Sachverhalt:
A.
A.a. Das Kantonsgericht von Appenzell Ausserrhoden verurteilte Z._ am 29. März 2011 wegen einfacher Körperverletzung, Diebstahls, versuchter Erpressung, Sachbeschädigung, mehrfachen Hausfriedensbruchs sowie Widerhandlung gegen das Ausländergesetz und das Betäubungsmittelgesetz zu einer Freiheitsstrafe von 22 Monaten, davon 12 Monate bedingt, und einer Busse von Fr. 500.--.
A.b. Die Staatsanwaltschaft focht die Verurteilung wegen einfacher Körperverletzung mit Berufung an. Das Obergericht von Appenzell Ausserrhoden stellte am 18. Juni 2012 die Rechtskraft der übrigen Schuldsprüche und der Busse von Fr. 500.-- fest. Es erklärte Z._ des Angriffs und der qualifizierten einfachen Körperverletzung (Gebrauch eines gefährlichen Gegenstands) schuldig und verurteilte ihn zu einer Freiheitsstrafe von vier Jahren.
Dem Urteil liegt folgender Sachverhalt zugrunde:
Y._, Z._ und X._ lauerten W._ im Auftrag von Drittpersonen am frühen Morgen des 8. Juni 2010 in dessen Stall auf. Während X._ Schmiere stand, schlugen Y._ und Z._ mit Fäusten und Füssen auf W._ ein. Zu Beginn versetzte Z._ diesem zudem mit einem Holzstock mit einem aufgesetzten Metallrohrbogen von rund 190 Gramm zwei bis drei Schläge, bevor der Stock zerbrach. Dabei hielt er den Holzteil des Stocks und setzte den Metallteil gegen den Körper des Opfers ein. W._ erlitt eine Hirnerschütterung der Kategorie 2, einen Bruch des Mittelhandknochens, des Ringfingers und des Nasenbeins, eine tiefe und eine oberflächliche Rissquetschwunde über bzw. unter dem linken Auge sowie Prellungen u.a. am Schädel. Y._, Z._ und X._ wurden für die Tat je mit einem Betrag zwischen Fr. 3'000.-- und Fr. 3'500.-- belohnt.
B.
Z._ führt Beschwerde in Strafsachen mit den Anträgen, ihn vom Vorwurf des Angriffs und der qualifizierten einfachen Körperverletzung freizusprechen und das erstinstanzliche Urteil zu bestätigen. Eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Er ersucht um unentgeltliche Rechtspflege.

Erwägungen:
1.
1.1. Der Beschwerdeführer rügt eine willkürliche sowie einseitige Beweiswürdigung und eine Verletzung des Grundsatzes in dubio pro reo. Er habe den Metallteil des Holzstocks in der Hand gehalten und den holzigen Teil gegen das Opfer eingesetzt. Die Vorinstanz gehe zu Unrecht davon aus, er habe mit dem aufgesetzten Metallteil auf das Opfer eingeschlagen. Bei einem Schlag mit dem Metallrohrbogen gegen die Hand des Opfers wäre es zwingend zu einem Blutaustritt gekommen. Auch hätte Y._ als wettkampferprobter Kick-Boxer die Knochenbrüche an der Hand des Opfers ohne Weiteres mit seinen Fäusten oder Füssen verursachen können. Die Vorinstanz hätte für die Klärung dieser Fragen Sachverständige beiziehen müssen. Unzutreffend sei auch die Feststellung, sie hätten das am Boden liegende Opfer mit unzähligen Schlägen traktiert. Sie hätten vom Opfer abgelassen und das Weite gesucht, als dieses zu Boden gegangen sei, weil sie ihm keine schweren Verletzungen hätten zufügen wollen.
1.2. Die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz kann vor Bundesgericht nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>). Offensichtlich unrichtig ist die Sachverhaltsfeststellung, wenn sie willkürlich ist (<ref-ruling> E. 4.2.3; <ref-ruling> E. 1.4.1). Dem Grundsatz in dubio pro reo kommt in seiner Funktion als Beweiswürdigungsregel im Verfahren vor dem Bundesgericht keine über das Willkürverbot von <ref-law> hinausgehende Bedeutung zu (<ref-ruling> E. 2a; <ref-ruling> E. 2a; je mit Hinweisen).
Willkür bei der Beweiswürdigung liegt vor, wenn der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist oder mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht. Dass eine andere Lösung oder Würdigung ebenfalls vertretbar oder gar zutreffender erscheint, genügt für die Annahme von Willkür nicht (<ref-ruling> E. 4.3; <ref-ruling> E. 2.4). Die Rüge der Willkür muss präzise vorgebracht und begründet werden (<ref-law>). Der Beschwerdeführer muss im Einzelnen darlegen, inwiefern der angefochtene Entscheid an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet. Auf eine rein appellatorische Kritik am angefochtenen Urteil tritt das Bundesgericht nicht ein (<ref-ruling> E. 4.2.3; <ref-ruling> E. 2.8; je mit Hinweisen).
1.3.
1.3.1. Die Vorinstanz stellt auf Aussagen des Beschwerdeführers ab. Dieser gab anfänglich an, er habe mit einem Besenstiel geschlagen. Später sagte er aus, er wisse nicht, ob er mit dem Metallteil oder dem Holzteil auf das Opfer eingeschlagen habe. Ein Teil des Holzstocks müsse bei den Schlägen abgebrochen und am Tatort zurückgeblieben sein. Den anderen Teil des Stocks habe er auf der Flucht mit dem Auto weggeworfen. Die Vorinstanz schliesst daraus, der Beschwerdeführer habe mit dem Metallrohrbogen auf das Opfer eingeschlagen, da der Teil des Holzstocks mit dem Metallaufsatz im Stall sichergestellt wurde, während der andere Teil nicht auffindbar war (Urteil S. 19 f.). Die Erwägungen der Vorinstanz sind ohne Weiteres nachvollziehbar. Was der Beschwerdeführer dagegen vorbringt, lässt die vorinstanzliche Würdigung nicht willkürlich erscheinen.
1.3.2. Unbegründet ist auch der Einwand, die Vorinstanz hätte zwingend Sachverständige beiziehen müssen (vgl. dazu <ref-law>). Die Vorinstanz stellt auf Aussagen des Beschwerdeführers ab. Sie konnte ohne Beizug von Gutachtern annehmen, die Angaben des Beschwerdeführers würden durch die fehlenden Blutspuren nicht widerlegt. Ob die Verletzungen an der Hand des Opfers auch mit Fäusten oder Füssen hätten verursacht werden können, ist irrelevant.
1.3.3. Die Vorinstanz geht willkürfrei davon aus, der Beschwerdeführer und Y._ hätten weiter auf das Opfer eingeschlagen, als dieses bereits hilflos am Boden lag. Dies steht nicht nur im Einklang mit dem Verletzungsbild, sondern auch mit den Aussagen des Opfers (kant. Akten, Urk. 2.15 S. 2). Der Beschwerdeführer setzt sich damit nicht auseinander. Seine Sachverhaltsrügen sind unbegründet, soweit sie den Begründungsanforderungen überhaupt genügen.
2.
2.1. Der Beschwerdeführer ficht die rechtliche Qualifikation seiner Tat als Angriff (<ref-law>) und qualifizierte einfache Körperverletzung (<ref-law>) an.
2.2. Soweit der Beschwerdeführer seiner Rüge eigene Sachverhaltsfeststellungen zugrunde legt und beispielsweise geltend macht, er habe nicht mit dem Metallrohrbogen auf das Opfer eingeschlagen, ist darauf nicht einzutreten (<ref-law>).
2.3.
2.3.1. Der Beschwerdeführer argumentiert, der Holzstock sei morsch gewesen und beim Einschlagen auf das Opfer sofort zerbrochen. Er sei bereits von seiner Beschaffenheit her kein gefährlicher Gegenstand und lasse sich auch nicht als solchen einsetzen. Dies werde durch die relativ geringen Verletzungen des Opfers bestätigt.
2.3.2. Ein Gegenstand ist gefährlich im Sinne von <ref-law>, wenn er so verwendet wird, dass ein hohes Risiko der Tötung oder schweren Körperverletzung gemäss <ref-law> besteht (<ref-ruling> E. 4; <ref-ruling>; Urteil 6S.65/2002 vom 26. April 2002 E. 3.2 mit Beispielen).
2.3.3. Die Vorinstanz führt aus, entscheidend sei die Art und Weise der Verwendung eines Gegenstands. Der Beschwerdeführer habe mit dem rund 190 Gramm schweren Metallteil auf das Opfer eingeschlagen. Die Schlagkraft des Metallteils sei aufgrund der Hebelwirkung des Stocks noch verstärkt worden. Naheliegend sei, dass das Opfer damit an der Hand erwischt und dadurch der Bruch am Mittelhandknochen und/oder am Ringfinger verursacht wurde. In der Hitze des Gefechtes sei es auch zu Schlägen gegen den Kopf des Opfers gekommen, was der Beschwerdeführer zwar nicht gewollt, aber auch nicht habe ausschliessen können. Ein Schlag mit einem rund 190 Gramm schweren Metallteil auf den Kopf eines Menschen könne lebensgefährliche Verletzungen zur Folge haben (Urteil S. 18 und 28).
2.3.4. Die Ausführungen der Vorinstanz sind nicht zu beanstanden. Unerheblich ist, dass der Holzstock nach wenigen Schlägen zerbrach und das Opfer nur einfache Körperverletzungen erlitt. Angesichts des Einsatzes des Metallteils gegen den Körper des Opfers, wobei auch Schläge gegen den Kopf nicht auszuschliessen waren, geht die Vorinstanz zu Recht vom Gebrauch eines gefährlichen Gegenstands und folglich einer qualifizierten einfachen Körperverletzung aus. Ein Beizug von Sachverständigen war für die Beantwortung dieser Frage entgegen dem Einwand des Beschwerdeführers (Beschwerde Ziff. 3.3 S. 11) nicht erforderlich. Der Schuldspruch verletzt kein Bundesrecht.
3.
Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist infolge Aussichtslosigkeit der Beschwerde abzuweisen (Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG). Der finanziellen Lage des Beschwerdeführers ist bei der Festsetzung der Gerichtskosten Rechnung zu tragen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2.
Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 1'600.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht von Appenzell Ausserrhoden, 1. Abteilung, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 10. Juni 2013
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Unseld