Инструменты для горячей ковки металла

Обновлено: 05.10.2024

Ковка давно вошла в жизнь современного человека, если множество лет назад, эта технологическая операция применялась практически повсеместно. Ее применяли и для изготовления вооружения (мечи, доспехи), транспорта (обода колес), предметов обихода (засовы, дверные петли, и многое другое.

Ковка на наковальне Вид горячей ковки

В наши дни ковка, может, и не такой популярный вид обработки металла, но и исключить его из перечня обработки металлов нельзя.
Ковку применяют для получения заготовок валов, зубчатых колес. Не менее широко ее применяют и в быту, ее используют для получения декоративных элементов зданий и сооружения, ограждений и пр.

Следует отметить, что, кроме, горячей ковки, широкое распространение получила холодная. Если при первом способе заготовку постоянно подвергали нагреву и обработке ударным воздействием, то при втором методе применяют набор оборудования, позволяющий получать практически такие же детали, как и при горячей ковке.

Разновидности станков для ковки

К несомненным достоинствам холодной ковки металла необходимо отнести то, что исчезает необходимость в сооружении кузни и установки оборудования и приспособлений, без которых работы попросту невозможна (горн, наковальня и пр.).

Самодельный горн для ковки Наковальня для ковки металла

Холодная ковка металла может быть автоматизирована, причем без особых сложностей. Такое решение гарантирует повышение эффективности работы по изготовлению изделий. Даже неавтоматизированное производство позволяет поднять производительность труда, то есть она позволяет производить целые партии деталей по заданному образцу, другими словами, всегда существует возможность организации мелкосерийного и серийного производства. Это особенно выгодно при оформлении больших заказов, например, при изготовлении ограждений, решеток на окна и пр.
Для обустройства мастерской холодной ковки нет необходимости в наличии больших площадей.

При холодной ковке металла не происходит изменений во внутренней структуре металла, а это приводит к сохранению прочностных характеристик металла. При холодной ковке металла существует возможность искусственного старения металла и это позволяет производство деталей под старину.

В общем, можно сказать, то, что использование технологии холодной ковки позволяет выпускать относительно недорогую продукцию с высоким качеством.

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.

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.

Надо отметить, что и кузнечный горн, и муфельные печи могут использовать разные виды топлива — газ, уголь, дрова, светлые и темные нефтепродукты и пр.

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.

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

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.

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-1
Оборудование 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.

Станки для холодной ковки своими руками

На самом деле качественные самодельные станки для выполнения холодной ковки встречаются нечасто. По-настоящему качественное оборудование возможно получить только в заводских условиях с использованием металлорежущего оборудования, термических установок и пр.

Инструмент

В данном подразделе рубрики «Кузница» материалы о кузнечном инструменте (не путайте, есть еще подразделы с приспособлениями и оборудованием, в чем разница, смотрите здесь). Для получения более подробной информации переходите по ссылкам.

Прослушать
Кузнечные инструменты и приспособления для горячей (ручной, свободной, художественной) ковки: основные и вспомогательные, фото
Клещи
Вилки для гнутья
Слесарно-кузнечные зубила, что это такое, применение
Подсечки из стали
Гвоздильни
Раскатки
Обжимки, для хомутов и прочие
Молотки
Полезное видео
Гладилки
Топоры
Кувалда
Наковальня
Подбойки
Пробойник
Горн
Наборы кузнеца
Ручные инструменты и другое оборудование для холодной ковки металла
Сделать своими руками: для кузницы, дома и не только
Где купить

Прослушать

Предлагаем аудиоверсию статьи в видеоролике с фото для тех, кому лучше слушать, чем читать.

Кузнечные инструменты и приспособления для горячей (ручной, свободной, художественной) ковки: основные и вспомогательные, фото

Испокон веков кузнецы не обходились без кувалды, клещей, пробойников, молотков и прочей оснастки. Причём, эти инструменты были нужны любой кузнице как для холодной ковки, так и для горячей. Далее представлен весь список инструментов и приспособлений.

Клещи

Клещи — один инструмент кузнеца, без которого он, что называется, как без рук. Скорее они и есть продолжение его рук. Клещи должны обеспечивать прочный зажим поковки при ударе. Причём в зависимости от вида изделия клещи должны иметь губки различных форм: плоские, полукруглые или трубчатые.

Клещи кузнечные для свободной ковки из стали 40Х. Фото КовкаПРО

Вилки для гнутья

Ручная и подкладная (помещаемая в специальное отверстие в наковальне) вилки применяются для гибки и завивки заготовок с разными формами сечения: квадрат, кругляк, полоса.

Ручная кузнечная вилка. Фото КовкаПРО

Слесарно-кузнечные зубила, что это такое, применение

Такие инструменты для ковки, как зубила также постоянно применяются при художественной ковке металла.

Кузнечное зубило. Фото КовкаПРО

Зубила имеют деревянные ручки для предотвращения передачи вибрации на руку, предназначены для рубки горячего и холодного металла.

Подсечки из стали

Подсечка — приспособление, применяемое в паре с зубилом, фиксируется в отверстии наковальни. Для рубки деталь помещается между зубилом и подсечкой. Разрубается деталь ударом молота по зубилу. Либо металл просто кладется на подсечку и по нему наносятся удары молотком. Деталь надрубается с одной или с двух сторон не до конца доламывается.

Гвоздильни

Гвоздильня является приспособлением, с помощью которого производятся утолщенные головки для гвоздей, болтов, заклепок и прочих элементов.

Ручная кузнечная гвоздильня. Фото КовкаПРО

Существует два вида инструмента:

ручная гвоздильня с несколькими полостями (от 1 до 5 ) разного диаметра;
формовочная плита с большим количеством полостей разного размера.

Раскатки

Раскатка — инструмент для свободной ковки, применяющийся для выполнения такой операции как разгонка, которая позволяет получить заготовку нужной высоты и ширины.

Обжимки, для хомутов и прочие

Обжимки применяются для придания изделию разных форм: цилиндрическую, эллипсообразную или граненую с различным количеством граней. Обжимки состоят из двух частей, из которых нижняя крепится в отверстии наковальни, а верхняя, имеющая деревянную ручку, используется для формовки заготовки.

Обжимка верхняя круглая PICARD. Фото КовкаПРО

Молотки

Ручник — это основной рабочий инструмент — молоток весом от 0.8 до 2 кг.

При проведении небольших поковок работы проводятся молотком-ручником, которым также при ковке с молотобойцем кузнецом указывается место для нанесения удара.

Кузнечный молоток со смещенным центром. Фото КовкаПРО

Вес такого молотка составляет чаще от полукилограмма до полутора килограмм, длина ручки около 400 миллиметров. Ударная часть молотка — плоская, а верхняя часть выполняется закругленной или острой. Для того, чтобы сила удара не передавалась на руку кузнеца, рукоятка молотка изготавливается из рябины и других плотных сортов древесины.

Полезное видео

Гладилки

Следующий инструмент для художественной ковки металла — гладилка. Назначение ее понятно из названия, она помогает загладить поверхность изделия. Нижняя рабочая поверхность гладилки отшлифована.

Кузнечный молоток-гладилка. Фото КовкаПРО

Топоры

Кузнечные топоры служат для рубки горячего металла. Выделяют несколько видов инструмента в зависимости от формы рабочей части:

двусторонние;
односторонние;
трапециевидные;
фасонные.

Длина кузнечного топора составляет от 100 до 350 мм.

Кувалда

Кувалда — это инструмент, который должен обладать крепкой и в то же время легкой рукояткой, вес самой кувалды должен быть в пределах от 2 до 8 кг. Как правило, этот инструмент держат обеими руками. Вес и размеры варьируются в зависимости от изготавливаемого изделия.

Кувалда кузнечная тупоносая стальная оцинкованная. Фото КовкаПРО

Наковальня — это второй «основной компонент» в работе кузнеца. Ковка производится непосредственно ударами молота по металлу, находящемуся на наковальне.

Наковальни с хвостом. Фото СнабИнструмент

Учитывая, что сила ударов, как правило, велика, наковальня должна быть прочной и надёжно закреплённой на деревянном чурбане или других прочных основаниях. Соблюдение этих условий продиктовано соображениями безопасности.

Подбойки

Подбойки служат для создания на поверхности заготовки всевозможных выбоин, углублений и канавок. Подбойки как инструменты, предназначенные для ручной ковки, имеют множество конфигураций. В ходе процесса ковки подбойки могут видоизменять свою форму, поэтому в наличии всегда должен быть большой ассортимент инструмента.

Пробойник

Для того, чтобы сделать отверстие в изделии, используют пробойник. Сечения такого пробойника могут быть самой различной формы. Используемые самодельные приспособления для ручной ковки должны быть выполнены из прочной, закаленной стали.

Горн представляет собой печь для нагрева и расплавки металлических заготовок. Топливом для горна служит газ или уголь.

Газовый горн сферической формы.

Наборы кузнеца

Наборы кузнеца с различным количеством инструментов позволяет сразу приобрести все необходимое. Мастерам горячей ковки предоставляется следующие виды комплектов:

мини-набор;
средний;
расширенный.

Сварочный аппарат с зарядным устройством «SSVA-160-2» входит в расширенный набор

Каждый набор позволяет выполнять задачи разного уровня и выполнять проекты любой сложности.

Ручные инструменты и другое оборудование для холодной ковки металла

Молотки, вилки и зубила используются для работы не только с горячим, но и с холодным металлом.

Кроме этого, для холодной ковки применяется широкий перечень оснащения, которое в большинстве случаев разделяют на четыре группы, в зависимости от технических характеристик оборудования:

универсальные агрегаты с высокой производительностью позволяют выпускать элементы разных форм, используются на производстве компаний, специализирующихся на массовом изготовлении декоративных деталей;
станки для холодной ковки, к которым относятся гнутик, улитка, волна, твистер, глобус (объемник), фонарик, кузнечный блок для раскатки гусиной лапки;

Станок для холодной ковки PROMA Gnutik 0005

ручные инструменты;
самодельные приспособления.

Какие инструменты и оснащение потребуется мастеру зависит от конфигурации необходимых для изготовления элементов.

Сделать своими руками: для кузницы, дома и не только

Ручные инструменты для горячей ковки достаточно несложно сделать своими руками. Такой вариант позволит сэкономить денежные средства и изготовить оснастку «под себя».

Подробные инструкции по изготовлению инструментов представлены в отдельном разделе нашего сайта. Мастера наглядно демонстрируют процесс производства клещей и прочей оснастки.

Где купить

Некоторые мастера не обладают свободным временем для изготовления нужной оснастки, им необходимо сразу же приступать к реализации проектов. В подобных случаях следует обратить внимание на производителей и поставщиков инструмента: зубила, клещи, гвоздильни и не только.

Оборудование для кузни

В данном подразделе рубрики «Кузница» материалы о кузнечном оборудовании (не путайте, есть еще подразделы с инструментом и приспособлениями, в чем разница, смотрите здесь).

Кузнечное оборудование

Рано или поздно занимающийся кузнечным делом мастер сталкивается с необходимостью покупки оборудования для мастерской. Если ковка не просто хобби, а еще и средство заработка, станки для холодной и горячей ковки способны в разы увеличить производительность и облегчить труд кузнеца. Чтобы облегчить себе поиски и иметь представление об ассортименте и ценах этого рынка, предлагаем ознакомиться с обзорами оборудования.

Чтобы заниматься кузнечным делом, художественной ковкой или изготовлением кованого инструмента или еще каким видом этого ремесла, необходимо иметь специально для этого дела предназначенное кузнечное оборудование.

Самое первое оборудование для ковки

Во-первых, нужен горн для нагревания металла до высокой температуры (800-900 градусов). Или ещё применяют муфельную печь, если работа идет с небольшими заготовками. Её можно изготовить самостоятельно, о чем писалось в советской прессе прошлых лет(журнал “Юный техник” номер 9 1982 года и номер 4 1983 года). В муфельной печи небольших размеров можно запросто нагревать небольшие заготовки для некрупных изделий- дверных ручек, подсвечников и прочего. Кроме того, стоит отметить, что и некоторого рода крупные изделия можно собрать из небольших деталей. К примеру, решетки и многое другое. Приспособления для нагрева не понадобятся, если вы будете заниматься холодной ковкой со специальным оборудованием или без него.

Далее, инструмент кузнеца. Различного инструмента у кузнецов обычно много, для разных операций и разных заготовок, до нескольких десятков. Но не стоит тем, кто хочет оборудовать кузницу или ковать металл в домашних условиях, пугаться этого количества.

Обычно можно начать с малого, кузнецы сами делают себе инструмент и постепенно его в кузнице у рачительного хозяина- кузнеца становится больше и больше. Для начала нужно: наковальня и молоток. Автор этих строк сделал свою первую наковальню сам из куска рельса.

Еще неплохо бы иметь или зубило (вариант былых времен) или болгарку(угловую шлифовальную машину УШМ) для рубки или резки, смотря чем металла. Болгаркой можно также обрабатывать сварные соединения и вообще шлифовать и точить металл.

Также клещи, чтобы держать горячие заготовки(при холодной ковке не нужны), их обычно кузнецы делают сами. Ну и для того, чтобы проделывать отверстия, почему пишу “проделывать”, сейчас поймёте, или пробойник(как в старину, всё вручную) или дрель со сверлами. Множество остальных инструментов, приспособлений и оборудования впоследствии вы, как кузнец, сделаете сами. А что и как, да какой формы делать, подскажет приобретаемый опыт и потребности в работе, а также чтение материалов данного сайта.

Идеальным образом наковальня устанавливается на массивном бревне, вкопанном в землю. А можно, по крайней мере, на первое время пойти простым путем, как было сказано выше и сделать наковальню из рельса. В стандартной кузнечной наковальне обычно имеется квадратное отверстие миллиметров на 40 для вставки туда различных приспособлений для гибки, рубки, прошивки и прочих операций с металлическими заготовками. Здесь мне пришлось ухищряться и придумывать альтернативу, как можно посмотреть на фото.

Итак, те, кто хочет научиться кузнечному делу, смогут благодаря этой странице, иметь некоторое представление о необходимом для начала инструменте и оборудовании.

Горячая ковка металла

Горячую ковку металла можно без преувеличения назвать видом искусства. На начальном этапе подбирается металл. Затем определяется температура нагрева и в соответствии с технологией с помощью станков и инструментов выполняются осадка, протяжка, прошивка и другие операции. Горячую ковку можно выполнять и домашних условиях, для чего, как минимум, нужно соорудить горн и подобрать оптимальное топливо.

Где искать и как выбрать металл

Горячей ковке поддаются как цветные металлы, так и черные, например, сталь. Температура обработки зависит от их физических и химических свойств. Титан куется при 900-1600 °C, железо — при 800-1250 °C, медь — при 650-1000 °C, алюминий — при 400-480 °C. Сталь выбирается в зависимости от содержания углерода в своем составе (ГОСТ 380-71). Подходящие марки — Ст0, СТ1, СТ2 и другие. Для изготовления художественных изделий обычно используется стали ДО и 15.

Таблица 1. Определение по искре марок сталей

Марки стали

Восприятие искры

Нити тонкие, разветвлений искр немного

Разветвлений мало, нити немного гуще, чем Ст3 (Ст2)

Нити острые, звездочек немного, ветви расходятся незначительно

Разветвлений звездочек уже больше

Ветви расходятся еще значительней

Концы нитей тонкие, звездочек и разветвлений много

Звезды густые и мелкие

Разветвление существенное, звездочки круглые, концы нитей острые

Мягкий и пластичный алюминий подходит для создания декоративных деталей: на его поверхности при подогреве появляется защитная оксидная пленка. Медь — универсальный материал, который куется и в холодном, и в горячем состоянии: применяется для оформления композиций под старину. Изделия из латуни выглядят элегантно, но температура ковкости этого металла находится в диапазоне 10 °C. Бронза отлично куется, обладает красивым оттенком: материал востребован при оформлении готических и классических интерьеров.

Важно: Домашние мастера могут купить прутки и другой прокат для горячей ковки в специализированных строительных магазинах. Но дешевле и практичней будет приобрести полуфабрикат на слесарном складе ЖКХ, в пункте приема металлолома, на участках возведения объекта.

Оборудование для ковки

Требуемая температура заготовки достигается с помощью горна или муфельной печи. Ковка разогретого металла выполняется на наковальне. Для изготовления из полуфабриката изделия используются кувалды, молотки, зубила и подсечки. А также подбойки, обжимки, гладилки, пробойники, плиты и клещи.

Используемые инструменты

Основная работа по деформации металла выполняется боевыми молотами: тупоносыми, остроносыми продольными и поперечными. Для управления ударами мастера и мелких работ используются кузнечные молотки. У них задки бывают шарообразными, поперечными и продольными. Для разделения металла используются зубила и подсечки. Если первые бьют по заготовке, то вторые при рубке вставляются в специальное отверстие в наковальни, сверху накладывается материал, затем операция выполняется ударным инструментом.

Нижние и верхние подбойки используются для удлинения заготовки за счет её сужения в поперечном сечении. Для сглаживания неровностей поковок и достижения их требуемых формы и размеров применяются обжимки. Задача гладилок заключается в выравнивании материала после ударов кувалдой. Для создания в поковках отверстий используются пробойники. Утолщения головок в стержнях выполняется с помощью многорядных и простых гвоздилень.

У формы — массивной плиты — имеется множество разных по конфигурации верхних отверстий и боковых ручьев. Первые нужны для пробивки скважин в заготовках. Вторые применяются для протяжки поковок. Для извлечения из горна раскаленных заготовок и их удерживания при ковке используются клещи.

Применяемые станки

Муфельная печь используется для разогрева заготовки до требуемой температуры. В конструкции имеется муфель — узел, который защищает полуфабрикат от соприкосновения с топливом (газом, углем, дровами, составами перегонки нефти) и продуктами сгорания. При ковке используются две печи: в одной элементы проходят весь цикл от нагрева до финишного этапа, в другой проходит процесс только до охлаждения. По ходу эксплуатации один муфель забирается, другой ставится на его место.

Кузнечный горн предназначен для нагрева заготовок. Его конструкция включает в себя 5 узлов:

стойкий к воздействию огня ствол;
оснащенный колосниковой решеткой очаг;
система подачи воздуха и его отбора;
предусмотренные для длинных заготовок рабочие окна;
выводящий продукты горения дымоход.

Принцип действия горна основан на восстановительной способности углерода. Благодаря этому качеству заготовка не окисляется. Чтобы этот процесс не происходил, также следует настраивать подачу воздуха: его должно быть ровно столько, сколько нужно для сгорания углерода: если произойдет пресушивание, то металл станет излишне хрупким.

Технология метода горячей ковки стали

Ковка начинается с подогрева заготовки в муфельной печи или горне, затем горячий металл посыпается кузнечным флюсом. При обработке стали выполняются такие операции:

по требуемым размерам раскаленный полуфабрикат разделяется на части;
проводится прорубка — наружная обработка поверхности заготовки;
отсекаются от металла лишние фрагменты, в результате получается черновой вариант изделия;
выполняется вытяжка, после которой заготовка становится длинней и у́же;
с помощью специнструмента пробиваются отверстия различной формы;
если требуется, заготовке с помощью шаблона (или без него) придается нужный изгиб;
на завершающей стадии после дополнительных операций выполняется отделка.

При горячей ковке выполняются осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и разгонка. По ходу осадочных работ заготовка увеличивается в сечении и уменьшается в высоте. При высадке на поверхности делается утолщение. В этом случае длина полуфабриката также уменьшается. Протяжка — еще один кузнечный прием, при котором заготовка удлиняется и становится тоньше.

При прокатке разогретый материал обретает цилиндрическую форму: по ходу горячей ковки такого типа заготовка оборачивается вокруг своей оси. Раскатка предусматривает обработку кольцевого полуфабриката, который в процессе обработки меняет свои внутренний и наружный диаметры. При разгонке металлический предмет становится шире.

Внимание: Прошивка — операция, при выполнении которой получается сквозное отверстие с помощью пробойника.

Преимущества и недостатки горячей ковки

Метод горячей ковки не предусматривает изготовление однотипных изделий. Поскольку при этой трудоемкой работе затрачиваются значительные человеческие ресурсы, то уникальные художественные композиции стоят недешево.

Таблица 2. Преимущества и недостатки горячей ковки

Плюсы горячей ковки

Минусы горячей ковки

Эксклюзивность продукции: абсолютно одинаковые изделия отсутствуют

Низкая скорость изготовления

Широкий ассортимент: он ограничивается только фантазией кузнеца и заказчика

Доступно изготовить изделие любой дизайнерской сложности

Невысокая точность при соблюдении размера

К подбору исходного материала не выдвигаются строгие требования

Невозможность массового производства

После горячей ковки упрочняется металл

Обработанный горячим способом металл слабо подвергается коррозии и окислению

У продукции горячей ковки высокая престижность

Технология горячей ковки может подразумевать использование такого оборудования, как машинный, паровой или гидравлический молот. Но основная работа все равно выполняется руками.

Чем отличается холодная ковка от горячей

Холодная ковка — современный метод деформации металла. Изделия, производимые таким способом, носят преимущественно утилитарный характер — речи об эксклюзивности здесь идти не может. Причина в особенностях технологии: заготовки вырезаются на машинах, затем без нагрева гнутся на станках, после этого соединяются сваркой. Для создания холоднокованой продукции требуется значительно меньше времени, чем для изготовления композиций горячим способом. Что естественно, стоят они относительно дешево.

Горячая ковка — вид искусства, которое предусматривает изготовление вручную эксклюзивных, декоративных и функциональных изделий. По ходу работы металл разогревается до высочайшей температуры, после чего заготовкам придается нужная форма с помощью ручных инструментов и художественных приемов. В завершение готовое изделие погружается в холодную воду для закалки материала. Продукция горячей ковки стоит относительно дорого, поскольку в процессе трудоемкой работы требует высокого профессионализма мастера-кузнеца.

Горячая ковка металла своими руками

Как сделать горн для ковки в домашних условиях

Горны бывают твердо-, жидко- и газотопливные, стационарные и переносные, с очагом закрытым и открытым. В конструкции, работающей на газу, намного больше преимуществ, чем у аналогов. Среди плюсов: экономичный топливный расход, высокий КПД, отсутствие скапливания серы.

Газовый кузнечный горн, состоящий из печи и горелки, делается своими руками в таком порядке:

для конструкции оборудования подыскивается металлическая емкость: в ее качестве можно использовать ведро или бочонок;
под систему подачи газа сбоку проделывается отверстие, для чего используется электродрель с коронкой;
из муфт и кусков труб собирается горелка;
снизу емкости для ножек горна просверливаются отверстия: крепеж стоек выполняется гайками и длинными болтами;
футеровка очага создается из алебастровой засыпки с добавлением песка и воды: для устройства внутренних стенок используется керамическая труба;
после изготовления футеровки под подачу топлива проделывается отверстие.

Для создания газового горна также подходит огнеупорный кирпич. Он между собой скрепляется с помощью глины. В построенной конструкции под имеющуюся газовую горелку просверливается отверстие.

Важно: Пропанового топлива, продающегося в баллонах, будет достаточно для нагрева заготовок из большинства марок сталей до нужной температуры.

Подбор температуры для ковки стали

При правильном нагреве металла достигается ковочная температура, которая равномерно распределяется по длине и толщине, а также сохраняется целостность и образуется минимальный слой окалины. Эти условия выполняются, если достигнуты нужные параметры предела, продолжительности и скорости нагрева заготовки.

Таблица 3. Температурные ковочные интервалы для сталей и цветных сплавов

Перегревать заготовки нельзя, ибо на поковке образуются трещины и рваные участки. Скорость определяется теплопроводностью металла, которая зависит от химического состава и толщины обрабатываемого полуфабриката. На продолжительность накаливания влияют скорость нагрева и тип муфельной печи или горна.

Топливо для ковки металла дома

Газообразное топливо, быстро смешиваясь с воздухом, сгорает полностью, в результате металл фактически не окисляется при подогревании. Но при его использовании нужно иметь кузнечный горн закрытого типа и соблюдать правила безопасности. Жидкое топливо чаще используется для растопки нагревающего металл оборудования. Полноценно применяется редко, поскольку требует использования дорогостоящих устройств. Твердое топливо, если оно качественное, создает короткие языки пламя и хорошо спекается.

Внимание: У домашних мастеров наибольшей популярностью пользуется кокс, древесный и каменный уголь.

В домашних кузницах обычно используется древесный уголь. Это топливо имеет высокое качество, недорого стоит, но быстро сгорает, поэтому его требуется много. Каменный уголь в мелких зернах хорошо поднимает температуру, но по ходу ковки нужно постоянно следить за чистотой огня и высотой пламени. Стоимость кокса выше, но расход его в 4 раз меньше. Помимо того, при сгорании этого топлива с высоким КПД отсутствует копоть.

Ошибки при ковке в домашних условиях

Рис. Метод определения марки стали по искре

Если заготовку нагреть недостаточно, то в ней появятся трещины. Поэтому при горячей ковке дома требуется строго соблюдать температурный режим: переходить пределы интервала от tн до tк нельзя. Нужно предварительно, зная марку металла, сверится с таблицей 3. Если материал не покупался в магазине, а приобретался в пункте сдачи металлолома, рекомендуется по таб. 1 и вышеприведенном рисунке определить марку материала, исходя из цвета и внешнего вида искры.

Горячая ковка

Горячая ковка металла один из самых древних способов обработки металла. И надо отметить этот способ обработки металла не потерял актуальности до сих пор. Более того, можно смело утверждать, что горячая ковка переживает новое рождение.

Причиной тому новое оборудование и методы обработки горячего металла, которые стали применять при работе с деталями.

Горячий метод ковки

Горячая ковка обеспечивает изготовление оригинальных и зачастую индивидуальных изделий. Металл необходимо разогреть до температуры порядка 1000 °C. При таких температурах, стальные заготовки теряют свою прочность, но зато приобретают повышенную пластичность и это позволяет мастерам кузнечного дела выполнять самые разные детали, которые затем применяют и в производстве, и в украшении интерьера.

Для выполнения горячей обработкой заготовки необходим следующий минимальный набор оборудования:

Наковальня для ковки металла Муфельная печь

Кроме этого мастеру потребуется определенное количество инструмента и приспособлений – молотки, молоты, щипцы, прижимы и пр.

Процесс работы с горячим металлом

Процесс работы с горячим металлом можно условно разделить на следующие основные операции:

Разделение заготовки на части определенного размера.
Обработка заготовки с наружной поверхности, такую операцию называют прорубка.
Получение чернового варианта заготовки. Для этого мастер должен отсечь от нее лишний материал.
Вытяжка – это удлинение заготовки путем уменьшения ее поперечного сечения.
Пробой отверстий разной формы, для этой операции применяют специальный инструмент или отверстия уже проделанные в наковальне.
При необходимости мастер в состоянии придать заготовке необходимый изгиб. Эта операция может выполняться и с применением шаблона, и без него.

Мастер чеканки по металлу

Надо отметить это далеко не полный список операций, которые выполняет кузнец во время работы над деталью. В любом случае, завершающая операция – отделочная. То есть во время ее выполнения можно создавать надписи, рельеф и чеканку и пр.

Выбираем металл

Заготовки, которые подвергают горячей ковке металла, должны быть изготовлены из таких материалов, которые при определенной температуре получают высокую пластичность, при некотором снижении прочностных параметров.

Алюминиевые сплавы Сталь конструкционная качественная углеродистая Медь Желтая латунь

Для получения изделий по технологии горячей ковки вполне допустимо применять такие металлы как стальные, алюминиевые, медные сплавы. Широко применяют латунь марки Л90, Л80 и пр. Наибольшей популярностью заслуженно пользуются такие материалы как сплав железа с углеродом. Этот сплав (сталь) обладает прочностью, которая возрастает по мере роста объема углерода. Но с другой стороны при насыщении его углеродом сталь может потерять пластичность и ковкость.

Титан Внешний вид титановых сплавов

В середине ХХ века, перед производственниками встали задачи по обработке титана и его сплавов. Они были решены после того, как были разработаны технологии по горячей ковке и штамповке этого материала.

Какие для ковки нужны инструменты

Ключевыми инструментами, применяемыми при горячей ковке являются молот, щипцы и некоторые другие.

Инструменты для горячей ковки

Ковка заготовок выполненных из стали требует от мастера определенных навыков и знаний в части термической обработки металлов. Все дело в том, что если заготовки передержать в горне, то последующая ковка может привести к образованию некоторых дефектов, например, трещины.

Если нагрев произведен до строго определенной температуры, например, 1 000 °, то применение специального кузнечного инструмента позволяет выполнять контролируемое изменение размеров и формы металла.

Для достижения необходимой температуры заготовки применяют горн или муфельную печь. Для повышения ее эффективности некоторые мастера устанавливают системы дополнительной подачи воздуха.

Наковальня — ключевой инструмент

Наковальня, как правило, выполняется в заводских условиях, так как в домашних условиях практически невозможно обработать кусок стали марки 45Л весом от 70 до 250 кг. Именно такие наковальни выпускает отечественная промышленность. Для работы с небольшими заготовками применяют ж/д рельс марки Р65.

Кстати, конструкции наковален определены в серии ГОСТ.

Кроме описанного оборудования в кузне должен находиться набор инструмента, включающий в себя:

молотки разной массы и формы бойка;
клещи с разной длиной рукоятей и формы губ;
различного вида прижимы и пр.

Надо учитывать и то, что процесс охлаждения чаще всего выполняют непосредственно в кузне, для этих целей в помещении мастерской устанавливают емкость с жидкостью для охлаждения разогретой заготовки.

Процесс охлаждения заготовки при горячей ковки Емкость с жидкостью для охлаждения разогретой заготовки

Довольно часто в кузне можно встретить сварочный аппарат. На самом деле, сварку можно выполнить и с применением кувалды и при соблюдении определенных температурных режимов. Но это весьма трудоемкий и длительный процесс, поэтому многие мастера применяют традиционную электродуговую сварку. Другими словами, набор оборудования, который устанавливается в современной кузнечной мастерской, способен обеспечить полный производственный цикл, начиная от разработки эскиза и заканчивая сборкой готового изделия.

Достоинства и недостатки горячей ковки

Ковка металла, как впрочем, и любая другая технология обработки, обладает положительными и отрицательными свойствами. К первым можно смело отнести получение улученных механических свойств, особенно если сравнивать поковки с литьем.

Горячая ковка крупногабаритных изделий

Ковка позволяет обрабатывать заготовку с такими – габаритно-весовыми параметрами масса от 250 тонн, длина может быть от 10 метров и более.

При обработке разогретого металла в ручном или автоматическом режиме нет необходимости в прикладывании больших мускульных усилий.

Кузнечный труд может быть относительно легко автоматизирован и это приводит к снижению затрат на производство.

С другой стороны горячая ковка не самый производительный способ обработки металла. Кроме этого после такой обработки металла заготовка будет подвержена большому объему механических работ.

Действительно горячая ковка металла не самый сложный способ обработки деталей и при довольно небольших затратах можно организовать собственное кузнечное производство полного цикла.

В качестве сырья часто применяют пруты квадратного и круглого сечения, чушки и другие формы металла.

Так как кузнечный горн, довольно сложное и затратное оборудование, вместо него все чаще применяют муфельные печи. Они занимают меньшее количество производственной площади и вызывают меньше хлопот по установке и обслуживанию. Устройства этого типа более качественно поддерживают заданную температуру, контроллер управления позволяет выставлять временные границы нагрева и определять его скорость.

Использование муфельных печей позволяет достичь ровного прогрева заготовок до нужного состояния.

Как уже выше отмечалось в качестве наковальни можно использовать кусок тяжелого рельса.

Читайте также: