Наиболее  древние образцы проволоки изготовлены  либо ковкой, либо разрезкой кованого листового металла [7]. На использование в Древнем Египте волоченой проволоки указывают Г. Шефер, Е. Фонтеней и Г. Меллер [42—44]. Представляют интерес находки проволоки в пирамидах Саккары (Египет, 2900 лет до н.э.), коллекции которой хранятся в Берлинском музее. В диадеме использована тонкая золотая проволока диаметром 0,25— 0,30 мм, свитая в спираль диаметром около 2,38 мм. Считают, что проволока изготовлена волочением [3]. На Европейском континенте ранние очаги металлообработки существовали в древней Греции и Италии. Археологические раскопки древнегреческого города Микены показали, что грекам в VIII в. до н.э. была известна техника производства проволоки волочением.

       Волоченая проволока применялась не только для украшений и предметов роскоши. Представляют интерес находки совершенно новой для того времени проволочной продукции — проволочных тросов. Два из известных нам ранних образцов бронзовых тросов относятся к VIII и V вв. до н.э. Установлено, что в IV в. до н.э. с проволочными тросами были знакомы китайские ремесленники [3]. Появление проволочных тросов свидетельствует о расширении сферы потребления проволоки, т.е. об использовании ее и в технике. По всей вероятности, тросы применялись в строительных работах для поднятия или перемещения тяжестей.

       Высокий уровень металлообработки в Греции и Римской империи оказал влияние  на соседние страны Западной Европы. В  первых веках нашей эры в Западной Европе, вступившей на путь феодального  развития, образовались новые районы высокоразвитого металлообрабатывающего и ювелирного производства [48].

       Установлено, что наиболее ранние образцы проволоки изготовлены ковкой. Как правило, поверхность такой проволоки неровная, форма и площадь ее поперечного сечения по длине неодинаковая. Попытки облегчить кропотливый и тяжелый труд, желание производить более изящную и тонкую проволоку привели к тому, что постепенно (к IV тыс. до н.э.) был выработан новый способ обработки проволоки. Для сглаживания неровностей, калибрования и уплотнения проволоки, ее стали проталкивать через отверстия в твердых материалах. Образцы такой проволоки из золота, датируемые IV тыс. до н.э., найдены в Египте. Впоследствии эта операция полирования и выравнивания поверхности проволоки развивалась в волочение. Считают, что в самом примитивном виде способ волочения начали применять в древнейший период (еще до появления металлических орудий) для отделки стержней дротиков и гарпунов. Стержни изготовляли из сырого дерева и затем калибровали протаскиванием (волочением) через костяные выпрямители..

       Можно предположить, что в дальнейшем аналогичное  калибрование стали применять и  к кованым пруткам из цветных  металлов, используя деревянные калибры. В результате такой протяжки можно  было сделать поверхность прутка гладкой и полированной. Подобные калибры изготовляли, вероятно, из твердых деревянных досок путем выжигания в них конических отверстий. Если дерево было твердым и отверстие калибра несколько меньшим, чем диаметр прутка, то пруток, неоднократно протянутый через отверстие, делался тоньше, удлиняясь. Таким образом, происходило волочение. Дерево, обладающее низкой стойкостью на истирание, впоследствии было заменено другими, более прочными материалами, например кремнем.

       Волочильный камень из Наохваму — одна из известных нам находок волочильного инструмента древнего периода. Волока представляет собой плоский камень из яшмы с несколькими отверстиями. Внутренняя форма отверстия напоминает современный глазок для волочения проволоки — два перевернутых усеченных конуса[48, с. 18].

       Огромным  шагом вперед в развитии техники  волочения было использование более  эффективного железного (стального) волочильного инструмента. Наиболее древними экспонатами  могут служить две металлические  волочильные доски, найденные в  одном из финикийских поселений, возраст которых насчитывает 2000 лет [48, с. 20]. Приведенные сведения о  железных волоках, вероятно, не исключают  более раннего применения железа для изготовления волочильного инструмента.

       Наиболее  простое приспособление для протяжки проволоки состояло из волоки, которую прикрепляли к опоре, и инструмента (клещей) для захватывания заостренного конца проволоки. Простейший способ ручного волочения сохранился до последнего времени у одного из негритянских племен Танганьики. Приспособление состоит из врытого в землю столбика высотой 600 мм и диаметром 70 мм. В верхней части столбика сделаны вертикальный вырез и глубокая выемка для волоки. Высота волоки 8 мм. Можно предположить, что подобные приспособления для волочения проволоки применялись у народов Африки и в древности. Приведенные данные показывают, что уровень техники изготовления инструмента, например в X в., мог обеспечить волочильное производство качественными стальными досками, пригодными для волочения не только цветных и благородных металлов, но и железа.

       В X—XIII вв. волочение проволоки было важной отраслью металлообрабатывающего производства в Западной Европе. Здесь в это время создаются цеховые объединения волочильщиков проволоки. Продукция этих цехов — медная, бронзовая и железная. Проволока шла для изготовления предметов быта: иголок, булавок, заклепок, гвоздей, кардных щеток и т.п.

       В простейших волочильных приспособлениях  далекого прошлого усилие волочения  передавалось непосредственно мускулами  рук человека. Впоследствии этот способ был несколько усовершенствован благодаря применению так называемого волочильного приспособления с качающимся сиденьем (рисунок 2).

       Рисунок 2. - Волочение проволоки на приспособлении с качающимся сиденьем

       До  нас дошло старинное изображение  такого волочильного устройства, Датированное 1418 г. Мастер сидел на доске, подвешенной  на двух канатах. Устройство напоминало качели. Волочильная доска забивалась в пень, клещи привязывались к  поясу мастера, который при наклонении вперед захватывал клещами заостренный  конец проволоки, продетый в волочильное отверстие, а затем, упираясь ногами в пень, откачивался назад. Заодно Уклонение протягивался кусок проволоки длиной около 0,3 м. Повторяя подобные движения несколько раз, волочильщик протягивал весь отрезок проволоки. Таким же образом проволока пропускалась через меньшие отверстия, пока не доводилась до требуемой тонкости.

       Ручной  рычажно-клещевой станок представлял собой наклонный деревянный стол, к которому крепилась волочильная доска. Перед ней на металлической плите располагались клещи, соединенные с малым плечом рычага. Свободное плечо рычага служило рукояткой, на которую волочильщик действовал мускульной силой и собственным весом, отчего малое плечо отклонялось, увлекая за собой клещи с проволокой. Крупный шаг вперед в технике волочения был сделан в результате создания волочильных устройств с вращательным движением тягового устройства.

       Появление первых волочильных станков с  вращательным движением рабочего механизма  зарубежные историки относят к XIV в. и связывают их изобретение с  именем Рудольфа (Германия). Однако как показали исследования советских ученых, волочение проволоки на аналогичных станках было известно значительно раньше. Мастера-ювелиры Киевской Руси еще в X в. применяли для волочения толстой проволоки из цветных металлов специальное устройство — волочильную скамью, позволившую получать длинные отрезки медной проволоки.

       На  одном конце такой скамьи [50—51] находилась волока, а на другом — деревянный ворот с ремнем или веревкой. К ремню через кольцо прикреплялись клещи, которыми захватывался конец заготовки. При вращении ворота ремень наматывался на его вал (барабан), увлекая за собой клещи с протягиваемой проволокой.

       С середины XIV в. в западноевропейском проволочном производстве наметились крупные качественные сдвиги, связанные  с использованием Для привода волочильных станков вододействующих энергетических установок и механизацией наиболее трудоемких технологических операций. Однако в условиях феодального способа производства процесс технического совершенствования шел медленно и коснулся лишь единичных предприятий. Глубокие преобразования в технике волочения металлов произошли позже, в период развития и становления мануфактур. 

РАЗВИТИЕ  ТЕХНИКИ ОБРАБОТКИ  МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ  В ПЕРИОД МАНУФАКТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА (XVII.-конец XVIII в.)

КАЧЕСТВЕННЫЕ  ИЗМЕНЕНИЯ В МЕТАЛЛУРГИИ  И МЕТАЛЛООБРАБОТКЕ

       Характерная особенность рассматриваемого периода — распространение во многих странах Европы мануфактурных предприятий. Их возникновение было связано с ростом ремесла, товарного производства, обусловивших дифференциацию мелких товаропроизводителей, появление мастерских с наемными рабочими.

       Мануфактура привела к значительному повышению производительности общественного труда и создала предпосылки для развития крупного машинного производства. С мануфактурой связано техническое развитие производства на основе усовершенствования орудий труда, специализации инструмента, применения вспомогательных механизмов и водяной энергии [1].

       Металлургические  и металлообрабатывающие мануфактуры XVII и особенно XVIII вв. использовали в  производстве весь арсенал традиционных и новых способов и процессов получения и обработки металлов. Непрерывно возраставшая потребность в металле стимулировала совершествование технологического оборудования и механизмов, что способствовало повышению мощностей и производительности металлургических агрегатов и машин. Большие изменения произошли в доменном и кричном производствах.

       Из  анализа развития двух отраслей мануфактурной промышленности — железоделательной и золотоканительной — не трудно заметить, что первая, игравшая важнейшую хозяйственно-экономическую роль в жизни общества, находилась на более высоком техническом уровне. Она постоянно была в поле зрения изобретателей, мастеров-новаторов и торгово-промышленных кругов. Именно чугуноплавильные и железоделательные заводы с их специфическим крупномасштабным производством, тяжеловесными слитками и поковками стимулировали развитие технологии, создание новых машин и использование вододействующих двигателей. На примере развития мануфактур отчетливо прослеживаются истоки механизации в черной металлургии, в частности в области разрешения проблемы передачи энергии от двигателя к рабочим машинам. К их числу относятся широко распространенные на металлургических заводах вододействующие молоты, волочильные станы и другие виды оборудования, позволившие решить ряд проблем, связанных с передачей энергетических и трудовых функций человека машине, революционизировать производство.

       В процессе развития металлургических мануфактур непрерывно совершенствовалась техника и технология, шли поиски новых способов отработки металлов. Детищем мануфактуры был прокатный стан, появившийся в производстве в XVI в., намного расширивший возможности металлургической технологии, а также винтовой чеканочный пресс и ряд других технических средств, принятых в XV-XVIII вв. на вооружение в различных металлургических и металлообрабатывающих производствах.

       Наиболее  динамично и углубленно шел процесс  технического развития на монетных дворах, что обусловливалось чисто государственной  функцией денег и их огромной ролью  в общественно-экономической жизни  любого государства. Поэтому все  последние технические изобретения, касающиеся металлообработки, в том числе обработки металлов давлением, быстро становились достоянием монетных дворов. К числу новых видов оборудования относятся прокатные станы, обеспечивающие прокатываемой заготовке гладкую поверхность, равномерную толщину листа или полосы, строго определенные по всей длине геометрические размеры изделия. Именно этим объяснялось внимание к прокатным станам (вальцам), которые начали внедряться на некоторых европейских монетных дворах. Столь же успешным было широкое использование в монетном производстве винтовых чеканочных прессов, позволивших начать механическую чеканку монеты.

       Следует подчеркнуть, что при изготовлении рабочих инструментов для пластического формоизменения металлов использовались различные виды материалов, в том числе: высокоуглеродистые литые стали; специальные композиционные металлические материалы, состоящие из слоя высокоуглеродистой литой стали и слоя (основного) сварочного железа, прочно соединенные друг с другом в горячем состоянии ковкой; обычные малоуглеродистые стали (сварочное железо), упрочненные цементацией.

ТЕХНИКА ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

       Прокатка  металлов принадлежит к крупнейшим техническим достижениям рассматриваемого периода. Сущность способа прокатки состоит в обжатии металла  между вращающимися валками, придающими изделию требуемую форму и  размеры.

       Появление прокатки не было случайным, а обусловливалось потребностью производства в равномерных по толщине металлических листах.

       До XVI в. единственным доступным способом получения листов была свободная  ковка, которую применяли в листобойном  деле еще античные и особенно средневековые  кузнецы. Однако достигнуть ковкой строго определенной толщины листа по всей его площади было нелегко. Эту  серьезную техническую проблему удалось успешно разрешить применением  прокатного стана с плоскими валками.