Какой металл используют для ковки

Обновлено: 16.05.2024

Современное кузнечное ремесло достигло вершины совершенства. Сегодня профессиональные мастера способны создавать поистине шедевральные изделия, которые радуют глаз в архитектуре и ландшафтном дизайне каждого, кто их увидит. С давних времен искусство ковки претерпело множество изменений. Ранее деятельность кузнецов была направлена исключительно на изготовление оружия, доспехов и подков для лошадей. На сегодняшний день элементы художественной ковки можно встретить практически на каждом шагу. Здесь и потрясающие растительные орнаменты, и многочисленные узоры на решетках, заборах, воротах, предметы мебели и много других вариантов применения данного мастерства

Столь сложный процесс выполняется вручную опытными специалистами в этой области. Но далеко не все зависит от профессионализма мастера, не менее важное значение имеет также выбранные материал для изготовления продукции. Суть в том, что ресурс должен обладать одновременно пластичностью и прочностью, чтобы придание ему необходимой формы становилось возможным без возникновения повреждений и нарушений структуры. При этом далеко не каждый стойко перенесет кузнечную обработку

Выбор сплавов для производства художественных кованых деталей

Бытует довольно распространенное заблуждение, что в качестве используемого материала кузнецы предпочитают исключительно сталь. На самом деле разнообразие ресурсов намного шире, чем представляется. В большинстве случаев выбор осуществляется, основываясь на их стоимость. Но действительно профессиональные специалисты прежде всего обращают внимание на марку металлического элемента, где указаны особенности и свойства, зависящие от качественных составляющих

В изготовлении художественных товаров широко распространены такие типы:

Белый чугун. В процессе производства он подвергается томлению в песке или железной руде при экстремальных температурах, достигающих 800-900 градусов Цельсия. В таких условиях происходит кристаллизация углерода и его выход из отливки. Или же он помещается в решетке железа в виде графитной частицы. Наружная сторона продукта приобретает мягкость, но внутри остается хрупкой. Суть в том, что из чугуна невозможно что-либо выковать, он отливается при 1200 градусах;
Сталь. Это сплав на железной основе, состоящий из многих компонентов, обладает хорошими показателями мягкости и пластичности. Среди них наиболее подходящими для последующего кования считаются углеродосодержащие детали, но его должно быть не больше 0,1% для лучших результатов. Готовое изделие отличается привлекательным, слегка серебристым оттенком и доступной стоимостью;
Углеродистая сталь. Такое наименование предполагает, что в сплаве содержится более 1,4% молекул углерода. Нашли широкое применение в производстве декоративных предметов повышенной прочности. При его использовании нужно внимательно следить за уровнем нагрева;
И легированная. Их отличает наличие легирующих добавок - никеля, хрома, вольфрама и других. Они придают первоначальному сырью другие свойства, делая его более прочным и устойчивым к коррозии.

И хотя простое железо не менее популярно, все же его разновидности чаще встречаются в кузнечном деле.

Прочие разновидности

Нельзя также не упомянуть и цветные металлы, из которых получаются весьма эстетичные, интересные и оригинальные предметы:

Алюминий. Очень мягкое и гибкое сырье, которое идеально подходит для создания элементов декора. Когда он проходит обработку при высоких температурах, на его поверхности начинает образовываться защитная пленка, предотвращающей коррозию;
Медь. Применяется как в холодном, так и в горячем методе ковки. Но в первом случае готовый продукт обладает большей прочностью. Медные детали отлично дополняют винтажный интерьер;
Латунь. Состоит из меди и цинка. Для нее характерен слегка желтоватый оттенок. Во время работы с материалом следует очень быстро выполнять штамповку, буквально за один удар. Это необходимо по причине малого температурного интервала ковкости - всего 10 градусов. Но результат превосходит все ожидания и получается аристократичное и элегантное изделие;
Бронза. Данный тип также включает нескольких металлов, а именно - медь, алюминий, олово, а также нескольких других частей. При выполнении работ по ковке отлично поддается изменениям и хорошо куется. Его отличительной чертой считается довольно интересная, привлекательная расцветка. Ведущие дизайнеры архитектуры со всего мира используют бронзовые продукты для оформления зданий в готическом или классическом стиле. Часто встречается и их применение в дизайне интерьера.

Несомненно, мастерство создания шедевральной продукции из железа является сложным делом, которое под силу только подготовленному человеку с высокой квалификацией. Результаты их работы поражают любые взгляды, все больше притягивая людей к старинному ремеслу.

Ковка металла в домашних условиях- часть 1. Свойства металла

Необходимость специальных знаний при произведении ковки металла в домашних условиях

Для того чтобы производить изделия из металла, мало сделать кузницу. Ковка металла предусматривает необходимость глубоких знаний по их свойствам. Поскольку кузнец использует различные материалы, для изготовления своих изделий. Соответственно, разные марки сталей и других металлов имеют и разные физические и механические свойства. То есть, необходимо применять разные технологии ковки для чёрных металлов и для цветных и сплавов. Для обработки разных металлов могут понадобиться и разные приспособления для кузницы, которые должны быть в арсенале кузнеца.

Ковка металла в домашних условиях- часть 1. Свойства металла

Материалы для использования при ковке металлов в домашних условиях

Самый распространённый металл для ковки – это сталь, состоящая из железа и углерода. По количество углерода, стали разделяют на углеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые. Соответственно, процентное содержание углерода в них: 0,25%, 0, 25-0,6% и 0,6-2,0%.

Чем больше углерода в стали, тем она лучше закаливается и имеет большую твёрдость. Однако стали с меньшим содержанием углерода имеют большую теплопроводность и легче поддаются ковке, что актуально, когда происходит ковка металла в домашних условиях.

Для кузнечных работ используют и некоторые виды цветных металлов. Так широко используется медь и ее сплавы, а также находит применение алюминий. Среди сплавов из меди, которые использует кузнец, находятся разные марки латуни и бронзы.

Структура состава металлов для ковки в домашних условиях

Любой металл имеет поликристаллическую структуру, состоящую из зёрен металла и тончайших прослоек неметаллических включений и оксидов между ними. Сами зёрна являются кристаллами с размерами от 0.01 до 0.1 миллиметра. Прочность металла напрямую зависит от размера зёрен. Чем меньше зерно, тем прочнее металл.

Благодаря более слабой связи между зёрнами, чем в них самих, зёрна во время ковки скользят в направлении деформации. После ковки получается мелкозернистая прочная строчечная структура металла. Зёрна и неметаллические соединения вытягиваются вдоль направления течения металла.

Подбор температур ковки металлов в домашних условиях

В зависимости от температурного режима, в котором проводится ковка металла, может получиться разная его структура по размерам зёрен. Для каждой марки металла существует определённый температурный диапазон, в котором осуществляется его ковка. При завышенных температурах обработки, есть риск увеличения размеров зёрен, во время остывания.

Человек, взявшийся за кузнечное дело должен разобраться в особенностях режима термообработки, для разных марок металлов.

Занятие кузнечным делом требует кузнечного оборудования, сделанного своими руками. Также при подходе к работе, следует задуматься, как создать горн. Следует освоить электросварку. А труба в ППУ изоляции прайс на которую посмотреть несложно, варится разнвми аппаратами сварочными. Очень хорош в работе сварочный аппарат САТ-1, а работе с холодной ковкой облегчает работу, нежели горячей.

Ковка металла в домашних условиях- часть 2. Нагрев металла для ковки и топливо для кузницы

Ковка металла в домашних условиях настоящее искусство для домашнего мастера, сравнимое с искусством художника, упражняться и совершенствоваться в котором можно бесконечно. Прежде всего вам необходимо будет обзавестись необходимым инструментом для кузнечного дела и оборудовать специальное место под кузницу, или даже сделать кузницу стационарно. Однако даже если у вас имеется сама кузня и все необходимые приспособления для кузницы, кузнечное дело требует еще и дополнительных знаний касательно всего технологического процесса ковки.

Нагрев заготовок для ковки в домашних условиях

Нагрев заготовки — одна из самых важных и ответственных операций в технологическом процессе ковки. От того насколько правильно Вы подберете температуру для ковки, будет зависеть качество всего изделия. Ковать заготовку можно только после нагрева ее до «ковочной температуры» — оптимальной температуры для каждого металла, при которой у него снижается сопротивляемость деформации и повышается пластичность. «Ковочная температура» представляет собой определенный интервал температур, и для каждого металла, в зависимости от его структуры и химического состава, будет различаться.

Подбор температурного режима для ковки металла в домашних условиях.

Необходимо помнить, что в случае если мы нагреваем заготовку из углеродистой стали, углерод из верхнего слоя, под действием температуры будет выгорать. Глубина выгорания углерода в таком случае составляет примерно от 2 до 4 мм, что соответственно ведет к уменьшению показателей твердости будущего изделия, а так же к снижению прочности и закаливаемости стали.
Перед началом ковки, кузнец должен убедиться что вся заготовка прогрелась равномерно, и соответственно имеет одинаковые свойства по пластичности и устойчивости к деформации, по всей своей площади.

В зависимости от конкретной марки стали определяется свой температурный интервал для ковки изделия. Другими словами имеются достаточно четко определенные температуры, необходимые для начала процесса ковки (Тн) и для его окончания (Тк).

Ошибки при ковке метала в домашних условиях

Если же заготовку нагреть ниже температуры необходимой для начала процесса ковки (Тн), то при ее обработке очень велика вероятность образования трещин, в следствии недостаточной пластичности металла.
Знаменитая дедовская пословица «Куй железо пока горячо», как нельзя точно дает понять важность момента достижения заготовкой необходимой температуры. Другими словами, производить процесс ковки в домашних условиях, необходимо строго в определенном температурном интервале от Тн до Тк. (на диаграмме приведен в виде заштрихованной области для состояния железо-углерод). В случае если Вы не знаете марку стали с которой придется работать, ее легко можно определить проверив «на искру» и сверившись с табл. 1-3. При ковке в домашних условиях температуру заготовки можно определять по цвету каления и побежалости металла.

Топливо для ковки металла в домашних условиях.

Для домашнего умельца, выполняющего все работы своими руками, наилучшим вариантом топлива будет каменный уголь. Очень хорошо для нагрева заготовок в домашних условиях использовать уголь размером с грецкий орех, черного цвета и блестящий. Достаточно часто в качестве топлива используют кокс, имеющий достаточно высокую температуру горения. Дрова лиственных пород деревьев также можно использовать в качестве топлива для нагрева заготовки. Но все же наиболее доступным и применяемым топливом при ковке в домашних условиях остается древесный уголь.

Создание кузни своими руками дело более простое, чем может показаться вначале.

Как сделать горн, для ковки металла в домашних условиях.

Кухонная мебель, широкий выбор и ассортимент.

Холодная ковка своими руками-занятие для тех, кто желает создавать прекрасное.

САТ-1 не занимающий много места, уникальный для России, аппарат для сварки.

Какой металл для ковки лучше

На вопрос, какой металл для ковки лучше, ответить сложно, поскольку у каждого из них свои преимущества и особенности. Имеются и незначительные недостатки. Обрабатывать можно ковкий чугун. Хороша для создания красивых, экстравагантных и практичных изделий мягкая углеродистая сталь. Отличные поделки получаются из цветных металлов.

Виды чугунов

Марка чугуна определяется содержанием углерода (более 2,14%) и других компонентов. В зависимости от состава материал разделяется на несколько видов.

Белый. Углерод в сплаве содержится в цементите. Металл этой марки обладает хорошими износостойкостью и твердостью. В то же время материал плохо обрабатывается на металлорежущих станках. Чугун разделяется на доэвтектический, эвтектический и заэвтектический. Наибольше углерода у последнего — до 6,67%.
Серый. Отливки из него производятся с помощью форм, созданных литьем из стали. Такой чугун используется в основном в машиностроении. Сплав не переносит ударов, поэтому из него изготавливаются изделия, на которые не оказываются механические воздействия. Среди них подшипниковые чашки и колесные клиноременные передачи.
Ковкий. Металл, в котором углерод находится в форме хлопьев, производится из белого чугуна. Для получения заготовок сырье нагревается и выдерживается при заданной температуре в течение требуемого времени. Этот процесс именуется томлением.
Высокопрочный. Углерод в структуре этого металла находится в шаровидном состоянии. Чтобы получить нужную форму в сырьё при производстве вводится магний. Благодаря высокой прочности чугун по характеристикам напоминает углеродистую сталь. Из материала создаются коленвалы, поршни, элементы тормозной системы.

Важно: Включения в разных чугунах могут иметь вид пластин, шаров и хлопьев. В составе ковкого чугуна находятся хлопья.

Особенности производства ковкого чугуна

Для создания ковкого чугуна нужны белые отливки. Углерод в их структуре связан с “Fe” — находится в составе цементита, называемого еще карбидом железа. Когда заготовки отжигаются при температуре 950-970 °C, из аустенита и цементита высвобождается графит. Аустенит — железо с гранецентрированной решеткой. В результате графит кристаллизируется до образования хлопьев. Последние окончательно формируются в чугуне при температуре от 720 до 760 °C.

Термический отжиг проходит 2-этапно. Вначале заготовки подогреваются до t 950-1000 °C и выдерживаются в таком состоянии до завершения распада связи аустенита и цементита. В результате первый остается, а второй замещается графитом. Затем заготовки понемногу охлаждаются до температуры от 720 до 760 °C, после чего аустенит выделяет вторичный цементит, который входит в структуру перлита. Последующее охлаждение приводит до распада перлита на 2 компонента — графит и феррит.

Разновидности ковкого чугуна

Чугун отливается по разным технологиям отжига. В зависимости от них разделение ведется на три категории.

Перлитный. Включает в себя перлит и графит в виде хлопьев.
Ферритный. В состав входят феррит и графит такого же вида.
Ферритно-перлитный. Состоит из феррита, перлита и графитовых хлопьев.

Пудлинговый чугун мягкий при нагревании и очень устойчивый к коррозии. Подходит для художественной ковки горячим методом. Древесноугольный чугун после обжига становится также очень мягким и податливым. Даже при холодной ковке на нем не образуются трещины. Подходит для создания металлических декоративных изделий.

Свойства ковких чугунов

На свойства и теххарактеристики ковкого чугуна влияет количество в составе углерода. Последний находится обычно в виде графита и кремния. Для характеристик перлитового металла для ковки также важно количество марганца и хрома. Структура напрямую отображается на свойствах, к примеру, у перлитного отливка выше твердость и ниже пластичность, чем у ферритного аналога. Графитные включения в состоянии хлопьев придают изделиям хорошую пластичность при значительной прочности, поэтому называются «ковкие».

У ковких заготовок, отличающихся стабильностью свойств по всей толщине, нет внутренних напряжений. Их механические и физические параметры находятся между соответствующими показателями серого чугуна и стали.

Свойства ковких чугунов:

хорошие износостойкость и текучесть;
высокие плотность и прочность: заготовка толщиной 0,8 см выдерживает давление 40 атм при гидроиспытаниях;
способность поглощать вибрации при циклических нагрузках;
устойчивость к коррозии.

Обладая такими свойствами отливки применяются для создания разных изделий для водо- и газопроводных систем. Однако, при динамических нагрузках и минимальных температурах металл может обрести хрупкость.

Маркировка изделий

Расшифровка маркировки на примере марки чугуна КЧ 30-6:

КЧ — ковкий чугун;
30 — предел прочности 294 Н/мм 2 , поделенный на 10;
6 — относительное удлинение в процентах.

Важно: По ГОСТу 1215-79 существует 11 марок ковкого чугуна: 7 — перлитного, 4 — ферритного.

Таблица 1. Ковкий чугун: механические свойства

Типы стали

Все стали называются углеродистыми, поскольку в их составе, кроме железа и незначительного количества других элементов, всегда присутствует углерод. В зависимости от содержания последнего металлы для ковки подразделяются на марки. Кроме того, стали бывают конструкционными и инструментальными, а также легированными, мягкими, атмосферостойкими, нержавеющими.

Углеродистая

Углеродистая сталь характеризуется содержанием “C” не более 2,14% и отсутствием легирующих элементов. В структуре допускается незначительное количество примесей и несущественное содержание марганца, кремния и магния. Такой состав влияет на свойства и области применения металла. Он отличается твердостью, прочностью, невысокими пластичностью и вязкостью. Широко используется в металлургической промышленности.

Схема 1. Состав углеродистой стали

В зависимости от областей применения углеродистая сталь разделяется на конструкционную и инструментальную. Из второй создаются высокопрочные инструменты, которые могут выполнять практически все работы, в том числе по резке металла. Первая подходит для строительства различных зданий.

Схема 2. Виды углеродистой стали

Некоторые углеродистые стали обладают пластичностью и ковкостью. Если углерода до 0,1%, то железо, будучи мягким, хорошо куется и сваривается кузнечным методом. Сплав с показателем “C” от 0,1% до 0,3% подходит для художественной ковки. Инструментальная сталь с показателем углерода 0,6-1,35% требует умения при её нагреве.

Таблица 2. Начальные и конечные температуры ковки углеродистых сталей

Важно: Среди металлов с количеством “C” от 2,14% куются только перлитные, ферритные и ферритно-перлитные, а также пудлинговые и дресноугольные чугуны.

Легированная

Легированными называются стали, в составе которых, кроме основных элементов, присутствуют присадки в виде молибдена, хрома, вольфрама, никеля, кобальта, алюминия, а также марганца и кремния. Режим нагрева таких металлов для ковки зависит от их теплопроводности, которая ниже, чем у углеродистых аналогов. Легированные стали менее пластичны и более склонны к трещинообразованию. Помимо того, они быстрее перегреваются и пережигаются.

При нагреве легированных сталей перед ковкой нужно учитывать следующие термические варианты:

металл укладывается в холодную печь и нагревается вместе с ней;
слиток сначала прогревается в печи с низкой температурой, потом перекладывается в другую такую же, но с высокой t;
для термического воздействия используются двухкамерные печи, одна из которых служит только для нагрева;
слиток обрабатывается в методической печи, а металл передвигается от холодного к горячему концу и постепенно прогревается.

Режим при нагреве должен пройти три этапа. Сначала сталь нагревается до t 550-600 °C. Затем достигается температура ковки. На третьем этапе металл для ковки выдерживается при стабильной t для выравнивания нагрева по всей толщине.

Таблица 3. Средние температуры ковки легированной стали

Мягкая

Популярная в кузнечном деле мягкая сталь — сплав железа с углеродом. Металл был получен в 1856 году, когда проводились эксперименты по производству ковкого железа массовым способом. Для получения материала плавился стальной металлолом вместе с чугуном, при этом удалялись шлак и углерод. У мягкой стали более высокая прочность, чем у ковкого железа. Основной минус — склонность к коррозии. Поэтому сталь для создания возможности широкого применения сверху покрывается слоем цинка.

Атмосферостойкая

Атмосферостойкая сталь, называющаяся еще кортеновской, применяется в агрессивных средах либо для наружной работы без окраски. Используется для строительства стальных мостов, морских контейнеров, в качестве фасадных элементов. Ржаво-коричневая патина, которая образуется со временем, считается эстетическим покрытием. Поскольку материал подвержен щелевой коррозии, то в последнее время он пользуется особым спросом. Не популярен этот материал и в кузнечном деле.

Нержавеющая

На литейных предприятиях нержавеющая сталь куется по специальным технологиям. Поскольку нержавейка отличается по характеристикам от обычной углеродистой стали, то перед загрузкой заготовки в печь отслеживается индивидуальный термический режим. Чтобы металл для ковки смог полностью и равномерно прогреться, температура поднимается постепенно. Это позволяет не допустить дефектов в структуре материала как в период ковки, так и во время последующего охлаждения. До достижения 850 °C заготовки из нержавейки нагреваются медленно.

Дабы не нарушить технологию, за температурой нужно постоянно следить: на более позднем этапе темпы нагрева можно ускорить. Помимо того, у нержавейки низкая теплопроводность, поэтому выдержка заготовок должна проходить дольше по сравнению с обычными марками стали. На предприятиях применяется исключительно горячая ковка. При холодной деформации металла получить изделие нужных формы и размеров не получится.

Литая

В процессе литья стали образуются сплавы с различным химическим составом. В древние времена железо добывалось из руды. В XVIII веке была внедрена пудлинговая технология. В XIX столетии отлично себя зарекомендовал мартеновский способ.

Из этого материала часто делаются клинки. Благодаря легковесности литья можно быстро подогревать для ковки всю заготовку или только её часть. При внимательном рассмотрении внешнего вида готового изделия видна эстетичная завихренная и раздробленная структура на поверхности.

Чем медленнее проводится ковка, тем выше качество изделия. Аккуратное воздействие при не слишком высоких температурах приводит до красивой контрастности узоров. При нагревании грани крупных и мелких карбидов растворяются, а при последующем остывании углерод снова выходит на поверхность в виде прочного волокна. В результате изначально размытый узор обретает отчетливые контрастные черты.

Чистое железо

В чистом кованом железе очень мало углерода (до 0,08%). Металл для ковки состоит из полурасплавленной массы “Fe” и незначительного количества волокнистого шлака (до 2%), благодаря которому в согнутом виде напоминает древесину. Ковкое железо пластичное, прочное, коррозионно-устойчивое, легко сваривается. По функциональной нагрузке этот материал напоминает низкоуглеродистую сталь.

Металл на 99,4% по массе состоит из железа. Благодаря шлаку он легко куется до образования уникальной волокнистой структуры. Кроме того, силикатные шлаковые волокна предохраняют чугун от ржавления и уменьшают эффект усталости, который вызывается вибрациями после многочисленных ударов. Многие предметы, которые сейчас создаются из мягкой стали, раньше изготавливались из чистого кованого железа.

Используемые цветные металлы: особенности ковки

Цветные металлы, в которых практически нет железа, широко используются мастерами-кузнецами для создания оригинальных декоративно-функциональных изделий. Для изготовления кованых украшений используются сплавы бронзы, латуни, меди, алюминия, а также платины, золота и серебра.

Бронза. Для ковки используются марки с включениями кремния. Бронзу перегревать нельзя: её цвет должен поменяться с желтого на оранжевый. Подготовленный сплав достаточно жесткий, ковать его непросто.
Медь. Поскольку у материала широкие границы ковочных температур, то работать с ним легко. Медь пластичная — хорошо штампуется, гнется и поддается другим операциям. Металл, не нуждающийся в отжиге, предварительно разогревается докрасна.
Алюминий. Заготовки нагреваются в закрытых электрических печах, причем дольше, чем сталь. Перед ковкой также разогреваются до 200-250 °C инструменты. В качестве полуфабриката можно использовать чушки, слитки и лом.
Латунь. Из сплава обычно создаются тонкостенные декоративные изделия. Латунь не ржавеет, тяжело гнется, отличается прочностью. Для повышения податливости в металл дополнительно можно добавлять медь.
Серебро. Из заготовок изготавливается изысканная утварь. Для работы с серебром используются специальные инструменты. Перед обработкой металл для ковки сильно разогревается.

У каждого материала своя ковочная температура. Например, алюминий марки 6061-Т6 куется при t от 399 до 510 °C, а латунь штампуется при t от 730 до 750 °C.

Важно: У цветных металлов высокая проводимость, поэтому они нагреваются перед ковкой не углем, а газом.

Типы процессов литья металла

Литье металла предусматривает заполнение формы сырьем, которое находится в жидком агрегатном состоянии. Спустя определенное время материал в емкости затвердевает, после чего извлекается.

Самым дешевым и массовым считается литье в песчаные формы. Модель засыпается песчаной смесью, которая заполняет свободное место между ним и 2-мя открытыми ящиками. Полости и отверстия в детали создаются посредством песчаных стержней, расположенных в форме. Насыпанная в ящики смесь встряхивается, в результате чего уплотняется. Полости, которые образовались, заливаются расплавленным металлом через специальные литники. Отливка извлекается после разбивания формы вслед за затвердеванием жидкого металла.

Прецизионное литье — усовершенствованный итальянский способ восковой формовки. По ходу его выполнения создаются гипсовые модель и форма, из воска моделируются изделие и литники, создается формовочная емкость. Затем воск модели и литников вытапливается, расплавленный металл заливается в форму и выбивается. В завершение отливка отделывается.

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.

Читайте также: