Как делают ковку металла

Обновлено: 05.05.2024

Путать ковку со сваркой могут, наверное, только те, кто крайне далек от темы обработки металлов. Но разбираться в базовых понятиях может быть полезно и неспециалисту. А еще более интересно будет разобраться в том, что привлекает и может стать средством заработка. Кованые изделия действительно востребованы, и предела совершенству в их изготовлении нет.

Что это такое?

Если очень коротко, то ковка – это такой способ обработки металла, после которого этот металл меняется. Он нагревается до так называемой ковочной температуры, становится пластичным, что и использует специалист для придания новых форм заготовкам. Каждому металлу присущи свои характеристики, в том числе и уровень ковочной температуры.

Любопытно, но слова «ковка» и «коварство» неслучайно имеют один корень. Кузнечное дело веками народам и племенам казалось немного мистическим, тайным. Кузнец делал ковы и, если сократить объяснение до одного предложения, «коварство» как-то взяло и обрело значение мудрости, тайного знания, особых навыков. Это только потом оно стало ассоциироваться с негативными намерениями.

В XX веке кузнечное дело утратило свой вес. Производство стало унифицированным, появилось прокатное и штамповочное оборудование, а потом добавилась еще и компьютеризация процесса. Кузнечное дело слабо конкурировало в индустрии, но конец эпохи еще не настал. Массовое производство оказалось таким привычным людям третьего тысячелетия, что они иначе взглянули на ручной труд. И оказалось, что кованые лестницы, ограды, всевозможные архитектурные и дизайнерские элементы – это красиво, в этом есть особый шик.

Потом ковка металла удачно интегрировалась с компьютерным проектированием, в специальных 3D-конструкторах стали разрабатывать кованые изделия для самых разных целей. Свободную ковку сегодня используют для многих видов металла, ее методом делают предметы обихода, а также те объекты, которые можно назвать высокохудожественными. Мало кто задумывался об этом, но ковка применима и в ювелирной сфере.

Наиболее ковким металлом является золото: оно очень пластично, тягуче, текуче, податливо процессу ковки.

Итак, эта технология стара как мир, переживала упадок, но возродилась и подчинила себе инновационные ресурсы. А принцип технологии ковки элементарен, он основывается на физических свойствах любого материала, обладающего температурой плавления. Например, железо плавится при 800-1200 градусах, ковочная температура меди – 100-600 градусов, а алюминия – 400-480.

Обзор видов

Это будет интересным даже для тех, кто о ковке не знает почти ничего. А еще это небольшой ликбез по физике.

Свободная

Она осуществима, если металл разогрелся до нужного уровня. Кстати, свободная ковка и горячая ковка – это одно и то же. Долгое время (почти всегда) это был единственно возможный способ изготовления кованых элементов. Горячая ковка – это нагревание металла до той температуры, когда он начинает быть пластичным, и тогда его обработка ударным инструментом становится простой (относительно, конечно). Материал податлив и принимает нужные мастеру формы. В свободной ковке используются особые технологии металлообработки, которые дают максимально широкое поле выбора мастеру.

И все же этот метод не обходится без недостатков. Например, чтобы нагреть металл, потребуется горн либо муфельная печка. Это дорого, требует организации особого помещения, а также подобное оборудование не так легко содержать и обслуживать. А ведь еще и топливо приобретать необходимо. Наконец, это открытый источник огня, а значит, мастер, работающий с ковкой, должен предельно точно соблюдать все меры безопасности. Не говоря уже о том, что он не может работать без специальных навыков, знаний о температурных параметрах разных металлов.

Машинная

Под этим термином понимается деформация сплавов, которая происходит с применением автоматических молотов либо гидравлики, прессов, падающих с огромным весом (доходит до 5 тонн). И вес поковок после такого вида ковки может равняться 100 тоннам, и даже это не предел. То есть для данного типа ковки необходимы и очень крутые подъемные механизмы, и разнокалиберные манипуляторы. Но при этом такой способ ковки считается самым экономичным. И она действительно экономически целесообразна, если надо получить фасонные заготовки из стали, механические свойства которых будут очень высоки.

Это касается и мелкосерийного, и индивидуального производства.

Штамповка

Именно благодаря такому технологическому производственному приему ковка стала массовой. Металл в своем преображении оказывается ограничен штампами, деформируясь, он получает нужную форму. Там, где надо получить много кованой продукции и быстро, применяют штамповку. В сравнении с той же свободной ковкой у штамповки производительность будет выше в десятки раз. При этом квалификация занятых на производстве рабочих – ниже. А еще штамповка позволяет достичь большей точности размеров и чистоты поверхности поковок.

Штамповка бывает горячей и холодной. При горячей штамповке процесс формообразования завязан на штампах. Их рабочие полости, которые называются ручьями, допускают течение материала лишь в заданном направлении и до ограниченных пределов, а значит, в результате такого процесса получится поковка по форме и размерам только одного вида. Еще ее называют принудительной.

Необходимые инструменты

Инструментов и приспособлений, участвующих в ковке, множество. Каждый новоизобретенный инструмент был обязан упростить для мастера процесс ковки, усовершенствовать его. Но некоторые инструменты фактически не меняются, по принципу действия и назначения они с мастерами уже много столетий. Это кузнечный очаг, наковальня, молот и клещи.

Кузнечные очаги бывают:

переносными и стационарными;
закрытыми и открытыми;
электрическими и работающими на топливе;
жидкостными, задействующими твердое топливо и газотопливными;
имеющими боковые сопла топливной подачи и с центральной фурмой.

Как выглядит наковальня, наверное, представляют и неспециалисты в кузнечном деле. Наковальня – это такой большой металлический стол, где и формируется сама заготовка. Это в каком-то смысле рабочее поле кузнеца. Стол включает основание, рог и наличник, имеющий отверстия под гибку. Видов наковален тоже много, но у каждой обязана быть стальная опора, весящая не менее 30 кг.

А вот клещи кузнецу нужны, чтобы проводить с заготовкой самые разные манипуляции в ходе работы. Молот же считается основным инструментом мастера, и они разнятся по массе. Также специалисту для работы понадобится горн или печка, а еще «державка» – это такой стержень, имеющий лапы для захвата болванки.

Если говорить о материалах, так самые первые кованые изделия изготавливали из меди. Когда-то этот вид металла был самым распространенным с точки зрения самородных материалов. Да еще и по ковкости лучше меди материала не найти, ведь ее можно ковать даже на 100 градусах, и первобытным мастерам такие температурные разбежки были вполне доступны.

Уже потом люди принялись за ковку железа и бронзы.

Технология

А теперь можно немного углубиться в физику процесса, она доступна (хотя бы для осмысления) даже в домашних условиях. Тем, кто собирается ковать своими руками, такие знания нужны непременно. Главное правило кузнеца – как нагреешь, так и пойдет. То есть сначала металлическую заготовку надо нагреть, и нагреть качественно. Для этого и нужен горн или нагревательная печь: что именно, зависит от типа заготовки.

Что делать дальше, расскажем в инструкции.

Когда продукт уже в печке, нагрев нужно плавно нагнетать. Конечно же, контролируя процесс. Тут выстраивается прямая зависимость: чем выше будет температура, тем пластичнее и мягче станет заготовка.
Но и перегрева надо всячески избегать. Чем выше нагревается металл, тем яснее угроза образования кристаллов, обладающих слабыми связями. А значит, после ковки сплав может быть хрупким, с заметными трещинами и даже надрывами. Речь идет уже о перегреве металла.
Если же температура будет, напротив, малой, с заготовками просто нереально окажется работать. Надрывы и трещины никуда не денутся.
Вынутую из печки заготовку непременно предстоит уплотнить, потому что внутри детали могут быть пустоты (металл на самом деле не на 100% однороден). А уплотняют заготовку молотком: им бьют от середины детали к концам.
Подготовка молотом – это первое действие, которое фактически приводит в порядок сплав, то есть уплотняет его. Далее идут сугубо специальные действия. Из металла на рассматриваемом этапе можно получить цилиндры (пустотелые либо сплошные), а еще кольца, плоские заготовки и т. д. А чтобы сделать, например, вытягивание, надо обжимать деталь несколько раз, металл должен перемещаться по оси. Если заготовка очень большая, работают с частями: сначала с нижней частью, потом с остатком. Вариантов заготовок очень много. Как и, собственно, способов ковки. И задача кузнеца заключается в том, чтобы выбрать лучший из них.
Далее следует этап окончательной отделки. До этого заготовку можно назвать не более чем металлическим черновиком из-за ее неровности, грубоватой поверхности и несовпадения с размерами, которые ожидаются изначально. Деталь очищают зубилом, потом по всей поверхности хорошенько проходятся молотом. Потом нужно проверить спецлинейками размеры и неровности, ориентируясь на коррекцию того, что не получилось сразу.
Дальнейшим состоянием металла будет снижение тягучести детали, она начнет затвердевать. И это ключевой момент всего процесса, потому что трещины чаще всего появляются именно на данном этапе (это связано с малой подвижностью материала и нарушениями связей меж частицами).
Чем больше заготовка, тем сложнее она будет остывать. Способны возникать внутренние натяжения, что чревато явно нежелательными деформациями. А чтобы такого не случилось, элемент отправляется в горячий мусор. И сделать это надо, пока деталь еще красная. Это если процесс относительно прост, а если же уровень сложности повыше, понадобится еще один отжиг.

Мастера говорят, что ковку можно назвать искусством компромисса.

Мало знать главные операции, надо еще и уметь определять способ ковки, форму и вид инструментов, подбирать актуальное и наиболее рациональное для каждой конкретной задачи действие. И еще нужно уметь видеть наперед, прогнозировать результат. Конечно, все это приходит с опытом.

Применение

Ковка ориентирована именно на мелкосерийное или единичное производство. В чем-то она лучше литья: наверное, в меньшей трудоемкости и длительности процесса, в разности температур и выборе инструментария. Для литья, например, требуются очень мощные (а значит, и очень дорогие) печи.

В быту кованые изделия используются очень активно. Они украшают интерьер: от кованых подставок и подсвечников до вешалок и больших декоративных композиций. Очень популярны сейчас кованые корзины для дров: они выглядят очень гармонично в интерьере, где есть печка или камин.

Шикарно и убедительно смотрятся двери с элементами ковки, мебель: кресла, кровати, скамьи. Кованые часы очень облагораживают интерьер или уличное оформление дома. А лестницы из кованого металла – это еще и вложение на долгие десятилетия, они вне моды и времени. Беседки, ограждения, ворота тоже идеально смотрятся в кованом виде.

Словом, актуальности запроса на кованые изделия пока ничто не угрожает. Это всегда изящная ручная работа, красивая и очень прочная, эксклюзивная (в большинстве случаев) и интересная как мастеру в процессе изготовления, так и заказчику.

Ковка металла в домашних условиях

Кузнечное ремесло — один из самых старых способов обработки металла. Однако, даже в наш век развития высоких технологий, оно не утратило своего значения и даже набирает большую популярность.

Ковка своими руками довольно непростой технологический процесс, для этого нужно знать хотя бы основные приемы работы с заготовкой, а также правила нагрева и закалки металла. Также нужно иметь понятие, как использовать оборудование. Какими навыками нужно обладать для изготовления изделий кузнечным способом и как ковать металл?

Этапы ковки и приемы

Горячая ковка включает в себя большое количество приемов, использующихся в обработке металла. Однако сама технология состоит из основных этапов.

Нагрев заготовки.
Ковка.
Стабилизация металла.
Закалка (по надобности).

Каждый отдельно взятый этап имеет большое значение. Неправильно выдержанная температура нагрева заготовки приведет в дальнейшем к порче изделия, то же касается и слишком быстрого остывания.

При ковке также нужно соблюдать технологический процесс, иначе попросту заготовка будет испорчена. На этом этапе используют множество приемов в зависимости от того, какое изделие изготавливают.

Стабилизация металла подразумевает постепенное остывание готового изделия. Этот технологический этап способствует нормальной кристаллизации сильно разогретого материала. Главная задача — не допустить нарушение внутренней структуры, появления раковин и трещин.

Закалка используется для придания готовому изделию твердости за счет изменения кристаллической решетки во время высокотемпературного нагрева. Чаще всего в кузнечном деле этот этап проводят, изготавливая инструменты, которые во время использования будут испытывать большие нагрузки. Основное требование к закалке — не сделать металл слишком хрупким (перекалить) или, наоборот, очень мягким.

Итак, как происходит ковка металла своими руками и какие приемы применяют на каждом из этапов работ?

Нагревание заготовки перед ковкой

Обычно для ковки стальных предметов используют готовые заготовки в виде литых стальных болванок требуемого размера. Своими руками таким способом можно изготовить не слишком большие предметы и мелкие инструменты, поэтому для нагревания использую кузнечный горн.

Лучше всего приступить к нагреванию заготовки сразу же после ее отливки, когда она остынет до темно-красного цвета. Также можно прогреть материал предварительно перед помещением в очаг. Предварительное нагревание проводят с концов до средины, чтобы избежать появления напряжений и трещин в структуре металла. При этом температура соблюдается в пределах не более 300 градусов. Проверяют этот показатель разливанием на поверхность болванки машинного масла: если оно горит, то заготовку перемещают в очаг.

Температуру в горне изначально задают невысокую, постепенно увеличивая со временем до нужного предела.

Ошибочно мнение о том, что чем больше нагреть сталь, тем лучше ее ковать. При сильном разогреве такой материал действительно становиться мягче, однако, не стоит забывать о таких процессах, как перегрев и пережег металла.

Перегрев изменяет кристаллическую структуру материала заготовки и при последующей ковке он может попросту развалиться на отдельные фрагменты.

Пережег изменяет химические свойства стали, когда из ее состава выжигается большее количество углерода.

По данным таблицы можно понять каких температурных рамок стоит придерживаться во время нагревания различных сортов стали при ковке. Определяют степень накала металла по его цветовому спектру. Например, если заготовка имеет окраску ослепительно белого цвета, значит, она разогрета до 1200-1300 градусов. Чем более темный окрас металла, тем он холоднее. На фото изображена схема соотношений цветового спектра к температуре.

Как по цвету определить температуру нагрева

Процесс ковки

Когда заготовка будет разогрета до требуемой температуры, ее стоит обжать. Это нужно делать для устранения различных раковин, пустот и трещин в структуре болванки. Процесс проводят следующим образом. Заготовку вытаскивают из горна и ударами молота проходят ее поверхности от середины до краев (сначала верхнего, а потом нижнего).

Прежде чем планировать изготовление вещей, стоит рассчитывать на то, что при обжимке заготовка потеряет часть своего объема в виде окалины. Она образовывается на поверхности болванки, откуда ее удаляют, используя инструменты: клещи и щетки.

Когда обжимка проведена, переходят к собственно поковке изделия. При этом используют различные приемы для получения нужной формы.

Чтобы на поверхности образовались утолщения, используют способ местной осадки. Также этот прием используют, если нужно уменьшить длину заготовки и сделать ее более толстой. Для этого мастер наносит удары сверху заготовки, расположенной в вертикальной плоскости. При этом металл будет деформироваться и утолщаться. Удобно делать полную обсадку, зажав разогретую заготовку в тисках, но нужно спешить, иначе металл будет очень быстро остывать от холодного приспособления для зажима.

После осадки опять нужно сделать обжимку, чтобы придать структуре однородность!

Одна из разновидностей осадки — высадка. Ее используют, когда нужно получить на поверхности изделия утолщения. Для этого нагрев заготовки делают только в месте высадки.

Если нужно, наоборот, удлинить заготовку, проводят так называемую протяжку. Используют три способа, которыми можно сделать этот прием. Наиболее простой — протяжка на плоских бойках. Для этого заготовку разогревают. Далее, ее проходят молотом по всей длине и, переворачивая на 90 градусов, делают ту же работу. Прием стараются проводить за один разогрев. Довольно часто используют такой подвид протяжки, как расплющивание по всей длине. Основные инструменты при этом молот или кувалда.

Иногда при ковке в домашних условиях нужно сделать в изделии сквозное или глухое отверстие. В таком случае используют прием прошивки. В качестве основного приспособления выступают пробойники различного сечения. При этом заготовку разогревают и укладывают на наковальню сверху круглого отверстия. Установив пробойник, по нему наносят удары. Прошивку можно делать как с одной стороны, так и с обеих.

Для разделения заготовки или изделия на части используют способ рубки. Нагревают металл до темно-красного цвета и, уложив его на наковальню, кузнечным зубилом рубят три четвертых его толщины. После чего поковку переворачивают и дорубают остаток, используя те же инструменты.

Также довольно часто в кузнечном деле использую способ гибки заготовок. Простые формы получают, используя в качестве основного приспособления наковальню с отверстиями. Более сложные кованые элементы формируют, изгибая заготовки на различных шаблонах.

Еще один прием, часто использующийся в художественной ковке — скручивание. Заготовку при этом разогревают и жестко фиксируют в тисках, другой конец проворачивают, используя как основное оборудование вороток.

Когда изделие готово нужно стабилизировать металл.

Стабилизация

Очень быстрое остывание материала кованого изделия приведет к неравномерной кристаллизации металла. Как следствие в структуре образуются напряжения, раковины и пустоты. Чтобы избежать таких отрицательных моментов, когда завершиться ковка металла в домашних условиях, нужно задать постепенное и равномерное остывание.

Небольшие поковки можно оставить в очаге горна, где металл будет остывать вместе с печью. Более массивные кованые изделия можно засыпать горячими углями и присыпать золой.

Чем более массивное изделие, тем более плавным должно быть остывание.

Обучиться ковке для начинающих лучше у опытного мастера. Существует много различных приемов и способов такой обработки и изготовления вещей, которые может показать специалист. Тем более при отсутствии практики довольно тяжело соблюдать технологии нагревания и стабилизации металла, без которых изделие либо не получиться, либо будет некачественным.

Однако ручная ковка не так сложна и простейшие вещи можно довольно быстро научиться изготавливать самостоятельно.

А что Вы можете дополнить к материалу этой статьи? Если у Вас имеется опыт обучения ковки в домашних условиях, поделитесь им в блоке комментариев к этой статье.

Холодная ковка от «А» до «Я»

Какие особенности имеет технология холодной ковки, с каким оборудованием работают мастера и как его изготовить — об этом в нашем материале.

Холодная ковка позволяет делать металлообработку различных видов проката без предварительного нагревания. Причем создаваемые изделия, за счет прессования и гибки, получаются намного прочнее, чем при использовании литья или штамповки.

Какие особенности имеет технология холодной ковки и с каким оборудованием работают мастера — об этом в нашем материале.

Зачем используют холодную ковку

Чаще всего с помощью такой технологии обрабатывают металлопрокат в виде прутка, круга, квадрата или полосы. Создаваемое оборудованием давление изгибает и прессует материал, формируя нужную конфигурацию изделия, при этом упрочняя его. Изготовленные таким способом вещи практически невозможно сломать, их срок службы, в сравнении с литьем или штамповкой, на порядок выше.

Зачем применяют холодную ковку и какие изделия производят?

Различные фигурные решетки, которые монтирую на окна и двери жилых помещений.
Декоративные и практичные элементы фасада: козырьки, перила и другие.
Детали ограждений: заборов, ворот, калиток.
Элементы мебели: ножки стульев и столов.
Детали декора: подставки под цветы, кронштейны фонарей, решетки камина, мангалы и прочие.

Все эти поделки выглядят как настоящее произведение искусства, при этом не теряя своего практического назначения и прочности.

Приемы и способы технологии

Понятно, что, в отличие от горячего способа, заготовки предварительно не разогревают до ковочной температуры. Лишь изредка может применяться частичный нагрев поверхностей в месте изгиба.

Технологически такой способ обработки металла построен на одном из физических свойств металла — пластичности. Черновые и цветные металлы, такие как сталь, медь, бронза и другие в зависимости от своего химического состава имеют способность выдерживать нагрузки на изгиб, разрыв, растяжение. Это позволяет их обрабатывать различными приемами без нагрева.

В момент изготовления изделий материал поддается прессованию, что уплотняет структуру металла и, соответственно, делает его прочнее. Изгибание, в свою очередь, добавляет прочности изделию за счет дополнительного сжатия в точках изгиба.

Важным отличием холодной ковки от горячей является то, что нет высокотемпературного воздействия на металл и, как следствие, он не меняет своих химических свойств, а ,значит, нет необходимости проводить дополнительные операции: отпуск, отжиг или закалку.

В итоге, холодная ковка металла имеет как преимущества, так и недостатки.

Детали и заготовки не требуют предварительного высокотемпературного нагревания.
Поверхность изделий намного прочнее, чем при изготовлении вещей горячей ковкой.
Высокоточная обработка деталей, возможна очень точная подгонка.
Элементы не требуют дополнительной обработки после изготовления. Все изделия изначально прочные.
Более «чистая» работа, нет следов и продуктов горения на поверхности металла.

При обработке требуется создать намного большее усилие на металл для формирования деталей.
Требуется специализированное и, в некоторых случаях, мощное оборудование.
Обрабатываемые поверхности должны быть чистыми.
Можно изготавливать только определенные виды продукции.

Главный недостаток холодной металлообработки в том, что можно производить ограниченные наименования продукции.

Какими технологическими приемами обрабатывается металл холодным способом?

Приемы холодной ковки

Изделия производятся путем механических способов и приемов обработки металлических заготовок. Основные операции:

Изгибание металла проводят как на ручном, так и на механическом оборудовании, причем многие изделия вполне реально производить вручную с использованием простейших приспособлений. Гибка — основной технологический прием описываемого способа ковки.

Прессование подразумевает использование сжимающих устройств. Прессы также могут быть ручными и механизированными.

Чеканка — это прием, с помощью которого проводится нанесение рисунка на поверхность изделий. Орнамент создается давлением на металл специальными инструментами или станками. Чаще всего такой способ «рисования» используют для создания рисунков на меди, так как она более пластичный материал.

В холодной ковке, также, как и при любой металлообработке, используют приемы резки, рубки и других общих операций, применяемых для подготовки заготовки и окончательной доводки изделий.

Технология подразумевает применение специализированного оборудования, создающего необходимые условия для производства и обработки материалов.

Оборудование для холодной ковки

Для создания различных элементов холодной ковки применяется ручной и механизированный инструмент. Причем многие детали вполне реально изготовить на простейшем оборудовании, не требующем никакой автоматизации.

Чтобы начать массовое изготовление вещей без горячей кузнечной обработки, потребуется шесть основных приспособлений: гнутик, улитка, волна, твистер, фонарик и глобус. Для чего предназначены такие инструменты и что с их помощью можно сделать?

Гнутик

Такое приспособление служит основным инструментом при изгибании деталей. Особенность в том, что можно выбрать любой угол.

В отличие от горячей обработки, где требуется шаблон и опыт работы со специальной кузнечной вилкой, на гнутике вручную эта операция намного упрощается.

Конструкция состоит из гибочного штампа и эксцентрикового привода. В свою очередь шаблон для гибки состоит из закаленных роликов, которые смонтированы на прочной раме. Такой ручной станок может дополнительно оборудоваться различными приспособлениями. Гнутик может обрабатывать прокат в виде квадрата с размерами 12×12 мм или полосу толщиной до 3 мм.

Улитка

Это ручное приспособление применяют при создании спиралей и завитков. Название улитка прибор получил из-за своей основной составной части — кондуктора, имеющего витую форму. Завитки с проката соответствующего размера такой станок способен изготовить за один подход.

Как и гнутик, улитка вполне свободно обрабатывает основные, использующиеся в холодной ковке, виды проката — квадрат и пруток, сечением 10-12 мм, и полосу, толщиной 3-6 мм.

Основная рабочая часть (кондуктор) состоит из кулачка, располагающегося по центру, и двух дуг (малой и большой).

При создании небольших по размеру завитков дуги демонтируют, проводя гибку на кулачке. На фото показан один из вариантов исполнения такого ручного станка.

Волна

Приспособление, служащее для создания витых, повторяющихся узоров (довольно часто можно увидеть на оконных решетках). Основа устройства — два стальных диска, диаметром 140-150 мм, закрепленных болтами на рабочем столе. Часто можно встретить «управляемую волну» — устройство с регулируемыми зазорами между дисками. Такая функция возможна за счет наличия крепежных отверстий на разном расстоянии одно от другого. Переставляя диск можно создать различный изгиб волны. Как выглядит гибочный станок такого класса показано на фото внизу.

Твистер

Твистер закручивает вокруг своей оси пруток или квадрат. Принцип устройства похож на вороток для горячей обработки.

Конструкция состоит из основы, на которой размещается вращающаяся головка, и ползунок, регулирующий длину изделия. Заготовку фиксируют между этими двумя частями и при помощи рукояток закручивают до требуемого предела.

Фонарик

Одно из самых сложных изделий из холодной ковки — так называемая корзинка. С первого взгляда — это сложное переплетение металлических гнутых прутков или квадратов. Для производства такой детали используется такое кузнечное оборудование для холодной обработки заготовок, как фонарик.

Техника работы оборудования схожа с твистером: на основе закреплена крутящаяся головка и ползунок. Однако, заготовка «наматывается» по спирали на вставку — вал.

Глобус

Такой ручной инструмент для холодной ковки позволяет изгибать заготовку по дуге, загибая концы под востребованный угол, при этом получается объемное изделие. За что часто этот ручной станок называют объемником.

Основа устройства — шаблон в виде дуги и закаленные ролики, позволяющие двигаться ручному приводу. В зависимости от типа инструмента, он может работать с квадратным прокатом со сторонами 14×14 миллиметров, неширокой полосой до 25 мм, а также прутком.

Чаще всего глобус применяют для производства деталей «объемных» решеток, в которых отдельные элементы не лежат в одной плоскости с остальными.

С помощью этих простейших устройств, которые не требуют механизации, можно создавать настоящие произведения искусства, состоящие со всех отдельных декоративных элементов: волюты, завитков, корзинок и прочих.

Неплохим решением будет приобрести универсальный станок для холодной ковки, который позволяет совершать основные операции по металлообработке. Однако, стоимость такого оборудования будет доступна не всем мастерским.

При обустройстве мастерской можно приобрести готовое оборудование. Ручные станки для холодной ковки металла стоят относительно недорого, но можно сделать их самому.

Как сделать станки холодной ковки самостоятельно

Чтобы сделать приспособления для холодной ковки, потребуется наличие некоторого инструмента (сварочный аппарат, болгарка), а также поискать информацию об их изготовлении.

Существует множество чертежей станков для холодной ковки. Некоторые из них представлены на фото в этом разделе.

Самый простой вариант — сделать приспособление улитку для гибки металлопроката. Как ее изготовить самостоятельно, можно посмотреть на видео:

Также несложно собрать приспособление для скручивания заготовок — твистер. Главное подыскать материал и инструменты для работы.

Обзор на это приспособление показано в видео

Существуют и другие конструкции подобных устройств. Самодельные станки для холодной ковки не менее работоспособны по сравнению со своими покупными аналогами.

Для ковки холодным способом также потребуется и нагревательный инструмент, так как технология предусматривает частичный разогрев некоторых зон детали для более простого изгибания или скручивания. Нарезать металл проще с отрезным стационарным кругом. Но, за неимением его, можно воспользоваться болгаркой.

Еще один немаловажный инструмент в изготовлении изделий холодным способом — шлифовальные машины. Ведь отдельные элементы декора потребуют зачистки и сглаживания поверхностей. Для этого подойдут либо ручные ленточные шлифовальные машины, либо стационарный гриндер.

Наличие различных станков для холодной ковки металла значительно ускоряет процесс производства элементов, особенно, если требуется их массовый выпуск.

Если у Вас есть опыт изготовления станков для холодной металлообработки, поделитесь им в комментариях к материалу статьи. Насколько сложно изготовить такое оборудование самостоятельно и какая функциональность такого ручного оборудования? Примите участие в обсуждениях и оставьте свои дополнения к этой статье.

Основы процесса ковки металла

Что в себя включает технология ковки металла, какое оборудование и приемы используются в самом старом виде металлообработки? Об этом далее.

Ковка металла, наряду с литьем, самая древняя технология по обработке материалов. Причем производить изделия таким способом человечество начало еще задолго до появления железа и стали. Первые кузнецы работали около 5-6 тысяч лет назад. Со временем технология лишь совершенствовалась и дополнялась новыми приемами. Сегодня ни одно производство не обходиться без обработки металла ковкой.

Что в себя включает технология ковки, какое оборудование и приемы используются в самом старом виде металлообработки?

Понятие ковки металла

Говоря простым языком, ковка — обработка металла, нагретого до ковочной температуры. Принцип технологии построен на физических свойствах любого материала, имеющего температуру плавления. Но прежде, чем будет достигнут этот порог, структура вещества станет более мягкой.

Каждый металл имеет свою температуру, при достижении которой он становиться более мягким, а, значит, и более податливым для обработки путем ковки.

Однако, существует также технология металлообработки, когда заготовку не нагревают, а куют холодной. Такой прием позволяет получить не менее прочные изделия, без нагревания заготовка прессуется и изгибается.В таблице указаны пределы температур, при которых тот или иной металл можно ковать.

Виды кузнечной обработки

Свободная.
Машинная.
Штамповка.

Свободная ковка подразумевает то, что заготовки не ограничены никакими формами. Или же материал будет закреплен с одной стороны на наковальне. К этому технологическому приему относиться и ручная ковка металла, когда изделию придают форму, используя кувалду или молоток. Свободная ковка применяется как для производства отдельных продуктов, так и просто для улучшения качества материала.

При проковке поверхности заготовки улучшается свойство металла. Крупные кристаллы материала размельчаются, структура станет более мелкозернистой и однородной. К тому же, при поковке завариваются внутренние раковины, упрочняя тело заготовки.

Машинная ковка — более современный вариант обработки. Такая технология используется в массовой, тяжелой промышленности. При этом используют механизированные молоты (с массой от 40 килограмм до 5 тонн), ковочные машины или прессы. Вес заготовок и конечных поковок порой может достигать нескольких десятков тонн.

Штамповка. Такой технологический прием позволил сделать производство массовым. При изготовлении изделий металл ограничивается штампами и при деформации получает нужную форму.

Штамповка используется в массовом производстве, где важно получить большое количество продукции. Свободная ковка, как правило, используется в мелкосерийном и единичном производстве.

Оборудование и инструменты

Многовековое развитие такого вида металлообработки привело к появлению огромного количества инструментов и приспособлений. Но горячая ковка металла сохранила ту же технологическую линию, как и тысячи лет назад: нагревание, закрепление, деформация, закалка.

При изготовлении кованых изделий ручным способом используют практически те же наборы инструментов и оборудования, которые применяли мастера с зарождения этой технологии. Список следующий.

Кузнечный очаг или горн используется для нагревания материала до нужной температуры. Существует множество различных видов этого оборудования.

Стационарные и переносные.
Закрытые и открытые очаги.
Топливные или электрические.
Жидкостные, газо- или твердотопливные.
С боковыми соплами подачи воздуха или центральной фурмой.

Наковальни — это массивные металлические столы, где собственно и происходит формирование заготовки. Состоят из основания, рога и наличника с отверстиями для гибки. Существует несколько разновидностей этого кузнечного приспособления, однако обязательно наличие стальной опоры с весом от 30 килограмм.

Клещи в ручной ковке мастер использует для оперирования заготовкой в процессе работы.

Молоты — основной инструмент, использующийся в кузнечном деле, могут иметь различную массу для работы с разными по габаритам заготовками.

Материалы и технология ковки

Самые первые изделия, изготовленные человеком путем ковки, были из меди. Это связано с двумя основными причинами. Во-первых, это был самый распространенный вид материала, который попадался в самородном (практически чистом) виде. Во-вторых, медь — самый ковкий металл, нижняя граница температуры, при которой ее можно ковать, равна 100°С, что вполне было доступно первобытным мастерам. Позже начали ковать бронзу и железо. А с появлением стали были отработаны приемы и технологии ее обработки.

Кузнечные приемы

Основные кузнечные операции, использующиеся в технологии ковки металла:

Осадочные.
Высадочные.
Протяжные.
Обкатки.
Раскатки.
Прошивки.
Разгонки.

Осадочные кузнечные работы подразумевают уменьшение высоты заготовки и увеличение ее поперечной площади сечения.

Высадка, по сути, частичная осадка заготовки. Применяется, когда на поверхности металла нужно сделать некоторые утолщения. Добиваются этого за счет уменьшения длины заготовки.

Протяжка — еще один технологический прием обработки металла кузнечным способом. Такая операция подразумевает удлинение заготовки. При этом уменьшается поперечная площадь сечения.

Обкатка в кузнечном деле подразумевает собой придание заготовке формы цилиндра. В процессе деформации металла заготовка проворачивается вокруг своей оси.

Раскатка — обработка кольцевой заготовки. Когда нужно увеличить ее внутренний и наружный диаметры, металл раскатывают на оправке за счет уменьшения толщины стенок.

Прошивку в кузнечном деле применяют для получения сквозного отверстия за счет использования пробойника.

Разгонка — это операция получения более широкой заготовки. По сути, металл для ковки расплющивают на поверхности наковальни молотом, двигаясь поперек оси изделия.

Существует также множество других приемов, с помощью которых получают требуемые формы изделия.

Особенности кузнечной обработки стали

При изготовлении кованых изделий чаще всего использую сталь, как наиболее прочный материал, который без особых проблем можно обработать таким способом. Но при этом соблюдаются некоторые технологические особенности материала.

Стальная заготовка должна нагреваться равномерно со всех сторон.
Обязательно при ковке стали нужно соблюдать температурные рамки, которые зависят от твердости материала. Легированные инструментальные марки металла нельзя перегревать свыше 1000 градусов, мягкие — более 1300. Недостаточный нагрев также не способствует нормальной кузнечной обработке: во-первых, это затрудняет ковку стали, а во-вторых, в структуре изделия могут образовываться трещины и разрывы.
Обязательно перед нагревом заготовки до температуры ковки металл предварительно нужно разогреть до показателя в 300 градусов.

До изобретения сварочных аппаратов кузнечным способом проводили и соединение металлических частей. Это делалось за счет сильного разогрева крепящихся концов заготовки и их последующего сдавливания ударами молота. Кузнечные сварные соединения использовались практически для любого доступного металла: меди, бронзы, серебра и железа.

Несмотря на развитие современных технологий, ковка металла остается одним из основных технологических приемов получения различных изделий. Кузнечным способом изготавливают различную продукцию. Усовершенствование такой обработки привело к массовому производству путем штампования по стандартной форме.

Значительно упростило изготовление кованых изделий появление машин, способных обрабатывать большие по весу и габаритам заготовки.

Пример работы в промышленных условиях можно посмотреть в предоставленном видео:

Несмотря на упадок и появление машинной штамповки, кузнечное дело не теряет своей популярности. Особенно пользуются спросом изделия художественной ковки.

А что Вы думаете по поводу материала этой статьи? Если у Вас есть опыт кузнечных работ и изготовления вещей путем ковки поделитесь им в блоке обсуждения к этой статье.

Холодная ковка – секреты мастерства обработки металла

Для многих холодная ковка стала тем делом, в котором можно реализовать себя не только как ремесленником, но и как творцом новых приспособлений и станков для работы. При этом, простые станки и приспособления для формирования улитки, навивки спирали и сгибания проката разного профиля как показывает практика можно сделать самостоятельно, из подручных материалов. Об особенностях технологии ковки и вариантах создания простейших станков и принципах их работы и пойдёт речь далее.

Искусство холодной ковки от идеи до готового образца

Идеи использования металлических элементов декора чаще всего реализуются в изготовлении оград, ворот, оконных решёток и козырьков. Готовые штучные элементы холодной ковки из металла различного профиля соединяются в готовую композицию сваркой. Простота технологии позволяет получить необычные узоры и объёмные композиции с минимальными навыками работы с металлом, станками и оборудованием.

Большим плюсом этой технологии выступает возможность использования готовых заготовок. Стандартные размеры завитушек, улиток, розеток и винтовых профилей позволяют создавать как единичные изделия, так и выполнять работы по шаблону, например, одинаковые пролёты ограды или оконные решётки.

Вместе с тем изделия из холодной ковки становятся особенно привлекательными тогда, когда в них присутствуют необычные элементы, которые изготавливаются в единичных экземплярах. Именно поэтому, мастера, работающие в этой технике обработки металла, предпочитают сами создавать заготовки из проката. Здесь важную роль играет оснащённость мастерской необходимыми приспособлениями и станками для обработки металла.

Основы технологии обработки металла

Получение готового элемента забора или подставки под кашпо в цветник включает в себя несколько последовательных технологических процессов. Самый главный, из которых придание заготовке из проката необходимую форму. Холодная ковка металла использует следующие виды обработки:

гибка;
штамповка;
скручивание;
ковка;
прокат.

Применяемые приёмы и способы обработки зависят от формы и вида металлопроката.

И здесь необходимо обратить внимание на то, чем отличается горячая ковка от технологии холодной обработки металла. При нагреве заготовки происходит изменение структуры металла, он становится пластичнее, так, появляется возможность придать заготовке нужную форму, приложив немного усилий.

При холодной ковке, металл не нагревается, и его структура остаётся прежней. В этом случае приходится прикладывать больше усилий для получения детали нужной формы. Дело в том, что при гибке или скручивании сопротивление поверхностного слоя металла усиливается жёсткостью формы заготовки. А сердцевина, обладающая высокой вязкостью, принимает форму только после преодоления сил сопротивления поверхностных слоёв.

Поэтому, чтобы получить определённые виды ковки обычным молотком не обойтись. Для успешной работы необходимы специальные устройства и приспособления. Особенность технологии заключается в том, что для получения одной формы используется один вид инструмента.

Любое приспособление для холодной ковки это специальный инструмент:

гибка профиля и полосы в завиток осуществляется на станке-улитке;
штамповка, при изготовлении лепестков или розеток, использует пресс и пуансоны;
скручивание полосы, квадрата, трубы выполняется на торсионе;
ковка или расклёпывание делается на наковальне или при помощи гидравлического пресса;
для проката используются вальцы разного профиля и диаметра.

Домашняя мастерская – оборудование, оснащение, размещение

Ковка дома, если речь не идёт о создании только красивого мангала или подставки под цветы рано или поздно потребует создания особых условий для комфортной работы. Даже для занятия ковкой как хобби потребуется большое, хорошо освещённое помещение, где кроме станков нужно будет предусмотреть место и под монтажный стол, и под покрасочный модуль, а также подобрать минимальный набор инструментов для работы.

Аргументов выделить просторное помещение много, но при планировании размещения стоит взять во внимание:

холодная ковка профильной трубы требует сначала сделать прокат профиля, для того, чтобы можно было легче придать форму завитка или улитки. Для этого вальцы должны размещаться так, чтобы длина помещения была в 2,1-2,5 раза больше отрезка трубы.
станок улитка должен иметь доступ со всех сторон;
для объёмных работ, например, для сборки оград или въездных ворот монтажный стол стоит делать таким, чтобы он был больше конструкции на 0,2-0,3 метра;
станки обязательно должны иметь массивную станину и надёжное крепление к полу, а вот монтажный стол можно сделать по принципу трансформера – они должны быть мобильными и быстро складываться.

Вальцы для проката, кроме обычной плоской формы должны иметь валы и для работы и с профильной, и с обычной трубой круглого сечения. Для пресса необходимо иметь несколько пресс-форм для работы с листовым металлом. Здесь понадобятся формы для штамповки листьев, лепестков, полусфер и оформления концов профилей.

Что нужно помнить, приступая к созданию станка для холодной ковки

Одним из важных вопросов, которые предстоит решить при проектировании и создании самодельного станка для холодной ковки выступает вопрос, какой металл нужно подобрать для изготовления рабочих органов. Простым и доступным вариантом для этого выступает покупка заготовок в строительном магазине. Это обойдётся относительно дёшево, а учитывая то, что станок будет собираться своими руками, то здесь можно сэкономить и на обработке, будет достаточно иметь болгарку и сварочный инвертор.

Но, при этом нужно понимать, что в магазине не продаются специальные сорта стали, скорее всего, это обычный прокат, не обладающий ни прочностью, ни долговечностью. В таком случае, не стоит рассчитывать на долгую службу шаблона, срок службы таких приспособлений составит всего 800-1000 рабочих циклов.

Видео описание

В этом видео показано самодельное приспособление для сгибания прута:

Другое дело, если использовать инструментальную или конструкционную сталь. Здесь срок службы будет в 4-5 раз дольше, а узоры из профильной трубы будут получаться с идеальными формами.

Во многих приспособлениях применяются пуансоны одинаковой формы, но разных размеров. Но создавать для каждого типоразмера проката свой станок неоправданно дорого. А вот предусмотреть в гнутике, или станке для улитки сменные пуансоны вполне возможно, да и обойдётся такой вариант дешевле.

Ковка из профильной трубы, квадрат и прут требует больших усилий для придания заготовке нужной формы. Электропривод в таком случае мог бы существенно облегчить работу. В домашнем варианте мини кузницы, вместо электропривода можно использовать шестерёнчатый редуктор.

Оснастка для станков холодной ковки

Самым простым и наиболее часто используемым оборудованием в мастерской обычно выступают два станка – гнутик и улитка. Первый, позволяет сгибать материал под нужным углом, второй обеспечивает создание плоских спиралей подобных улитке. Принцип работы устройств прост – один конец заготовки зажимается неподвижно, а второй, при помощи рычага, сгибается под нужным углом.

Станок холодной ковки гнутик включает:

основание из пластины толщиной 15-20 мм;
центральную ось, жёстко закреплённую на основании;
подвижный рычаг с кареткой;
сменные вальцы и ролики;
фиксирующие устройства роликов и вальцов.

На оси крепится рычаг с подвижной кареткой. Рычаг имеет квадратную или прямоугольную форму. На него устанавливается подвижная каретка с двумя неподвижными осями под валки. Чтобы получить изгибы, нужного диаметра валки делаются сменными, изменяя диаметр валков, получаются заготовки разного размера.

перед началом работы подбираются валки нужного диаметра;
рычаг с кареткой устанавливается в исходное положение;
один конец заготовки фиксируется в зажиме;
заготовка прижимается к центральному вальцу;
каретка с вальцом подводится к заготовке и плотно прижимается к ней;
поворачивая рычаг, валки придают заготовке необходимую форму.

Как работает универсальное гибочное приспособление для полосы, прута, квадрата, показано в этом видеоролике:

Станок улитка для холодной ковки представляет собой более сложный инструмент, чем гнутик. Сложность его состоит в том, что основной рабочий орган выполняется в виде составного устройства нестандартной формы. Составной вид формы из нескольких секций обеспечивает получение заготовки в виде плоской спирали похожей на улитку. Эта схожесть и дала название этому станку.

Станок улитка или кондуктор для холодной ковки состоит:

основания в виде станины из толстой металлической пластины;
кондуктора или оправки, вокруг которой и выполняется навивка улитки;
рычаг с роликами.

Основой станка для ковки металл выступает основание из стального листа толщиной 15-20 мм диаметром 50-70 см. Станина располагается на валу. Под ней, внизу на подшипниках закреплён рычаг, крепление на подшипниках обеспечивает лёгкое вращательное движение. Он выполняется из толстостенной трубы. Длина рычага, должна быть не меньше 80см. Верхней части в центре основания прочно закреплён вал диаметром 10-16 мм. Основание имеет несколько отверстий, в которые вставляются разборные оправки. Отверстия располагаются так, чтобы можно было устанавливать шаблоны разного размера.

Оправки представляют собой разрезанную на части спираль. Для работы обычно необходимо 2-3 набора элементов – маленького диаметра, среднего и большого размера. Центральный элемент надевается на вал основания. В нем имеется паз для начальной фиксации прута или полосы. Первый завиток имеет 2\3 оборота окружности. Второй – продолжение спирали с увеличенным радиусом и длиной 1\3 оборота спирали. Третий элемент длиной 1\2 оборота с изгибом равным 4-6 радиусам центрального элемента.

Оправки выполняются из полосы шириной 50 мм и толщиной не меньше 5 мм. Для жёсткости с внутренней стороны они усиливаются квадратом 15х15 мм.

Для прижатия заготовки к оправке на рычаг надевается каретка с роликами. Вертикальные ролики прижимают заготовку к форме, а горизонтальные выступают опорой для сгибания.

Холодная ковка металла на станке улитке выполняется следующим образом:

на основание станка устанавливается оправка;
в паз вставляется заготовка и прижимается кареткой рычага;
рычагом делается обжим заготовки вокруг оправки;
после того как первый элемент будет обжат заготовкой полностью, на основание устанавливается второй, а потом и третий элемент оправки.

В этом видео показано, как работает станок улитка:

Коротко о главном

Простая и одновременно доступная технология холодной ковки сегодня находит сегодня все большее количество поклонников. И как показывает практика, многие мастера не только создают свои неординарные по замыслу элементы ковки, но и необычные устройства и приспособления для работы.

Мастерами успешно создаются как простые приспособления для выполнения одной операции, например, создания элемента улитка, веретено, спираль, навивка, скрутка, с применением физической силы мастера. Так и более сложные, с использованием механических редукторов и электроприводов. Однако, для создания небольшой мастерской многие советую обязательно собрать станок для завивки улитки и гнутик, для получения правильных геометрических форм. Именно эти приспособления и будут основой для развития в дальнейшем мастерской холодной ковки.

Но как бы там ни было, в разработке станков и приспособлений для холодной ковки одним из самых интересных моментов стоит вопрос создания универсального станка для большого количества операций.

Читайте также: