keskiviikko 27. marraskuuta 2013

Puukon valmistus, osa 1 - Suunnittelu ja terän valmistus



Tänä syksynä jokaikisen työn suunnittelu on tuntunut haastavalta. Kyse on ollut nimen omaan runsaudenpulasta, sillä toteutettavia ideoita, soveltuvia materiaaleja sekä vaihtoehtoisia tekniikoita on niin älyttömän paljon. Myös puukon materiaalien valinta tuotti suurta valinnanvaikeutta. Vietinkin varmaan yhteenlaskettuna useita tunteja tutkiessani erilaisia puumateriaaleja kahvaa varten. Brisan verkkokaupan kautta on saatavilla monia eksoottisia puulajeja. Välillä tein google-hakuja ja etsin kuvahaun avulla kuvia eri puulajeista, sillä en täysin uskaltanut luottaa siihen, että Brisan sivuilla olevat kuvat kertoisivat koko totuuden.

Puukon terä valmistetaan hiiliteräksestä (0,8 %), ja teräaihioksi tilasimme neljä milliä paksua lattatankoa. Tilasin itselleni kolmen terän verran lattatankoa, sillä tavoitteeni on ehtiä valmistaa ainakin kaksi puukkoa, joista toinen tulee itselleni ja toinen isälleni 60-vuotislahjaksi. Lisäksi halusin, että minulla olisi yksi varaterä, jos jompikumpi epäonnistuu.

Minulla ei ole koskaan itse asiassa edes ollut omaa puukkoa, joten kokemukset puukoista rajoittuvat suurimmaksi osaksi Moraan tai muihin vastaaviin halpoihin muovikahvaisiin puukkoihin. En tiedä, mikä kahvamalli sopii omaan käteeni parhaiten. Katsoin internetistä kuvia puukoista ja tein aluksi hahmotelmia vihkoon erilaisista terä- ja kahvamalleista. Mietiskelin myös hieman puukon kahvan värejä. Kuten aiemmin mainitsin, vaihtoehtoja kahvamateriaaleiksi oli useita kymmeniä. Lisäksi helassa voisi käyttää messinkiä tai uushopeaa. Koulullamme oli messinkitankoa, mutta lisäksi päätin tilata myös uushopeaa. Oikeastaan ainoa asia, joka oli selvää alusta asti oli se, että halusin käyttää kahvassa vähintään kahta puulajia. Pitkällisen valinnan jälkeen puumateriaaleiksi valitsin leppäpahkan ja lämpökäsitellyn koivun. Virvelin segmenttejä sahatessani minulta oli jäänyt pieniä hukkapaloja yli, joten minulla sattui olemaan juuri sopiva pala kahvaa varten.

Ennen aloittamista yritin muistella takomisen eri vaiheita, mutta jotenkin minusta tuntui vaikealta hahmottaa kaikki työvaiheet. Demokerrasta, jolloin Tuomas oli opettanut meille puukon takomisen, oli jo aikaa, joten katsoin viisaammaksi aloittaa takomisen samaan aikaan yhdessä sijaisena olleen Samun kanssa. Hän suorittanut aineopinnot pari vuotta sitten ja olen joskus ihastellut hänen tekemiään puukkoja, joten tiesin pääseväni todellisen puukkomestarin oppiiin. 

Ensimmäiseksi sytytin ahjoon tulen. Kokosin sopivan keon kivihiiliä ahjon päälle, jonka jälkeen käänsin ahjoimurin kytkimen päälle. Tämän jälkeen sytytin hiilet palamaan nestekaasulaitteiston avulla. Kun hiilet syttyivät kunnolla palamaan, avasin varovasti ahjon alaosaan tulevan ilman virtauksen. Ennen takomisen aloittamista täytyy odottaa hetki, että hiilet alkavat hehkua kunnolla. Tänä aikana katkaisin metallivannesahalla 100 mm palan lattatangosta. Sen jälkeen otin sopivan mittaisen neliötangon pätkän varreksi ja hitsasin lattatangon pään MIG:llä kiinni neliötangon päähän.


Hankkimamme hiiliteräksen hiilipitoisuus oli 0,8 %, joka soveltuu hyvin puukon taontaan. Jos hiiltä on enemmän, terästä tulee kovempi mutta se kestää vähemmän kulutusta ja päinvastoin. Takomista varten teräs on kuumennettava yli 723 °C asteiseksi, jolloin hiiliteräksen olotila on austeniittinen. Rauta on allotrooppinen alkuaine, mikä tarkoittaa että sillä on useita kiderakennetyyppejä. Kun terästä kuumennetaan riittävästi, sen kiderakenne muuttuu ferriitistä austeniitiksi. Teräksen oikeaa lämpötilaa voi tarkkailla lämpövärien avulla. Teräs täytyy kuumentaa kirsikanpunaiseksi, jolloin lämpötila on n. 745 °C. Jos terää takoo liian kylmänä, syntyy siihen murtumia ja terä saattaa katketa helpommin. Erään toisen ohjeen mukaan sopiva lämpötila-alue takomiseen on 600-850 °C. Terän ei saisi antaa kuumeta keltahehkuiseksi, sillä se aiheuttaa terään kuumahaurautta. Oikea lämpöväri on siis kirsikan väri eri sävyineen. Hyvä tavoite on pitää kuumentaa terä kirsikanpunaiseksi, jolloin lämpötila on juuri sopivasti oikean lämpötila-alueen puolivälissä. Alla kuva teräksen lämpöväreistä ja rauta-hiiliolotilapiirros, josta käy ilmi hiiliteräksen kiderakenne kussakin lämpötilassa:




http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/Phase_diag_iron_carbon.PNG
Lähde: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/Phase_diag_iron_carbon.PNG




Aloitin ensimmäisenä takomaan ruotia terään. Ruoti on siis se osa terästä, joka tulee kahvan sisään. Ruodin takominen aloitetaan lyömällä lovi alasinta vasten noin 30 mm päähän terän päästä. Tätä kutsutaan olastukseksi. Jos olisin halunnut tehdä puukon, jossa ruoti kulkee kahvan läpi ja se niitataan kiinni kahvan päähän, olisi olastus täytynyt tehdä keskemmältä. Kuumensin aluksi terän punahehkuiseksi, jonka jälkeen asetin teräaihion sivun noin 45 asteen kulmaan alasimen reunaa vasten. Heti ensimmäisellä tai toisella lyönnillä teräaihio irtosi varresta ja jouduin hitsaamaan sen uudestaan kiinni. Olin ensimmäisellä kerralla hitsannut aihion kiinni pienillä paloilla vastakkaisilta puolilta, mutta nyt hitsasin sauman kokonaan ympäri. Hitsaussäädöt eivät myöskään ensimmäisellä kerralla olleet hyvät, vaan joudun lisäämään virtaa, jotta sain lisäainelangan sulamaan paremmin.


Olastuksen voisi tehdä molemmille sivuille, mutta sen voi myös pelkästään toiselle puolelle, sillä terää täytyy todennäköisesti joka tapauksessa hioa käsin tai kulmahiomakoneella. En ole ehtinyt perehtyä erilaisiin puukkomalleihin juurikaan, joten päätin tehdä olastuksen vain toiselle puolelle. Ilmeisesti ruodin paikkaa voi vaihdella sen mukaan, mihin käyttötarkoitukseen puukko tulee ja millaista rasitusta terän on kestettävä. Koska tämä on ensimmäinen takomani puukon terä, keskityin pääasiassa terän muotoon.




Kun olin tehnyt olastuksen, kuumensin terän jälleen punahehkuiseksi ja aloin tasoittaa ja kaventaa lyömällä loven ja teräaihion pään välistä osaa. Lyöntien voimasta aihio alkoi myös taipua ja muuttua koveraksi, joten oli tärkeää muistaa tasoittaa aihio jokaisella takomiskerralla. Aluksi minun vaikea saada kohdistettua lyöntejä juuri oikeaan kohtaan ja ruotiin meinasikin tulla pieni nysty, jota oli hankala saada pois. Jonkin aikaa taottuani huomasin, että iskut voi kohdistaa huolella, sillä voimaa ei tarvita kovinkaan paljon, jos terä on kuumennettu riittävän kuumaksi.



Ruodin pituudella ei myöskään ymmärtääkseni ole kovin suurta merkitystä. Tärkeintä on, että se kapenee kärkeä kohti jokaiselta puolelta. Tällöin ruodista tulee kiilamainen ja se pysyy kahvassa kiinni. Paksuin ja levein kohta tulisi olla aivan terän juuressa. Huomasin, että taottaessa ruotiin syntyy helposti pullistuma ennen terän juurta, jolloin paksuin kohta oli pullistuman kohdalla. Tämä piti tietenkin takoa pois. Lopuksi ruoti kannattaa aina suoristaa yhdensuuntaiseksi terän selän kanssa. Toki terää pitää suoristaa vielä useita kertoja tämänkin jälkeen, mutta omaa työskentelyään voi helpottaa suoristamalla aihiota koko ajan takomisen aikana. 



Kun ruoti oli valmis, kiinnitin terän ruuvipenkkiin ja katkaisin vartena olleen neliötangon kulmahiomakoneella terän päästä. Seuraavaksi terän päähän piti tehdä pieni viiste. Tämän hahmottaminen oli hankalaa, sillä viiste tuli tehdä juuri päinvastoin kuin mitä terän lopullinen muoto tulisi olemaan. Viiste voi olla noin 45 astetta tai vähemmän. Viisteen loiva kulma on siis selkäpuolella ja terävä kulma terän puolella. Mitä jyrkempi kulma on, sitä jyrkempi myös lopullisen terän kärjen kaari tulee olemaan. Tämän jälkeen hitsasin tangon uudelleen kiinni ruodin päähän.



Seuraavaksi kuumensin jälleen teräaihion punahehkuiseksi, jonka jälkeen asetin sen teräpuoli alasinta vasten ja aloin takoa terää tasaisesti koko selän matkalta. Tässä vaiheessa terää lyödään hieman kasaan, jolloin kulma alkaa muuttua kaareksi ja terä myös venyy hieman. Terän muoto tehdään selkäpuolelle, jotta voitaisiin välttää vasaraniskut teräpuolelle. Jos teräosaan lyödään suoraan, voi siihen syntyä murtumia. Toki teräosaan tulee iskuja, sillä terä painuu selkäpuolen iskujen voimasta alasinta vasten. Ymmärtääkseni iskun voima jakautuu kuitenkin tällä tavoin suuremmalle alueelle eikä teräpuolelle muodostu tällöin niin voimakasta pistekuormitusta kuin selkäpuolelle.
Heti alkuvaiheessa oli tärkeää saada viisteen kulma muotoiltua kaareksi. Toisin sanoen terän muoto taotaan ensin selkäpuolelle, jonka jälkeen terä käännetään. En heti onnistunut tässä, jolloin kulma alkoi kääntyä viisteen päälle. Terän kärki oli tässä vaiheessa kovera, joten kulma piti ehdottomasti saada poistettua. Löin aluksi vain terän päältä, kunnes tajusin kohdistaa iskut vinosti siten, että vasaran pää osui tasaisesti viisteeseen. Tällä tavoin sain koveruuden poistettua. 
 


Kun olin saanut terän muodon taottua selkäpuolelle, oli aika ruveta kääntämään terää. Tämä oli mielestäni ehdottomasti vaikein vaihe terän takomisessa. Terän kääntämiseen on olemassa useita tapoja. Yhden ohjeen mukaan kääntö tapahtuu lyömällä vasaran pienapäällä pienessä kulmassa teräosan sivuun. Tällöin terä alkaa kääntyä ja venyä vähitellen. Terää voi myös pitää pienessä kulmassa alasinta vasten, jolloin teräosa muuttuu kiilamaiseksi. Tämä tapa vaatii harjoittelua ja mitä olen jutellut muiden ryhmäläistemme kanssa, on tämä ollut monelle hankalaa. Itse asiassa en ole itse kokeillut tätä tapaa osin siitä syystä, etten muistanut kunnolla takomisvaiheessa, kuinka kääntö tapahtuu ja koska sain samaan aikaan takomassa olleelta Samulta hyvän neuvon terän kääntämiseen. 





Käänsin terän siten, että löin vasaralla tasaisesti yhteen kohtaan ja liikutin teräaihiota vetämällä sitä suoraa linjaa pitkin. Pidin terän koko ajan alasinta vasten ja samalla kun vedin terää, nostin vartta ylemmäksi, jolloin terän kärjen kulma alkoi kääntyä vähitellen teräpuolelle. Tasaisesti yhteen kohtaan lyöminen ja jatkovarresta vetäminen ja sen kulman muuttaminen samaan aikaan oli motorisesti sellainen suoritus, että se vaati muutamia kertoja harjoittelua ennen kuin liikesarja alkoi tuntua luontevalta. Löin myös välillä terän sivuun venyttäviä lyöntejä, jotta terästä tuli kiilamainen. Sain kuin sainkin terän tällä tavoin käännettyä, vaikka terä meinasi koko ajan kääntyä yli. Terän muoto oli hieman sapelimainen, enkä ollut siihen täysin tyytyväinen. Jos terä kääntyy yli, voi sen oikaista lyömällä kevyesti teräpuolelle.



Vaikken ollut täysin tyytyväinen, onnistuin mielestäni vähintäänkin kohtalaisesti, vaikka olin suoraan sanottuna kerrannut työohjeet aika huonosti, tai ainakin niiden sisäistäminen tuntui ensimmäisellä kerralla vaikealta. Annoin terän jäädä hieman ylikääntyneeksi, sillä päätin muotoilla terän kärkeä hieman penkkihiomakoneella ja nauhahiomakoneella takomisen jälkeen. Viimeiseksi tasoitin terän ja suoristin kääntäessä taipuneen ruodin selän kanssa yhdensuuntaiseksi. Tämän jälkeen suoritin terän normalisoinnin. Normalisoinnissa terästä poistetaan kuumamuokkauksessa syntyneitä jännityksiä ja kasvanut raekoko palautetaan ennalleen. Tämän myötä teräksen mekaaniset ominaisuudet palautuvat. Normalisointi tapahtuu kuumentamalla terä austeniittiseksi ja jäähdyttämällä se hitaasti ilmassa. Laitoin terän jäähtymään vanhojen hiilien sekaan, sillä taottaessa terän pinnassa on tapahtunut hiilikatoa. Kun terä oli jäähtynyt, katkaisin varren kulmahiomakoneella.




Päätin takoa kaikki kolme terää lyhyen ajan sisällä. Aloitinkin ensimmäisen terän takomisen perjantaina, seuraavan terän taoin lauantaina ja kolmannen terän taoin seuraavan viikon alussa maanantaina. Kun olin takonut kaikki kolme terää, valitsin niistä yhden, ja siirryin seuraavaan työvaiheeseen.

En ehtinyt ottaa kuvia jokaisessa välissä, joten tässä on lisää kuvia muiden takomieni terien valmistusvaiheista:

Toisen terän ruoti syntyy

Ruoti onnistui ensimmäistä paremmin

Seuraavaksi leikkasin viisteen kulmahiomakoneella



Seuraava työvaihe on teräosan taonta

Toinen terä valmiina

Kaksi terää valmiina

Kolmannen terän ruoti valmiina



Kolmas terä taottuna



 

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti