Материал для ковки металла

Обновлено: 05.07.2024

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.

Все, что нужно знать о ковке металла

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.

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.

Особенности и технология холодной ковки

В отличие от классической горячей ковки, предусматривающей работу с раскалённой сталью порядка 1200 градусов с последующим окончанием процесса при 800 градусах по Цельсию, холодная ковка подразумевает обычную обточку, сгибание, скрутку и сварку элементов. Сварка производится после подготовки основных деталей.

Формовку деталей и выделку конечных изделий производят не только при высокой температуре, но и под большим давлением. Суть метода – в отсутствии раскаливания металла перед формовкой. Вместо этого используются профессиональные и самодельные гибочные, скручивающие и вытягивающие станки. Применяя эти приспособления, легко изготовить любое художественное изделие на заказ – даже для наиболее искушённого и взыскательного клиента.

Достоинство метода – самодельные станки быстро окупаются и вскоре приносят доход, когда детали производства отлажены, а само дело уверенно ставится на поток.

Самые смелые и оригинальные решения таким образом воплощаются в жизнь: при овладении слесарными и кузнечными навыками подключаются фантазия и смекалка.

История возникновения

Методом ковки любой слиток или «блин» можно превратить в конечную комплектующую, сформировав её из данной массы стали. Но ковке поддаётся не только чермет – пока существует человеческое общество, во все времена ковали из меди, бронзы, олова и других металлов и сплавов. Не осведомлённые в деле новички характеризуют ковку как процесс с обязательным раскаливанием металла или сплава до температуры размягчения.

Сгибание, скручивание прутов и полос стали – суть холодной ковки. Процесс этот происходит примерно при комнатной температуре, не считая внутреннего нагрева при мехобработке. В качестве примера – стальные завитки на воротах, дверях и оконных решётках. Холодная ковка – способ, при котором экономятся затраты, направленные на создание тысяче- и более градусного жара в горниле.

Зарождаться холодная ковка начала примерно 10 тыс. лет назад. Первобытные кузнецы применяли каменные молотки и кувалды – медь хорошо плющилась при воздействии гранитного ударника, насаженного на палку. На смену холодной ковке пришла и классическая – наблюдатели этого явления видели, как из жерл вулканов вытекал расплавленный камень с примесями металлов.

Догадавшись, что огромная температура и давление превращают минералы в руду, после переплавки добытого сырья мастера прокалывали полученные болванки до температуры размягчения – и обрабатывали их молотком или кувалдой.

Вслед за украшениями, подвесками люди ввели в свой обиход садово-огородный инвентарь, посуду и другие предметы быта, а также холодное оружие. С переходом на производство стали и изделий из неё холодная и горячая ковки дополняют друг друга. Современная стадия развития холодной ковки позволяет получить практически любые вещи и предметы, используя не примитивные подручные средства, а усовершенствованное станочное оборудование. А конвейерно-заводское производство XXI века постепенно дополняется обрабатывающими станами, чьё управление осуществляется не усилиями рабочих, а ЧПУ модулем – как и при токарно-фрезеровочной обработке заготовок.

Используя скруточно-гибочный станок с ЧПУ, впору поставить художественную ковку на широкий поток, как это достигается, например, в текстильной промышленности, занимающейся, скажем, выделкой ковров на автоматическом ткацком станке. Количество холоднокованых элементов в изделии может увеличиваться почти неограниченно: исторически кузнецы шли от простых конструкций, а сейчас профессия, деятельность художественного кузнеца дополнилась функциями и обязанностями, связанными со станочным оборудованием.

Стили и элементы узоров

Античная и средневековая эпохи задали основные направления художественной ковки. Для придания изделию поистине красивого вида мастер выбирает определённый стиль. Сравнение с готовыми образцами из каталога позволит клиенту (заказчику предмета) определиться с направлением будущего произведения искусства. Даже оконную решётку и зарешеченную дверь можно превратить в такое изделие.

У каждого стиля имеются свои особенности. Так, романский отличается строгим и симметричным расположением элементов. На изделиях, выполненных по его закономерностям, виднеются сплочённое размещение спиралевидных элементов в одной последовательности, частое повторение одних и тех же комплектующих. Орнамент, видение которого прослеживается в изделии, выполненном с его помощью, характеризуется наличием С-завитушек.

Готика подразумевает устремление кверху. Ограды и заборы часто изготавливают в стиле готов. Пруты заканчиваются остриями, похожими на стрелы или копья. Спиралевидные комплектующие, используемые в данном стиле, представляют собой просечки, напоминающие стебель с ответвлениями. Чтобы сделать изделие более разнообразным, используют фонарики или объёмные спиралевидные детали.

Исполнение под названием барокко перекликается со стилем Возрождения, но такой вариант крайне редок в использовании. Основными деталями данного стиля являются скруглённая дуга, спираль и волна. Расхождение из прутьев дополняется деталями в виде листочков или цветков. Утончённые изгибы обретают форму восьмёрки. Подобный стиль обладает гармоничностью, при этом комплектующие обретают симметричное расположение, представ перед наблюдателем в виде перевитых линий. Барокко относят к ажурным стилям: в отличие от эпохи Возрождения, он отличается улучшенной динамикой придаваемых форм.

Рокайльный стиль отмечен наличием тонких прутьев и двусторонне направленных завитушек. Он служит отсылкой к непрерывной динамике, филигранен – и объёмен по части узоров. Холоднокованые изделия выглядят не вполне симметричными, разделёнными на части по своему оформлению. Рококо не сочетается с плоскими и прямыми деталями.

Классика – вариант, которому присуща симметричность. Чтобы создать орнамент, используют спиралевидные детали, просечные и завитые комплектующие, дополненные спрямлёнными частями. Добавочным элементом послужит ломаная или прямые углы. Форм-фактор – стопроцентная общая вертикальность исполнения.

Ампирное исполнение – отсылка к соблюдению точной геометрии изображения, длинных и отшлифованных прутов. В качестве основы – прямая с расположенными по одну сторону завитушками, установленными с торцов. Дополнением служат спирали и строгость выдержки.

Модернистский вариант – отсылка к биомотивам. Прямые в оформлении изделия полностью отсутствуют. Его составляющие – завитушки, спирали, ломаные и прочие изогнутые элементы. Симметрия главным фактором здесь не является. Данный стиль служит отсылкой к очертаниям человека или животного. Добавочными компонентами являются листья и цветки. Построение узора характеризуется переходами завитушек – из одной в другую – по всему изделию.

Выбрав подходящий стиль, мастер подготовит эскиз и чертёж, по которому изготавливается конкретное изделие.

Изделия

Для создания корзинки, подставки под вазы можно использовать любой стиль, в котором отсутствуют прямые прутья. Мангал, в отличие от корзинки, подобно урне, после сооружения основной коробки из листовой стали, в которой просверлены сбоку вентиляционные отверстия, украшается заготовками из прута в любом стиле, например в классическом. Крыша и перила (части ограждения) беседки также изготавливаются с применением исключительно криволинейных и симметричных элементов.

Чтобы получить кованую кровать или каркас-основу для спального гарнитура, дивана, прямые линии в нём делаются лишь по периметру (спинка), однако основа-лежак и полка под ним должны изготавливаться с преобладанием прямых деталей над изогнутыми. Для забора, к примеру, можно использовать стиль классицистов или готов. Арка над воротами, может обладать единственной прямой – посередине; остальные же элементы, как и на секции забора или ограды, могут оказаться преимущественно криволинейными, но симметричными.

Перила и балконы изготавливаются с небольшим количеством равноудалённых прямых, от которых идут завитки, «змейки», то же самое относится и к парапету балкона. Козырёк – в основном сочетание прямых деталей, украшением для которых служат одна-две криволинейных (например, завитки в виде больших листьев). Для боковин лавочек применяют те же решения, что для перил и парапетов. На воротах, изготовленных как из профтруб и листовой стали, так и из прутьев, присутствуют прямо- и криволинейные детали.

Ту же самую идею применяют для лавочек, чьи боковины представляют собой две жёсткие основы, забетонированные глубоко в землю. Для дровницы решение выбирается на основании практичности – «решёточный» орнамент не даёт дровам высыпаться: просветы между элементами должны оказаться узкими. Дровница хорошо отслеживается снаружи на предмет заполнения дровами. Каждая из вышеперечисленных идей подкреплена эстетически и на практике.

Оборудование и приспособления

Классификация приспособлений, позволяющих изготовить требуемые элементы, осуществляется по сложности исполнения конкретных заказов. Чтобы воплотить определенную идею в жизнь, потребуются не только чертежи проектов, но и замерители, позволяющие не отклоняться от хороших показателей качества проделанной работы.

Среди мастеров холодной ковки особым спросом пользуются гибочные станки, позволяющие согнуть прут в виде волны, спирали или простого плавного угла.

«Улитка»

«Улиточный» станок подходит для сгибания арматуры, трубок, полосовой стали и иных деталей, обладающих спиралевидным исполнением. При изготовлении таких элементов необходимо представлять себе, как функционирует это приспособление. Без таких сведений осуществить это не удастся. Несущая основа, на которой сгибаются детали, выполняется из профстали из трубы с толстыми стенками, швеллера или профуголка. Деревянные детали здесь не допускаются. Особое требование в данном случае предъявлено к показателю прочности – нагрузочная масса, приходящаяся на эту конструкцию, значительна. А значит, основание должно её успешно выдерживать.

Скруглённая столешница изготавливается из листа стали толщиной от 4 мм. На неё кладётся ещё одна столешница, с помощью которой осуществляется формовка деталей для изготавливаемого изделия. Не нужно придавать ей слишком малую толщину – нагрузка на неё действует значительная. Запас толщины позволит столешнице не согнуться при формовке изделий. Главная шарнирная ось сработана из труб с утолщёнными стенками. Присоединяется эта комплектующая по центру конструкции между двумя столешницами. Зафиксирована она с помощью основы посредством четырёх уголковых деталей, обладающих диагональными проставками. Роликовая рычажная комплектующая фиксируется на оси – и движется относительно неё, сгибая пруты и полосы. Для выделки наиболее сложных деталей полученное приспособление усовершенствуется.

Торсионный станок

Торсионное приспособление служит для скручивания изготавливаемых элементов. Обладает каркасом и рукояткой. Каркасная основа характеризуется наличием подвижной и неподвижной частей – по сути, это тиски. Рукоятка служит для кручения отрезков полос или квадрата. Может заменяться электромотором, который избавит мастера от ручного закручивания заготовок в гнутые элементы.

«Гнутик»

Гибочный станок служит для сгибания прямых заготовок под непрямым углом. Это комплект из пластины, динамического клина, опирающих осей и рычага. Принцип работы на нём прост: заготовка кладётся на оси, с помощью клина она выгибается под нужным углом.

«Волна»

Станок для волнообразного сгибания предполагает формовку изначально прямой заготовки по образу и подобию «серпантина» с равными отступами. Полученная «синусоида» образуется за счёт согласованной работы неподвижной и движущихся частей. Вращение дисков друг вокруг друга осуществляется по оси посредством воротка. Изменяя расстояние между дисками, мастер формирует на заготовке волнообразные очертания.

Пресс

Работа прессообразного станка – расплющить квадрат или круглый профиль в уплощённый наконечник. Является наиболее усложнённым набором, благодаря которому мастера обходятся без промышленной установки. Недостаток – покупка бойка, без которого это приспособление полноценно не работает.

Холодная ковка своими руками

Делать объёмные изделия в домашних условиях становится возможным, когда у домашнего мастера есть хотя бы самый простой ковочный аппарат. Чтобы ускорить построение художественных элементов, потребуются заранее изготовленные шаблоны, благодаря которым процесс выделки способен ускориться в несколько раз. Например, чтобы создать волнообразную деталь, используют плавные повороты по дуге окружности на 90 градусов, напоминающие очертания полусферы.

Чертёж изделий выполнен по лекалам, размеры деталей обозначены по нормам ЕСКД, когда цех по производству кованых изделий широко известен среди заказчиков. Несмотря на чертёжные нормативы и математические основы проектирования, обойтись без дизайнерских идей нельзя – ковка холодным способом является своего рода искусством.

В качестве исходного материала – круг, квадрат, полоса и квадратная профильная труба. Последнюю невозможно согнуть без разогрева – её сгибают при одновременном нагревании над газовой горелкой. Однако прежде чем осуществлять подобные действия, следует обучиться процессам на «улитке», постепенно переходя к более сложным, например к прессованию. Сгибание квадратного прутка производят на т. н. кондукторе, используя эскиз в соотношении 1: 1. Сгибание прутка вручную с толщиной более 1,4 см затруднительно – применяют электродвигатель с редуктором. Ошибка в расчётах для отдельных деталей и в отношении всей конструкции (например, секции ограды) не исправляется – изделие считается забракованным.

Замеряют длину кривой на заготовке с помощью зубчатки-измерителя. Завитушки делаются из круга 10 мм, фонарики – из 6-миллиметрового круга либо квадрата.

Технология и приемы художественной ковки

Что такое художественная ковка, какие изделия ее характеризуют и на каком оборудовании изготавливаются элементы — об этом в нашем материале.

На протяжении сотен лет изделия, выполненные технологией художественной ковки, имели спрос и были показателем статуса хозяина дома. Витиеватые узоры и орнаменты, сделанные кузнечным способом, украшали царские палаты и купеческие дома.

Что такое художественная ковка

Первые находки, которые можно отнести к изделиям художественной ковки, датируются 2-3 тысячелетием до нашей эры, то есть технология изготовления элементов декора кузнецами использовалась еще задолго до появления стали и железа. В течение веков искусство только совершенствовалось, появились новые материалы и инструменты, вплоть до нашего времени с индустриальным оборудованием и точными приборами.

Это технология, с помощью которой производят изящные изделия как бытового назначения, так и для декора.

Продукция может быть различной, элементы художественной ковки украшают входные двери, ворота или калитки, детали мебели или светильники и многие другие вещи.

Главная черта, которую имеет такая ковка металла, это наличие определенных изображений и орнаментов: ветвей деревьев и цветов, животных и птиц и других узоров, простых и сложных.

Такие изделия ценились всегда, кованные изящные вещи были признаком достатка и определенного статуса. И даже сегодня в наш век современных машинных технологий ничего не изменилось, так как тонкая ручная работа стоит очень дорого и доступна определенному классу людей.

Она подчеркивает индивидуальность и вкус собственника, а также может стилизовать жилье под определенную временную эпоху.

Технологии и приемы

Художественная обработка металла объединяет в себе горячую и холодную ковку. Причем как ручную, так и машинную. Вследствие этого многие технологии ничем не отличаются от обычных кузнечных способов обработки металла.

Изготовление таких изделий начинается с разогрева заготовки в горне до ковочной температуры с дальнейшей обработкой молотом.

Производя элементы художественной ковки, мастер выполняет те же кузнечные операции: высадку, протяжку, раскатку, осадку, гибку, прошивку и прочие. Для изготовления некоторых деталей может применяться холодный способ металлообработки: изгибание и прессование, создание отдельных комплектующих (волюты, завитков, спиралей).

Как и в любом слесарном деле, кузнец использует и такие приемы, как сверление, шлифовка или сглаживание.

Но есть и своя отдельная черта — это создание изображений с орнаментами путем чеканки, травления.

Все вышеперечисленные операции можно объединить в три отдельные группы:

Термообработки материалов.
Ковки.
Сборки.
Декорирования.

Термообработка

Это все операции, которые включают разогрев металла с дальнейшей обработкой прессованием для изменения формы и его внутренней структуры. Также в эту группу включают охлаждение, отжиг, отпуск и закалка.

Нагревание осуществляется в горне (тип зависит от конкретной мастерской) или индукционной печи. Время нагрева может быть разным, смотря какое топливо используется для очага.

Важным фактором термообработки является дополнительные процесс отпуска или закалки металла, которые позволяют получить более мягкое или прочное изделие.

Ковка

Это, собственно, сам процесс создания отдельных элементов изделия. При горячей ручной обработке используют основные кузнечные операции, формируя при этом изделие.

Основные приемы художественной ковки

Высадку.
Протяжку.
Округление.
Продевание.
Оформление уступов.
Гибку.

Высадка

Это кузнечный прием, с помощью которого создают утолщения на заготовке. В художественной обработке эти выступы могут быть использованы для создания различных элементов (лепестков, листьев).

Протяжка

Протягивая металл, удлиняют первоначальную заготовку и уменьшают ее сечение. Процесс проводят путем обжимки по всей протяженности. С помощью протяжки можно получить необходимую длину заготовки, а также упрочнить металл.

Округление

Если изначальная заготовка имеет другие виды сечения (квадрат), то можно придать ей округлую форму. Для этого деталь укладывают на наковальне одним ребром, нанося удары молотом по противоположному. Таким образом получают восьмигранник, а потом, скругляя остальные грани, образовывают круглое сечение.

Продевание

Ручная ковка довольно часто производит изделия из прутков, сплетенных или продетых один через другой. Для этого и используют такой технологический прием, как продевание. Изначально на поверхности разогретого прутка зубилом прошивают отверстие. Ему придается нужная форма, с дальнейшим продеванием второго прутка или подобного элемента.

Оформление уступов

Чаще всего уступы выполняют не декоративную, а практичную функцию. Их оформляют на концах заготовки, например, для дальнейшей сборки конструкции или крепления другого декоративного элемента.

Металлическую деталь укладывают на наковальню и ударами молота плющат конец, формируя требуемую конфигурацию.

Гибка

Этот прием применяется как в горячей, так и холодной металлообработке. С его помощью изготавливают множество декоративных элементов: спирали, завитки, волюту. Гибкой формируют другие изделия. В горячей ковке чаще всего орудуют специальной вилкой или оковывают металл на оправке.

Многие детали намного проще изготовить, используя оборудование для холодной обработки, особенно это ускоряет процесс при массовом производстве одинаковых элементов.

Часто в художественной ковке металла используют и другие технологические приемы: пробивку отверстий или кручение.Хотя сегодня часто пробивку (прошивку) отверстий заменяют обычным сверлением, а кручение проще выполнить холодным способом на соответствующем оборудовании.

Инструменты

Современная ковка использует как ручные инструменты (ручники, клещи, зубила и прочие), так и станки. Например, сегодня часто используются пневматические молоты или шлифовальные верстаки.

Для часто повторяющихся изделий применяют готовые штампы или штамповальные установки. Однако эксклюзивные поковки изготавливаются вручную по старинке — на наковальне молотом.

Многие элементы художественной ковки выполняются холодным способом, особенно различные детали оград, решеток или перил.

Холодная металлообработка включает в себя такие приемы, как гибка и прессование на ручном или механизированном оборудовании.

Включает в себя художественная ковка и литье. Многие отдельные элементы изготавливают не кузнечным способом, а заливкой расплавленного металла в форму с дальнейшей его доводкой. Сочетание кованых и литых деталей придает объем готовой поделке.

Сборка

Раньше для этого применяли один способ — кузнечную сварку металла. Сегодня все намного упрощено с развитием специального оборудования.

Если осуществляется ручная обработка, то применяют сборку на хомутах или клепках.

Но самым распространенным и простым способом является газовая или электросварка. Причем технология позволяет соединять между собой даже трудно свариваемые разные виды металлов.

Декор

Финишный этап, которым завершается декоративная ковка изделия.

Декорирование включает в себя следующие приемы и операции:

Доводка и подгонка.
Шлифовка и полировка.
Грунтование и покраска.

После сборки изделие проверяется на прочность и точность (особенно важно соблюдение размеров, например, на оконных решетках).

Важным пунктом является устранение деформаций, полученных при сварочной сборке (рихтовка). Если требуется, то некоторые детали могут быть доведены режущими и шлифовальными инструментами. Также готовятся посадочные точки для креплений (если это предусмотрено конструкцией).

Обязательно все поверхности шлифуются до идеально ровного состояния. Важно выровнять неровности и обязательно зачистить места соединений (особенно сварочные швы).

Полировку проводят, если это необходимо.

Окончательная покраска — это самый простой способ финишной отделки изделия. Часто в художественной ковке применяют такие способы, как золочение или воронение (зависит от изделия).

Иногда может применяться и ювелирное декорирование, когда на изделие могут наноситься драгоценные металлы и даже вправляться ценные камни.

Только по окончанию всех этих процессов изделие будет завершенным.

А что вы можете добавить к материалу этой статьи? Если у Вас есть в наличии опыт по художественной металлообработке, то поделитесь им в комментариях. Примите участие в обсуждениях и оставьте свои замечания, руководствуясь наработанной личной практикой по изготовлению изделий методом художественной ковки металлов.

Читайте также: