد بموازنة الوقود والهواء في النار بما يتناسب مع أنواع معينة من العمل. وغالبًا ما يتضمن ذلك تعديل شكل النار والحفاظ عليه.

في فرن فحم نموذجي، توضع وعاءة احتراق في وسط موقد مسطح. يدخل أنبوب النفخ إلى وعاءة الاحتراق من الأسفل. أثناء التشغيل، يكون قلب النار الساخن عبارة عن كرة من فحم الكوك المحترق داخل وعاءة الاحتراق وفوقها. يحيط بقلب النار طبقة من فحم الكوك الساخن غير المحترق. تحيط بفحم الكوك غير المحترق طبقة انتقالية من الفحم تتحول إلى فحم كوك بفعل حرارة النار. يحيط بكل ذلك حلقة أو طبقة على شكل حدوة حصان من الفحم الخام، تُحفظ عادةً رطبة ومضغوطة بإحكام للحفاظ على شكل قلب النار ولمنع احتراق الفحم مباشرةً، بحيث يتحول إلى فحم كوك أولاً.

إذا لزم الأمر إشعال نار أكبر، يزيد الحداد من تدفق الهواء إلى النار، بالإضافة إلى تغذية قلب فحم الكوك وتعميقه. كما يستطيع الحداد تعديل طول وعرض النار في هذا الفرن لاستيعاب أشكال القطع المختلفة.

يتمثل الاختلاف الرئيسي عن الفرن والنار الموصوفين للتو في " الارتداد العكسي " حيث لا يوجد وعاء نار، ويدخل أنبوب النفخ إلى الموقد أفقيًا من الجدار الخلفي.

يمكن حرق فحم الكوك والفحم النباتي في نفس الأفران التي تستخدم الفحم، ولكن نظرًا لعدم وجود حاجة لتحويل الوقود الخام في قلب النار (كما هو الحال مع الفحم)، يتم التعامل مع النار بشكل مختلف.

لقد ساهم الحدادون الأفراد والتطبيقات المتخصصة في تطوير مجموعة متنوعة من الأفران من هذا النوع، بدءًا من فرن الفحم الموصوف أعلاه وصولًا إلى الإنشاءات الأبسط التي تتكون من حفرة في الأرض مع أنبوب يؤدي إليها.

تستخدم أفران الحدادة الغازية عادةً البروبان أو الغاز الطبيعي كوقود. يعتمد أحد التصاميم الشائعة والفعّالة على حجرة حدادة أسطوانية الشكل وأنبوب احتراق مُثبّت بزاوية قائمة على جسم الفرن. تُبطّن الحجرة عادةً بمواد حرارية ، مثل السيراميك الحراري الصلب القابل للصب أو بطانية حرارية سيراميكية ناعمة (مثل الصوف المعدني ). يمزج الموقد الوقود والهواء، ثم يُشعل عند طرفه البارز قليلاً داخل بطانة الحجرة. يمكن زيادة ضغط الهواء، وبالتالي الحرارة، باستخدام منفاخ ميكانيكي أو بالاستفادة من تأثير فنتوري .

تختلف أفران الغاز في الحجم والتصميم، من الأفران الكبيرة التي تستخدم موقدًا ضخمًا مع منفاخ أو عدة مواقد تعمل بالهواء المضغوط، إلى الأفران المصنوعة من علبة قهوة باستخدام موقد بروبان بسيط ورخيص . بل يمكن نحت فرن صغير من قطعة واحدة من الطوب الحراري الناعم .

تتمثل الميزة الأساسية لفرن الغاز في سهولة استخدامه، خاصةً للمبتدئين. فهو بسيط التشغيل مقارنةً بأفران الفحم، كما أن النار الناتجة عنه نظيفة ومستقرة. إلا أنه أقل تنوعًا، إذ لا يمكن تعديل شكل النار لتناسب القطع الكبيرة أو ذات الأشكال غير المعتادة. كما يصعب تسخين جزء صغير من القطعة. ومن المفاهيم الخاطئة الشائعة أن أفران الغاز لا تُنتج حرارة كافية للحام ، ولكن في الواقع، يكون فرن الغاز المصمم جيدًا ساخنًا بما يكفي لأي مهمة.

مصنع التكرير هو مطحنة تعمل بالطاقة المائية حيث يتم تكرير الحديد الزهر إلى حديد مطاوع .

تُستخدم السندان كطاولة عمل للحداد ، حيث يُشكّل المعدن المراد صقله. قد تبدو السندان ضخمة وثقيلة، لكنها في الواقع أداة دقيقة الصنع، مصممة بعناية لتناسب احتياجات الحداد. تُصنع السندان من الحديد الزهر أو المطاوع، مع وجه من فولاذ الأدوات ملحوم عليها ، أو من قطعة واحدة من فولاذ الأدوات الزهر أو المطاوع. بعض السندان مصنوعة من الحديد الزهر فقط، بدون وجه من فولاذ الأدوات. هذه ليست سندانًا حقيقية، ولن تصلح للحداد لأنها لينة جدًا. يُطلق على سندان الحديد الزهر عادةً اسم "ASO" أو "جسم على شكل سندان". الغرض من وجه فولاذ الأدوات على السندان هو توفير ما يُسمى "الارتداد"، بالإضافة إلى صلابته ومقاومته للانبعاج بسهولة من ضربات المطرقة غير الدقيقة. يُقصد بالارتداد أن السندان يعكس جزءًا من قوة ضربات مطرقة الحداد على المعدن، مما يُحرك كمية أكبر من المعدن دفعة واحدة مقارنةً بعدم وجود ارتداد. يمكن للسندان الجيد أن يعكس ما بين 50% إلى 99% من الطاقة إلى قطعة العمل. سطحه العلوي المسطح، المسمى "الوجه"، مصقولٌ للغاية ويحتوي عادةً على فتحتين (لكن قد يزيد أو يقل عددهما حسب التصميم). تُسمى الفتحة المربعة "فتحة هاردي"، وهي المكان الذي يُركّب فيه ساق أداة هاردي المربعة. توجد أنواع عديدة من أدوات هاردي. أما الفتحة الأصغر فتُسمى "فتحة بريتشل"، وتُستخدم كدعامة عند ثقب المعادن الساخنة، أو لحمل أدوات مشابهة لأداة هاردي، ولكنها تتطلب القدرة على الدوران بزاوية 360 درجة، مثل أداة التثبيت عندما لا تستطيع كماشة الحداد تثبيت قطعة العمل بإحكام كافٍ. يوجد أحيانًا في مقدمة السندان "قرن" يُستخدم لثني الفولاذ وسحبه، والعديد من المهام الأخرى. بين قرن السندان وسطحه، توجد عادةً مساحة صغيرة تُسمى "الدرجة" أو "طاولة القطع". تُستخدم هذه المساحة لقطع الفولاذ الساخن أو البارد باستخدام الأزاميل وأدوات القطع الساخنة دون إتلاف سطح السندان. فالعلامات الموجودة على السطح تُسبب عيوبًا في عمل الحداد.

تُستخدم أنواع عديدة من المطارق في ورش الحدادة، وسنذكر هنا بعضًا من الأنواع الشائعة فقط. تتفاوت المطارق في شكلها ووزنها، من نصف أونصة إلى ما يقارب 30 رطلاً، وذلك بحسب نوع العمل الذي تُنجز به.

1. مطرقة يدوية - يستخدمها الحداد .
   • مطرقة ذات رأس كروي
   • مطرقة ذات رأس متقاطع
   • مطرقة ذات رأس مستقيم
   • مطرقة التدوير
2. مطرقة ثقيلة - يستخدمها الضارب .

تُصنع الأزاميل من الفولاذ عالي الكربون . تُقسّى وتُخفّف حدّة القطع، بينما يبقى الرأس لينًا حتى لا يتشقق عند الطرق. يوجد نوعان من الأزاميل: الأزاميل الساخنة والأزاميل الباردة. يُستخدم الإزميل البارد لقطع المعادن الباردة، بينما يُستخدم الإزميل الساخن لقطع المعادن الساخنة. عادةً ما تكون الأزاميل الساخنة أرق، ولذلك لا يمكن استبدالها بالأزاميل الباردة. كما يقوم العديد من الحدادين بتصميم الأزاميل بمقبض ملتوي بسيط يُشبه المطرقة، مما يسمح باستخدامها من مسافة أبعد عن المعادن الساخنة. تُعدّ الأزاميل أدوات بالغة الأهمية، وتوجد في جميع أنحاء العالم. ^{[ 4 ]}

يستخدم الحدادون الملاقط لتثبيت المعادن الساخنة بإحكام. يصنع الحدادون فوهات الملاقط بأشكال متنوعة لتناسب إمساك مختلف أشكال المعادن . ليس من النادر أن يمتلك الحداد عشرين زوجًا أو أكثر من الملاقط؛ فتقليديًا، يبدأ الحداد بتكوين مجموعته خلال فترة التدريب المهني. تتوفر أنواع مختلفة من الملاقط في السوق، منها: (1) الملاقط المسطحة، (2) ملاقط المسامير أو الحلقات، (3) الملاقط ذات الشفة المستقيمة والمخددة، (4) ملاقط الجاد.

أدوات التشكيل هي أدوات ذات أشكال مختلفة تُستخدم لعمل الأخاديد أو التجاويف. غالبًا ما تُستخدم في أزواج، حيث تحتوي أداة التشكيل السفلية على ساق مربعة تتناسب مع فتحة السندان، بينما تحتوي أداة التشكيل العلوية على مقبض. توضع قطعة العمل على أداة التشكيل السفلية، ثم توضع أداة التشكيل العلوية فوقها ويُطرق عليها بالمطرقة. تُستخدم أداة التشكيل العلوية أيضًا لتشطيب الزوايا الدائرية ولتمديد أو فرد المعدن.

أداة هاردي هي أداة ذات ساق مربعة الشكل تُركّب في فتحة هاردي. توجد أنواع عديدة من أدوات هاردي، منها أداة القطع الساخن المستخدمة لقطع المعادن الساخنة على السندان، وأداة التشكيل المستخدمة لسحب المعادن وصنع الأخاديد، وقوالب الثني، وغيرها الكثير.

حوض التبريد هو عادةً وعاء كبير مملوء بالماء يستخدمه الحداد لتبريد المعدن الساخن. يُستخدم حوض التبريد بشكل أساسي لتبريد أجزاء من القطعة أثناء التشكيل (لحمايتها، أو لمنع انتشار المعدن في منطقة معينة، مثلاً، بسبب ضربات المطرقة القريبة)؛ ولتقوية الفولاذ؛ ولتشغيل فرن يعمل بالفحم أو الفحم النباتي؛ وببساطة لتبريد القطعة بسرعة لتسهيل فحصها. في صناعة السيوف والأدوات، يُستبدل المصطلح عادةً بـ "خزان التبريد" لأن الزيت أو المحلول الملحي يُستخدم لتبريد المعدن. يُعتقد أن مصطلح "التبريد" مشتق من كلمة "إخماد"، كما في إخماد الحرارة.

التشكيل بالدق هو عملية تُستخدم لتشكيل المعادن إلى أشكال معقدة عن طريق إسقاط مطرقة ثقيلة مزودة بقالب على وجهها على قطعة العمل. ^{[ 5 ]}