Холодная ковка металла

Описание и принцип действия рычажного станка

По внешним признакам и конструктивным особенностям такое оборудование схоже со станками для гибки труб. Производительность довольно низкая. При этом нагрузка на оператора довольно большая, в результате чего быстро настает усталость. По этой причине основа должна иметь большую жесткость. На одной улитке можно получить несколько разных витков. Наибольшую нагрузку испытывает прижимной ролик, по этой причине он должен изготавливаться из высокопрочной легированной стали. Допускается изготовление его из углеродистой стали, но с последующим упрочнением поверхностного слоя методами химико-термической обработки: азотирование, борирование, алитирование. В качестве такого ролика может использоваться ролик подшипника качения, так как он изготовлен из специальной подшипниковой стали ШХ15 и способен выдерживать очень высокие контактные нагрузки.

Оборудование для горячей ковки

Если сравнивать холодный и горячий метод ковки, то сразу, можно сказать, то, что первый способ требует от работника значительно большего мастерства, наличия некоторых художественных навыков и, конечно, умения работать с набором необходимых инструментов.

Оборудование для горячей ковки

Ковка материала происходит после его предварительного нагрева в кузнечной печи. Ее называют горном. Горн оснащен оборудованием для принудительной подачи воздуха. Нагрев производят до заданной температуры и после этого переносят на наковальню. Это металлическая плита, на которой производят ударную обработку разогретой заготовки. Ее выполняют с помощью молотков и кувалд разного веса. Один работник, легким молотком наносит удар по нужному месту, а второй, вооруженный тяжелым молотком или кувалдой, наносит в обозначенное место сильный удар. После того как заготовка остыла, ее снова загружают в печь для нагрева. Все перемещения детали в процессе ее обработки выполняют с помощью клещей с длинными рукоятками.

Ручная горячая ковка

Кроме, вышеназванных основных инструментов при горячей ковке применяют множество специального инструмента, который позволяет резать горячий метал, формовать сложные поверхности при горячей ковке металла.

Кузнечный горн

Для нагрева заготовок применяют печи, которые называют кузнечным горном. В его конструкцию входит несколько узлов. В частности:

  • ствол, выполненный из материала стойкого к воздействию огня;
  • очаг, со встроенной колосниковой решёткой;
  • системы подачи и отбора воздуха;
  • рабочего окна через которые подают длинные заготовки;
  • дымоход, через который происходит удаление продуктов горения.

Кузнечный горн газовый

Кроме того, в состав горна входит и закалочная ванна.В основе работы классического кузнечного горна лежит уникальная восстановительная способность углерода. Именно эта его способность с успехом противостоит окислению заготовки, то есть его горению. Тут важна и теплотворная способность углерода. Дело в том, что подавая воздух необходимо регулировать его количество. Его должно быть столько, что бы хватило сжечь углерод, а тепло, выделяемое при этом, поднимет температуру в горне еще выше.

Кроме того, подачу воздуха в горн необходимо настроить так, чтобы подаваемого кислорода не хватало для окисления металла. Но если разогретую заготовку продержать в таком состоянии свыше необходимого времени, то произойдет ее перенасыщение углеродом. Существует такой термин — пересушивание, то есть металл становится очень хрупким. Кстати, в качестве пересушенного металла можно привести чугун.

Муфельная печь

Оборудование, которое используют для разогрева деталей, выполненных из разных материалов до заданной температуры, называют муфельной печью.

Муфельная печь

Отличительной чертой этого оборудования является наличие муфеля. Так, называют деталь, которая защищает деталь от контакта с топливом и продуктами сгорания и в то же время служит камерой, в которой деталь нагревают.На практике применяют два вида таких печей, с постоянным и сменным муфелем. В первой печи загруженные детали проходят все операции — от нагрева до состояния готовности, во втором, только до охлаждения. То есть, по мере достижения необходимой температуры и определенной выдержки заготовки один муфель убирают и на его место устанавливают другой.

Наковальня

Один из ключевых инструментов применяемый и для холодной, и для горячей ковки металлов — наковальня. Именно на ее поверхности, кузнецы выполняют деформирование заготовки и приведение ее к готовому виду. Наковальню отличает большой вес и поэтому ее жестко фиксируют к деревянной колоде.

Наковальня — ключевых инструментов

Конструктивной наковальня состоит из:

  • рога;
  • наличника с отверстиями;
  • основания с лапами для установки наковальни.

Для изготовления этого инструмента применяют сталь 45Л. Надо отметить, то что, наковальни — это продукция, выпускаемая в соответствии с рядом ГОСТ. Например, ГОСТ 11396-75 нормирует безрогие изделия с весом от 92 до 200 кг, а ГОСТ 11398-75, определяет требования к изделиям с двумя рогами и весом  от 100 до 270 кг.

https://youtube.com/watch?v=qgMsWaCbxTI

Твердость материала, из которого производят наковальни, составляет 340 — 477 по HB.

Сборка типового станка

Как сам станок, так и оснастку к нему, можно сделать своими руками. Как холодная ковка, так и другие операции, связанные с обработкой стали и приданием ей необходимой формы, нуждаются в определенных навыках и умениях. Собрать станок самостоятельно, без помощи или хотя бы консультации знающего человека, едва ли получится.

Как правило, мастерские по холодной ковке оборудуются в совсем маленьких помещениях

И поэтому важно, чтобы оборудование и станки были широкоуниверсальными. Иными словами, с целью экономии места и средств, рекомендуется изготавливать такие станки, чтобы на них можно было устанавливать различные приспособления

Как правило, в плите просверливаются несколько отверстий, к которым могут крепиться разные улитки. Рычаг с роликом крепятся к одному из углов стола и является несменным.

Сбоку станка находятся пальцы для установки гнутика. Путем замены роликов можно получать различный радиус кривизны прутка.

Типичный станок (приспособление) показан на фото. Холодная ковка своими руками является хобби многих людей. Некоторые смогли превратить свое увлечение в заработок, причем неплохой. При помощи таких вот нехитрых приспособлений, создаются, без преувеличения, настоящие шедевры.

Пробивка отверстий, гибка и закручивание

Чтобы проделать отверстие в металлической заготовке, его необходимо пробить. Эта манипуляция производится в условиях высокой температуры. На участок, в котором планируется отверстие, монтируется бородок (пробойник), затем наносятся удары такой силы, чтобы пробойник вошел на 75 процентов толщины заготовки.

Пробивка отверстия в изделии: 1. Предварительная пробивка. 2. Переворот заготовки. 3. Окончательная пробивка.

Часть заготовки, где будет делаться отверстие, нужно положить на наковальню четко над ее круглым отверстием. Если оно не подходит по размеру (очень мало), тогда применяют отверстие в форме квадрата. После первых ударов под пробойником в нижнем слое заготовки наблюдается выпучивание. После этого изделие передвигается на лицевую сторону наковальни, при этом пробойник не вынимается, и производится небольшой силы удар по пробойнику. На выпуклом месте должен остаться четкий след того участка, в котором нужно установить пробойник для второго раза. Пробойник извлекается, затем изделие переворачивается и остуженный водой пробойник устанавливается точно на возвышение над отверстием, полученным после первых ударов. Необходимо учесть, что для этой работы нужно, чтобы у пробойника была конусообразная рабочая часть. Получаемое отверстие по размеру немного меньше диаметра пробойника. После этого в дырочку монтируют оправку такого же диаметра.

Гибка изделия под прямым углом: 1. На наковальне. 2. На образной оправке. 3. На скобе. 4. На выступе. 5. На вилке. 6. На плите со съемными штырями.

Чтобы полученное отверстие в заготовке имело форму квадрата, применяют нижнюю часть подкладки, удерживающей квадрат во время удара. Для формирования отверстия большого сечения используют рог наковальни: изделие прорубается, разводится самой большой оправкой, нагретое насаживается на рог наковальни и проковывается ручником.

При формировании отверстий могут применять секач, лезвие которого будет не прямым, а выгнутым.

Гибка поковки производится затем, чтобы придать изделию изогнутые очертания. Гибка толстых слоев металла подразумевает искривление исходной формы и величины поперечного сечения в области изгиба, тогда как при изгибании тонких заготовок этим можно пренебречь. Для устранения утяжки и искривления формы нужно перед тем, как начинать гибку, сделать осадку рабочей области. Заготовка будет утягиваться тем больше, чем меньше радиус закругления и чем больше угол сгиба. Посредством правки устранить утяжку нельзя, но можно вернуть путем проглаживания и правки исходную форму поперечного сечения.

Есть несколько типов гибки поковки:

  1. Гибка под прямым углом с отсутствующим радиусом округления; выполняется в тисках. Нагретый металл сгибается на наковальне, зажимается тисами, затем происходит удар по торцу заготовки. В области сгиба наблюдается осадка материала (уплотнение), запас которого понадобится для выправления сгиба.

  2. Гибка с углом. Проводится на ребре наковальни с нагретой областью сгиба. Металл монтируется таким образом, чтобы предполагаемое на нем ребро гибки соотносилось с лицевым ребром наковальни, после чего сверху прижимается кувалдой. Бьют ручником не по задней части изделия, а поближе к ребру.

Операция закручивания предназначена для того, чтобы развернуть один фрагмент заготовки относительно другого вокруг одной оси.

Возможны два способа закручивания:

  1. Фрагмент изделия закручивается на угол до 180 градусов. Операция проводится на роге наковальни на шпераке при помощи ручника. Если заготовки имеют незначительный размер — при помощи круглогубцев.
  2. Фрагмент заготовки закручивается несколько раз на 360 градусов. Относительно тонкие изделия закручиваются парой кузнецов: они вращают заготовку в противоположные стороны, захватив ее с обоих концов клещами. Для закручивания толстых изделий применяются вороток и тиски. Вилкой удобно фиксировать широкие ленты поковки.

В процессе скручивания металл должен нагреваться до температуры ярко-красного каления, иначе операция потребует гораздо больше усилий от мастера, а само изделие может деформироваться.

Технология холодной ковки металла

Холодная ковка металла, используется гораздо чаще благодаря тому, что эта технология имеет менее трудоемкий процесс и более экономичные затраты в отличие от горячей ковки.

Суть холодной ковки заключается в том, что изгибание металлических прутов происходит в основном благодаря специальным ручным инструментам и некоторым станкам.

Технология холодной ковки значительно повышает прочность металла и его устойчивость к повреждениям. Это связанно с процессом прессования металла. Благодаря этому изделия, изготовленные по данной технологии, отличаются своей долговечностью.

Ещё одной особенностью холодной ковки является создание трафаретов, для серийного и точного выпуска определённых деталей.

Этапы изготовления кованых изделий:

  1. Этап создания эскиза будущего изделия. На данном этапе, необходимо рассчитать точные размеры изделия, его форму и декоративные элементы. Благодаря эскизу, будет точно понятно, сколько материалов и какие инструменты нужны для производства.
  2. После приобретения всех материалов и настройки инструментов можно приступать к созданию отдельных элементов. На этом этапе все ограничивается только фантазией мастера. Главное сверяться с эскизом целой заготовки, что бы ничего не упустить.
  3. После создания всех необходимых элементов, можно приступать к созданию общего изделия, путём сварочных работ.
  4. Последний этап – приведения изделия в достойный вид. Необходимо зачистить сварочные швы и покрасить получившееся изделие.

Перед покраской рекомендовано покрыть изделие грунтовкой.

Существует три основных направления холодной ковки: гибка, чеканка и прессование.

Технология изготовления ажурной ковки на станке

Технология производства изделий на станке Ажурсталь для художественной ковки подкупает своей простотой. Конструкторы предприятия сделали все, чтобы максимально облегчить труд и добиться высокого качества.

Большинство станков оборудованы средствами автоматизации, и для производства завитка или волюты пользователю достаточно установить соответствующую оснастку, выставить размеры, закрепить заготовку и нажать кнопку подачи. Станок Ажурсталь сам регулирует подачу и силу прижима формирующих роликов и остановится по окончании операции.

Особенности холодной ковки

Метод художественной обработки металла является наиболее популярным — это быстрый и высокотехнологичный процесс. Красоту готовых изделий можно оценить по каталогам, где представлены фото лучших работ. Таким методом можно создавать изделия намного прочней, чем те, которые выполняют с помощью штамповки или отливки. Это объясняется тем, что металл, проходя через оснастку может гнуться и прессоваться одновременно.

Во время ковки на металл воздействует давление и оно его укрепляет, в результате получается деталь, которая впоследствии почти не подвергается разрушению. Метод холодной ковки под силу опытным мастерам, поскольку при ошибочной обработке снова повторить действия с заготовкой будет очень сложно. Свойства холодной ковки дают возможность создавать различные изделия, применяемые в домах и квартирах, во дворах и улицах, поскольку кованые изделия пользуются большой популярностью:

  • заборы и перила;
  • оконные решетки;
  • ограждения и лестницы;
  • беседки, фонари и мангалы;
  • элементы для декорирования каминов;
  • мебель и предметы интерьера.

И это еще неполный список предметов, которые можно выполнить методом холодной ковки. Предметы, полученные таким способом, как это видно на фото могут собой украсить любой интерьер своими формами и стилем.

Ковка, гибка и штамповка

Чем отличается холодная ковка металла от, например, штампования? В штамповке материал не растекается совсем или делает это крайне слабо. Для примера следует осмотреть банку для пива – она выбита единственным ударом оголовья пресса для штампа.

Если это сложное изделие типа чайника, то пуансон будет раздвижной формы.

Пуансон для пресса

Естественно, что в домашних условиях очень тяжело орудовать этими прессами и ими тяжело делать кованные детали.

Если сравнивать холодную ковку с горячей – отличия видны сразу. При холодном варианте исходный материал не требуется нагревать. По сути, ковка такого вида – это наклепывание заготовки множеством ударов с применением необходимой силы. При этом изменяется структура материала: наружная часть становится более твердой, а внутренняя – способствует повышенной стойкости и вязкость детали.

Наклепывание производится с помощью механического молота. Его можно смастерить и самому, в чем-то это даже проще, чем изготовление некоторых станков для художественной ковки.

Холодная художественная техника – это гнутье или гибка металлической заготовки. Сама структура детали серьезно не изменяется, а переработанные физические и механические параметры не оказывают серьезного влияния.

Виды кузнечных работ

Кузнечные работы подразделяются на несколько подвидов:

  • Свободная ковка — нагретая до температуры пластичности болванка одной стороной лежит на наковальне, а по другой наносятся формующие удары молотом или специальными инструментами
  • Штамповка — нагретая или холодная заготовка помещается в специальную форму — штамп, ограничивающую ее со всех сторон, и уже эта форма подвергается ударам молота или статическому давлению.
  • Холодная ковка — холодная прутковая заготовка изменяет форму на специальных станках.

Свободная ковка подразделяется в свою очередь на подвиды:

  • Обыкновенная ковка — происходит придание болванке формы готового изделия за один или несколько последовательных циклов ковки
  • Сварка – соединение двух или более нагретых деталей в одно изделие
  • Обжимка криц — подготовительная операция, в ходе которой проходит уплотнение и сваривание пастообразной железной массы в единый слиток.

Виды станков для ковки

Для работ по холодной ковке используют специальные станки. Причём, под каждый завиток или изгиб нужен свой станок для холодной ручной ковки. Они бывают:

  • С ручным приводом;
  • С электрическим приводом.

Первые используют, когда речь идёт о небольших объёмах работ. Они проще в создании. Минусом их является невысокая производительность. Чертежи станка для ковки своими руками доступно покажут весь процесс их сборки.

Вторые будут необходимы, если речь идёт о потоковом производстве кованых изделий. У них и производительность гораздо выше, и не нужно прикладывать физические усилия – привод осуществляется электромотором.

Если первые шаги пройдены и есть интерес развивать выбранное направление, нужно переходить к освоению торсионного станка. С ним можно добиться использования не шаблонных подходов к исполнению кованых изделий. Ваши вещи приобретут индивидуальность – можно разнообразить производимые изделия.

Станки для холодной ковки

Для выполнения работ по холодной ковке будут востребованы разные инструменты и технологическая оснастка. Большая часть необходимых инструментов можно приобрести в любом инструментальном магазине, но некоторые приспособления, вполне возможно, придется заказывать. Можно приобрести уже готовый набор для производства и приспособления для холодной ковки.

Станки для холодной ковки

В количество потребных инструментов входит сварочный аппарат. На рынке существует множество предложений по поставке сварочного оборудования, но для нужд кузни имеет смысл приобретать аппарат, который может работать как с постоянным, так и с переменным током. Такой аппарат позволяет работать с тонкими листами не опасаясь их испортить.Углошлифовальная машинка необходима для механической обработки заготовок. То есть, с ее помощью можно что-то подрезать, что-то отшлифовать. Такая машина должна обладать определенным запасом мощности и высокими оборотами. Не помешает и зачистная машинка, ее услуги будут востребованы в случае необходимости выравнивания сварного шва в труднодоступных местах, например, на стыке двух плоскостей.Из электроинструмента будет востребованы — дрель, перфоратор.

https://youtube.com/watch?v=P0_BY3qVDwM

Кроме, перечисленного инструмента будет необходим и набор технологических приспособлений. Например, для получения отдельных деталей используют шаблон, его применяют для получения металлических дуг или колец. Без такого приспособления, как объемник невозможно получить узоры.Кузнечное оборудование для холодной ковки можно приобрести в составе готовых комплектов, а можно изготовить своими силами.

Станок улитка

С помощью оборудования под названием «Улитка» мастер может изготавливать различные завитки. Для большего удобства в работе применяют улитки с воротом.

Монолитная неразборная улитка

Станок торсионный

Торсионное оборудование для ковки предназначено для скручивания прутка вдоль оси.

Торсионы — ручная ковка

Для изготовления такого станка своими руками потребуются следующие материалы и инструменты:

  • стальной лист;
  • двутавр;
  • слесарные тисы;
  • крепеж;
  • углошлифовальная машина;
  • сварочный аппарат;
  • приводная станция, которая состоит из редуктора и электрического двигателя.

Станок гнутик

Этот тип оборудования применяют для гиба пруткового материал или труб под определенный радиус и угол. Работа на таком оборудовании не требует приложения значительных усилий, а после обработки на нем, металл не изменяет свою структуру.

Гнутик для холодной ковки

Гнутики работают следующим образом. Для получения готового изделия заготовку устанавливают между гибочным валом и упором. Гибкий вал оказывает давление на заготовку, а упор, не дает ей деформироваться полностью.

Станок волна

Оборудование этого типа позволяет изготавливать изделия волнообразного типа из круга, квадрата и других типов проката. С его помощью получают такие детали, как волны и зигзаги.

Волны для выполнения волнообразного изгиба заготовки

Универсальный станок для холодной и горячей ковки НК-1Оборудование марки НК—1 это установка, в состав которой несколько блоков и позволяющий выполнять множество операций и изготавливать различные кованые детали, например, завитки, кольца и пр. Оборудование этой марки позволяет наносить рисунок на металлические полосы, трубы и другие виды профиля. При этом применяют метод холодной деформации.

Элементы кованых узоров

Изделия холодной ковки можно отнести к одному из типовых элементов:

Элементы кованых узоров

  • Завиток.Спиралевидный завиток может быть однонаправленный и двунаправленный- то есть с изменением направления закручивания спирали. На практике при использовании прутка 10-12 мм можно получить до 5 витков спирали
  • Двойной завиток, или китайский фонарик. Это пространственная конструкция из двух или более элементов, каждый из которых является обычной двухрядной спиралью. Изготовляется на твистере
  • Волюта.Завиток односторонний или двухсторонний, используется для отделки решеток, балюстрад, мебели.
  • Крутень.Скрученный вдоль продольной оси пруток (или несколько прутков). Используется для балясин, элементов декора, рукояток каминных инструментов
  • Навершие. Используется как конечный элемент на прутьях решеток, Это пика, к которой прикрепляется ряд завитков.

Последовательность окончательной сборки отдельных кованых элементов

Для соединения объемных деталей изделий художественной ковки в окончательную конструкцию, применяют несколько способов:

  • Сварка. Горячая сварка требует нагрева места соединения, что не всегда возможно. Для соединения элементов, полученных способом холодной ковки, применяют электросварку или газосварку
  • Клепка. Для этого в месте соединения в каждой детали необходимо проделать отверстие, в которое будет вставлена заклепка и расклепана.
  • Кольцом. Два пересекающихся прутка, например, в решетке, часто соединяются разогретым кольцом, концы которого свариваются. Так же соединяются и куски кованых цепей.

Плоские детали соединяются своими способами:

  • Фальцовка — смежные кромки скручиваются вместе.
  • Чеканка – смежные кромки изделий счеканиваются, путем вытеснения части одной детали в объем другой.
  • Сварка.

Приемы холодной деформации

В этом виде ремесла используют несколько приемов изменения формы металлических изделий:

  1. Гибка. Это очень простой способ. Сначала конец заготовки надежно фиксируют, затем его сгибают вокруг оправки нужной формы, используя инструмент. В этом случае из-под рук мастера выходят завитки и вензеля разных форм и размеров.
  2. Кручение вдоль оси. Для выполнения операции достаточно самых простых тисков, но усилий она требует максимальных. В качестве заготовок используют прокат, имеющий ребра. На изделии круглого сечения результата не будет видно.
  3. Протяжка. Этот прием позволяет изменить сечение прута. Протяжку используют для оформления краев изделия. При навивке на оправку прут просто оттягивают. Для верхнего края заборов делают пики: изделие сначала сплющивают, потом заостряют.
  4. Чеканка. Ее производят по листовому металлу. Ударяя по нему с обратной стороны, создают объемный рисунок или отдельный элемент для большого изделия.

Кроме основных технологических приемов используют резку, сварку, шлифовку. В промышленности холодная ковка включает в себя большее количество операций — вырезку, гибку, калибровку, навивку, прошивку, и штамповку. Инструментами служат штампы, с помощью которых выпускают большие партии одинаковых изделий. В качестве главного оборудования используют мощные прессы.

Решетки, садовую мебель, ворота изготавливают из полос и прута, имеющего сечение от 8 до 14 мм. Изделия, сделанные по шаблону, собирают вручную. Кованые элементы заборов или балконных ограждений сваривают друг с другом, затем помещают в раму либо крепят к прочному основанию. Конструкции могут быть разными: как плоскими, так и объемными.

Описание приспособления «Твистер»

Данное приспособление нетрудно собрать своими руками. Оборудование холодной ковки предназначено для скручивания прутка проката. Один конец крепится неподвижно в тиски, а другой закрепляется в патрон. Патрон приводится в движение либо вручную, либо посредством электропривода.

Исходные прудки могут иметь самую разную длину. Поэтому, при конструировании и сборке такого станка необходимо предусмотреть возможность перемещения тисков в продольном направлении. Причем ход тисков должен быть свободным, для того чтобы компенсировать уменьшение длины заготовки при скручивании.

Инструменты для художественной ковки

Многие века стандартный набор оборудования и инструментов кузнеца не изменялся. Горн с углями, меха для их раздувания, молот и наковальня, клещи и бочка с водой являлись основными инструментами кузнеца. Развитие средневекового производства привнесло в этот набор элементы механизации, а промышленная революция превратила кузнечное дело в отрасль, направленную на массовое производство продукции.

Молот и наковальня

Это направление получило в свое распоряжение целый ряд специального оборудования для художественной ковки, станков и приспособлений, облегчивших труд кузнеца и позволяющих выполнять сложные изделия.

Классический угольный горн по-прежнему остается в кузнечном арсенале, но на помощь ему пришли еще и муфельные печи, индукционные нагреватели. Многие кузнечные станки сохранили свои исторические названия, соответствующие их назначению — гнутики, улитки, волны, твистеры и торсионы — но получили мощный электрический привод или превратились в универсальные многофункциональные станки.

золотая тройка инструмент холодной ковки

Watch this video on YouTube

Ссылка на основную публикацию