Goo・ちょき・パーで、なに作ろう!

定年退職してしまいましたが、再任用でまだまだ老後の蓄えをしなくてはなりません。それでも悔いのない人生にしたいと思います。

折れた刃からの刃物づくり編(No4)

2019年02月20日 01時17分49秒 | Weblog

2019年2月中旬

曲がった刀身の歪(ヒズミ)取りの工程で、刀身が折れるハプニングにもめげず
写真左の刀身から、2本の刃物を作った報告です。



折れた先の刃は未だ40cmもありましたので、刃側から中子を切り出すことにしました。
厚さ1mm足らずの薄いディスクグラインダーで切断しました。
この火花を見るのも楽しみです
それはなぜか
火花による炭素含量判別




やや中子の幅が狭く、湾曲もしていますが、こんな感じでちゃんとした刃物の体になりました。



鋭い断面ですので、グラインダーで面取りをしました。



中子の切り出しで出た小さな刃の部分も、それからさらに中子を切り出し、(肥後の守)的な小刀にすることにしました。



後は、研ぎです。
中研ぎで切れる刃まで研ぎ出します。



端切れでも、刃渡り22cmと長いので研ぎ甲斐があります。
普通の人は数時間も研ぐことは絶対ないと思いますが、仕上げ研ぎまで2時間くらいかかりました。




あらかじめ作っていた柄に口金をはめ、固定ピンの穴あけです。
ボール盤を持たないので、先ずは3mmドリルで穿孔します。



次に、目的の6mmドリルで穿孔します。



綺麗に貫通しました。



真鍮棒を突っ込み、金切りノコで切断し、両端に出た金属をリベット止めします。



2カ所をピン止めしますが、2カ所目でまたハプニングが起きました



なんと、硬くてドリルが入らないのです。
穴を覗いても、黒錆が剥げているだけ
新品のドリルに交換しても、いつまでたっても金属に食い込みません
もともとここは、長い刀身の中ほどであった訳で、それだけ焼き入れが効いていて、マルテンサイト変態がうまくいき、ドリルの硬度を上回ったと結論付けました。




仕方なくこのとおり、ピンは1カ所としました。
さて、この竹は



そうです。
柄を切り開いて、中子を突っ込んだ、背側・腹側には、溝の空間が開いていますので、これを埋める竹です。
木でも良いのですが、孟宗竹の方が加工が簡単です




はみ出した余分な部分をそぎ落とします。
後日、透明接着剤で固定します。




さて、端切れの、端切れで作った小刀です。
適当な柄がありましたので、それに合わせて中子を削り、突っ込みました。
峰部分が厚く、指で峰に力を入れて押さえて切れるので、意外と頻繁に使っています。




1本の長モノが、3つの刃物に変わりました。



切れ味も良いので、《まっイイカ



4つのシリーズをご覧いただき、ありがとうございました。

No1:鍛造編

No2:柄づくり編

No3:焼き入れ編

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高所枝打ちナタづくり(No3:焼き入れ編)

2019年02月14日 21時38分26秒 | Weblog

2019年2月10日

さて、いよいよチャンス到来
休日というのに朝早くから駐車場でコソコソと動き出し、必要な機材・材料を出しました。
いつもと違うのは、焼き入れの水桶。
55cmもの刀身を沈めるため、園芸用土を混ぜる容器に水を溜めました。
今回は長モノ全刀身を焼かねばならないので、耐火煉瓦も並びを変えて、60cmの竈床にしました。



炭は、消し炭と火力も長持ちする竹炭も使うことにしました。



おや~
何にでも興味津々のトラ君が、焼き入れの水桶に沈めた刃物に興味を持っています。
『ニャンだこりゃ長いウナギでも入れたのか美味いのかな冷たい水だニャン
と指を目いっぱい広げて水面を触っています
波紋が(((())))) カワ(・∀・)イイ!!



さて、竈に火を入れました。
着火しやすい消し炭を熾したら、硬い竹炭を熾しさらに温度を上げます。
普通のバーべキーで熾した木炭は800℃ほどですが、鞴:フイゴ(ブロワーを使用)で酸素を加給すると1,200℃まで上げることが出来ます。
また、炭の種類により温度の上りにも差があり、松炭の消し炭は短時間に燃焼する代わりに、温度は松炭が一番高く、1200℃を得ることが出来ると勉強してました。
でも、焼き入れには適温というのもあって、焼き入れ温度は低すぎれば十分な強度が得られず、高過ぎれば結晶粒が粗大化して靭性を低下させると言われていますので、難しいです。



理想の松炭ではありませんが、消し炭と竹炭でやっています。
ブロワーを吹かしてどんなに真っ赤に焼いても、
鉄の融点は1,535℃なので、溶け出すことはありません。
ヤットコで掴んで、オキに埋めたり出したり、裏表返したりしてまんべんなく焼きます。

炎の中では、炭の炭素が鉄に入ったり出たりの世界が繰り返されているはずです。
観ているのは、刀身の色ですが、昼間は分かりにくいものです。
この鋼材の質がわかりませんが、焼き入れ適温の標準温度900~1,000℃を目標に、白っぽく燃焼している部分を1,200℃と見越して、刀身の色がそれより低く赤い(赤オレンジ色)ならば、焼き入れ時と判断しています




炭は燃焼してエネルギーを出すたびに灰になり、熾きが減っていきますので、何度も炭を追加しています。
また、焼き入れの水についてもウンチクがあり、鉄を収縮させるための水が冷たすぎる水につけると、刃自体にヒビが入ってしまうし、温度が高いと、硬度が得られない性質があります。
適切な温度は7~13℃とされていますので、冬の水道水でOKとしました。
いよいよです。
もう焼けた!』と思う自己判断でヤットコで掴んで水桶に投入
『ジュワーッ、シュー、ジュブジュブジュブシュー!』長モノなので、湯気も大量に巻き上がり、カメラが曇りました。





ところで、そもそも『焼き入れ』の科学的解説ですが。
鉄(鋼)を焼いて高温にしていくと、金属構造は鍛造時の状態 オーステナイト に組成が変化します。
結合が緩むおかげで、叩けば変形できる訳です。
これを水や油で急激に冷やすと、鉄は炭素強制固溶した組織となり、(マルテンサイト変態)と呼ばれる、非常に硬い性質に変化します。
焼き入れがうまく出来ていないのは、不完全焼入れ、甘焼き と言われます。
さあ
、今回はうまく マルテンサイト変態 になっているでしょうか

おや
水から取り上げると、せっかく焼き入れしたのに、また熾き(灰)に差し込みました。
これは『焼き戻し』です。
焼き戻しとは、金属に粘り(靭性:ジンセイ)を与える処理で、150~250℃で行う 低温焼戻し と、400~680 ℃で行う 高温焼戻し がありますが、温度計も持ちませんので、低温はかえって難しく、弱火の熾き500℃位での高温焼戻しをしました。




前回のブログで紹介した、柄を取り付けて、見上げたり、振ったりして、一人ニタリ顔です。
だんだん完成に近づいています。



でも、焼き入れ後の問題の、歪ヒズミがやはり発生しています。

水に入れる時もウンチクがあり、焼入冷却速度は、速いほうが変形が大きくなる欠点があります。
対策としては、階段焼入れ、中断焼入れなどがあるそうで、段階的にやったつもりですが曲がりました。

峰から目通しすると、左に曲がっています。



反省点として、水に入れる時に、刃先から先に入れたものの、左に傾いて横っ腹の鎬(シノギ)が先に急冷したからそちらが多く縮み左に曲がった・・・と結論付けました。
右利きでヤットコを持ち水に入れると、自然と内側(反時計回り)に腕が回転しやすい癖がこんなところに出ました。




鍛造段階でも、まっすぐにする矯正をしましたが、焼き入れをした刀身の歪取りは全然違う反応があります。
硬いバネを叩いている感じで、『ビーンビーン』と跳ね返りが強く、なかなかまっすぐに出来ません。



何度も目通ししながら、しつこく叩いているとだんだんとまっすぐになってきました。
『もう、これで良いかな でも、もう一打ち』と叩いた時です。
『キャーン』という甲高い音とともに、眼下でポッキリと折れているではありませんか
しばらくは呆然と、2つに分かれた刃を眺めていました。
『あ~あ~クッソー』です。
(覆水盆に返らず、折れ刃元に戻らず)です。




断面の構造をを眺めてみましたが、中央の打点部分が違っていますが、金属組成の良し悪しは分かりません。
きっと、焼き戻し不足による靭性の無さと結論付けました。




落胆から這い上がれず、気休め的に柄に取り付けてみました。
『本当は、1本の長モノだったのに・・・クソーッ




さて、ブルーな気が晴れることもなく、次回があるかどうかも分からないけど、いつものように消し炭づくりです。
まだ熱い炭を掬って~



バケツの水に投入し、一気に消します。



昔使っていたバーベキューのコンロが水切り兼、乾燥容器です。



折れた中子の付いた刀身部分ですが、普通のナタのサイズがあり、これを生かすことで気を取り直すことにしました。
刀身に柄を取り付ける作業です。
市販のカマやナタでは一般的に、止めピンが使われますが、真鍮棒貫通で固定します。

中子を柄に突っ込み、口金をはめ、6mmのドリルで穿孔しますが、いきなり6mmではなく、最初は3mmで誘導の穴を開けて、6mmを通すのが無難です。




焼き入れ後の金属は本当に硬くなっていて、なかなか貫通できません。



熱を持った金属の削り屑と、木の芳香と共にやっと貫通しました。



6mmの真鍮棒を叩き込み、金切りノコで(柄幅+8mm)位の長さで切断します。



両サイド、3~4mm出るように調整します。



金槌で、リベット的に、両方の頭を叩いて丸めます。



まあまあ上手に丸まりました。
びくともしませんし、絶対に抜けません。




まだ、後悔の念が吹っ切れていませんが、中研ぎにかかりました。
鍛造後と違い、硬い刃に変わったのが分かります。
峰側の黒いところは《黒さび》なので研がず、刃先だけを研ぎました。


鉄につく錆には、大きく分けて黒錆(くろさび)と赤錆(あかさび)があります。
赤錆は化学式Fe2O3で酸化第二鉄、錆が赤く、鉄そのものをボロボロに腐食させます。
一方、黒錆は化学式Fe3O4で焼くことにより酸素が1つ多く付いた四酸化三鉄で、自然に発生することはなく、鉄の表面にできる黒い酸化膜です。黒錆ができると、赤錆の発生を抑えることができるため良性の錆といわれます。



切れる刃が付いたところで、仕上げ研ぎです。



仕上げ研ぎを終え、鏡面的になりました。
[まだ、刃が光ってないじゃないか]と言われそうですが、灰が沸騰して冷え固まった跡が波紋の様に残りました。
僕にとっては、(景色)に見えますので、残しました。
窯業の世界では、灰が解ける温度は、1,300度と言われていますが、1,250度でも時間次第では溶け出すということなので、ブロワーでもそのくらいの高温を得た証拠にもなります。



下のアゴ部分の黒っぽい影には、顔が映っています。



なかなか晴れ晴れとしない気分での、1本目の完成です。
長モノを想定して作った柄も、高所使用を想定して短く切ることなくそのまま使いました。




今回の失敗の反省点
①灰が熔けている現象から、1,300度近くの高温のため結晶粒が粗大化して靭性を低下させた。
②焼き入れの時、刃先から峰にかけて垂直に沈ませなければならないところを、腕が内側に回転し、横っ腹の鎬(シノギ)が先に急冷し曲がってしまった。
③焼き戻しでは500℃位での高温焼戻しをしたつもりだが、十分出来ておらず脆い刀身となった
次は上記の点に気を付けで、もっと上手になりたいと思います。


次回ブログは、気を取り直して作った2作品の紹介予定です。


No1:鍛造編

No2:柄づくり編

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高所枝打ちナタづくり(No2:柄づくり編)

2019年02月12日 22時06分34秒 | Weblog

2019年2月上旬

鍛造の後は、研ぎに移りますが、柄(ツカ・エ)が無い中子(なかご・ちゅうし、茎クキとも言う)では、金属だけの細い棒なので、右手が痛くて仕方ありません。
そこで、焼き入れ前の研ぎと並行して柄づくりをしました。
実家の薪ストーブの薪小屋から、良く乾燥した材を探しましたが、理想の樫の木は見つからず、形の気に入った柿を使うことにしました。
こんなイメージで、長モノの刀身に合う長い柄を作ることにしました。




柿の枝は折れやすいイメージがありますが、枯れて雨に打たれ、乾燥すると確かに折れやすいのですが、伐採して小屋に保管したものはタンニン成分が抜けない為か、ある程度の強度があるのを確認していました。
先ずはナイフでピーリング(皮むき)です。




樹皮の下には、クチクラ層のツブツブ模様の被膜があります。
繊細な模様で綺麗ですが、根気よくそれも剥ぎます。



丸っぽい断面を、やや楕円形にカンナかけし、握りやすいように削ります。




全面、綺麗に削れました。



グラインダーで表面の凹凸を均していきます。



完成イメージとして、中子に乗せてみました。

刀身55cm+柄35cm 全長90cmくらいの長モノができるはずです。



さて次は刀身の中子を挟み込む、割り込みの溝を作ります。
中子の通し方には、①差し込み(普通の包丁の様に柄に打ち込んで中子が見えない)、②背通し(上の背部分に中子の金属が見える)、③本通し(柄の大きさの中子で、柄の上下・柄尻まで中子の金属が見える)という方法がありますが、差し込みの場合、素人には棒に長い穴掘りもできないし、本通しは最初から中子の大きさが足りません。
工作し易い割り込みの溝を開け、中子を挟み込む方法にしました。


先ずは、手ノコで中子の長さに切り込みを入れました。
しかし、中子の厚さは4.5mm、ノコ跡はせいぜい1mmだし、2回目のノコを残りの3mmに入れて広げることは不可能です。
※ちなみにこの手ノコ、銘の刻印があるように、鍛冶屋での手づくりです



そこで、厚さ2mmのディスクグラインダーで削り広げることにしました。
高速回転中は煙を上げて削れますが、危ないので、写真は静止状態です。



何度も行ったり来たりで、望みの溝幅が切れました。
いよいよ、口金をはめる段階です。

口金の内径を鉛筆でなぞります。
口金は、出入り口で径の差が1mmあるかないかで微妙に違います。(柄頭:大>アゴ側(芽取りに使う角):小)
なので、大径で模って微妙に径を大きく削っていきます。
小径で削り過ぎると柄頭側がユルユルになりやすいのです。




彫刻刀やナイフで、削ります。



柄頭の奥の方がきついですので、こすれて黒く汚れた部分を削って調整します。
実際は、中子を挟んだり、外したりを繰り返し、ややきつめのところで削り止めます。



一応、柄の完成です。
振り回した時に、手抜けで飛んでいかないように、柄尻の膨らみにこだわりました。




実際に、口金をはめて中子を差し込んでみました。
バッチリです
早く完成させたい





この続きはNo3で~焼き入れと、仕上げ研ぎをアップしようと思いますが、とんでもないハプニングに見舞われます。 

No1:鍛造編

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高所枝打ちナタづくり(No1:鍛造編)

2019年02月08日 23時49分49秒 | Weblog

2019年1月13日

年明け早々から、また鍛冶の虫が騒ぎ出し、世間から正月気分が抜けるのを待っていました

妻は仕事で不在なので、今日しか無いとそそくさと準備を始めるのです。
耐火煉瓦でをU字溝を作り、多孔鉄パイプを敷いて、鞴(ふいご)代わりのブロワーを突っ込みセット。

 
先ずは火の着きが良い消し炭を投入し、いざ、着火



これは、昨年12月24日(天皇誕生日振替休日)に作った、金床。
この日がデビューです。
この上で、叩きます。面が広くなり、使いやすくなったはず

アンビル(金床づくり)



鋼材は、廃棄物で出た(紙の裁断機の刀身) 
昨年末の大掃除で廃棄されていたのを、僕の趣味を知っている部下が、わざわざ外して持って来てくれました
取っ手の中の金属部分(中子)まで含めて、57cm×3cm×7mmの長物




炭を熾し、新しい炭も加えて火力を増し、ブロワーもふかしてガンガン焼き始めます。
パチパチと火の粉が舞い上がるので、服装は綿製品の出で立ちです。




先ずは、切っ先側を左手で持って、中子の方から焼き始めましたが、ここも堅いので、なかなか伸びません。



鉄は熱いうちに打てですが、約1.2kgのハンマーを力いっぱい振りかざしても、少しずつ形が変化していくほどです。
汗が額に、背中に流れます




冷えると、鋼材の色がだんだん黒くなり伸びなくなるので、また焼きます。
この焼く時が、休憩と言えば休憩です。



再開
カーン、カーン、カーン
かん高い響きが、ご近所一帯に響き渡ります。
近所は、理髪店と化粧品レディーの事務所なので、通りがかりの人からは異様な目で見られますが、そんなの関係ない



焼く間は休憩ではありますが、ここまで300回くらいは振りかざし、本格的に汗が、額にも背中にも流れ、腕には疲れが出始めています。



裁断機の刃は、出刃包丁の様に片刃で、片方は裏スキという凹部分が刀身全体にわたっています。
この凹を平らに伸ばさなければなりません。




刃の断面は、長方形的になりますが、刃側を薄くしようと刃側ばかり叩くと、余った金属は横に伸びますから、刀身全体はだんだんと湾曲していきます。
アラビアの刀、シャムシール(半月刀)みたいにならないように、峰(平(ヒラ))側もバランスよく叩き、余った金属を先に、先に、切っ先へと伸ばしていきます。
口で言うのは簡単ですが、餅を成型するのと違い、なかなか思うように伸ばせないのです。
刀身が長く、左手は皮手袋をしていても熱くなって来たし、右手は疲労でリズムが遅くなるし、ここまで1,000+数百回叩いているはずです。




ハンマーを持つ手には、大豆マメが2つ出来、包丁研ぎで切った人差し指も痛み出しましたので、今日はここまでとしました。



1月26日 

実は、前回翌日の14日から、風邪気味となり、15日にインフルエンザA型と判明し、せっかくの休みもおとなしくしていました。

すっかり回復した前日の25日は、職場の新年会
二日酔いにならないように1次会で帰りました。
妻は仕事で不在と分かっていたので、普通に起き出し、朝からそそくさと準備を始めたのです。
あいにく、この日は雪まで舞う寒い駐車場でしたが、寒さに負けません

温度を1,000度まで上げて真っ赤に焼きました。
今回は、やや短い中子を、もう少し伸ばすことから始めました。




中子の長さが確保できると、冷やして持ち手にしました。
今度は中子を持って、切っ先側を叩き始めました。




バーベキューみたいに、ただ自然に熾る炭は約800度です。
鍛造をしやすくするために、ブロワーをふかして酸素を加給して1,000度まであげます。

でも炭はドンドン燃えて灰になるので、頻繁に炭をくべなければなりません。




切っ先側から、峰や刃を中央に向かって叩いたり、中央から切っ先に向かって叩いたり。
鍛冶屋にある自動ハンマーがあればと、恋しく思うほどです。




そして湾曲にも注意しながら刀身を伸ばしていきます。
もう腕が上がりません




鍛造で伸ばしに夢中だと、刀身はグニャグニャに曲がっています。
峰側や刃側に目を添えて、真っ直ぐになるように、曲がった凸側を叩いて伸ばし、歪みを取っていきます。
蛇行した刀身を真っ直ぐにするのは、焼き入れ前のこの時しかありません。



昼飯も忘れていたので、遅い昼飯をした後は、粗研ぎ(アラトギ)に移りました。
鍛造面は、ハンマーで叩いて伸ばしているので、凸凹です。
これを包丁や、日本刀のように平面になるまで均す作業が粗研ぎです。



砥石は一番粗く硬いものを使い、刃側のみに集中して、ともかく研ぎます。
数ミクロンずつでしょうが、少しずつ山が減っていきます。
アッ今、また、地震で揺れています



粗砥ぎを怠けると、キズが最後まで取れません。
砥石の汁(クソや泥と言う)を出来るだけ流さないように、クソで研ぐ気持ちで何百回も研ぎます。
刀身が長く、2面ありますので、ただひたすら
おそらくトータル半日時間くらい研ぎ続け均します。
それくらい研がないと、凸凹は平面になりません。




鍛造と研ぎにクタクタに疲れて、今日はこれで仕舞いとしました。
今日は9時間近く、ぶっ続けでやりました。

写真の上のナタは3年ほど前のナタです。
湾曲を制御しきらず、アラビアの刀、シャムシール(半月刀)みたいになったものです。

今回は、そうならないように鍛造しました。
刃渡り55cmとなりました。



この続きはNo2で~さらに中研ぎと、柄(取っ手)づくりをアップしようと思います。

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