Горячая ковка

Сталь и только сталь

Выбор металла небогатый, если точнее – выбора у вас нет вообще. Только сталь для ковки ножей, без вариантов. Разберемся, что такое сталь в принципе: это сплав железа с углеродом. Обычный углеродный диапазон содержания в стали — от 0,1% до 2,5%. Чем выше уровень его содержания, тем сталь прочнее и устойчивее к внешним воздействиям, но она сразу же теряет пластичность и вязкость.

Свойства стали, которые оказывают самое прямое влияние на хорошее качество изделия:

• Высокая устойчивость к износу зависит от твердости стали, которая, в свою очередь, зависит от содержания в сплаве углерода.
• Высокая прочность – сохранение целостности изделия под действием внешних сил.
• Твердость – ее сопротивление деформации.
• Высокая пластичность – способность стального изделия гнуться под влиянием внешних сил, а затем восстанавливать форму.
• Красностойкость – это устойчивость металла к высоким температурам. Твердые марки стали – самые красностойкие.

Немаловажно то, что все пять показателей тесно взаимосвязаны. Чем, например, пластичнее марка стали, тем ниже ее твердость

Свойствами сплавов можно управлять с помощью добавок и легирующих элементов.

Нам же достаточно понимать общие принципы, чтобы найти подходящую сталь для нашего ножа. Далеко за ней ходить не нужно, ковка ножа производится из подшипников, напильников, рессор, сверл и даже металлических тросов. В каждом случае есть технические нюансы, но общие правила ковки ножей дома одинаковые и строгие.

Создание узоров для изделий своими руками

Для выбора оптимального варианта компоновки декоративных элементов рекомендуется просмотреть фото в интернете. Взяв за основу понравившийся узор, его дополняют и видоизменяют в соответствии с собственными идеями.

Будущее изделие рекомендуется вычертить на ровной поверхности мелом в масштабе 1:1. Может выясниться, что на бумаге или экране компьютера узор смотрится привлекательно, а в реальном размере – нет. Для облегчения процесса переноса на плоскость можно изготовить бумажные модели завитушек и других элементов.

Стили и элементы

Узоры делятся на виды:

• геометрические;
• растительные;
• животные.

В первой группе различают несколько стилей:

1. Романский. Отличается строгостью линий и большим количеством однотипных элементов. При компоновке орнамента соблюдают симметрию.
2. Готический. Содержит в большом количестве элементы, направленные вверх: стрельчатые арки, пики, острые шипы и т.д. Спирали и завитки делают раздвоенными, напоминающими стебель растения. Прямые линии прутьев дополняют фонариками.
3. Барокко. Характеризуется пышными ажурными орнаментами. Геометрические узоры дополняют растительными элементами – листьями и цветами.
4. Ренессанс. В этом стиле преобладают округлые, плавные линии. Встречается относительно редко.
5. Ампир. Данный стиль, наоборот, предполагает наличие большого количества длинных гладких прутьев. Даже завитки выполняют вытянутыми со спиралями на концах.

Методами холодной формовки чаще всего изготавливают следующие детали:

1. Завитки. Применяются чаще всего. Имеют различную форму, например, бывают S- и С-образными. Второй вариант называют волютой.
2. Спирали. Бывают плоскими и пространственными, одинарными и двойными.
3. Крутени. Прут или полоса, скрученные вокруг собственной продольной оси.
4. Пики. Заостренный элемент на конце прута.
5. Чеканку. Изготовленная из тонкого металла имитация листа, лепестка, цветка или животного.
6. Кольца.

Формирование орнамента

Элементы складывают на ровной поверхности в узор и соединяют одним из следующих способов:

1. Сваркой.
2. Художественными хомутами (заклепками).

Второй вариант применяют в местах, где сварной шов невозможно сделать незаметным. Заклепки делают фигурными, так что они гармонично дополняют узор.

после удаления шлака выравнивают болгаркой, вооруженной шлифовальным диском. Им же обрабатывают весь орнамент перед покраской.

Фонарик и твистер: особенности данных станков

Фонарик – это оборудование холодной ковки для работы с несколькими прутьями и создания объемных корзинок. Чтобы не конструировать станину, для закрепления инструмента можно использовать обычные тиски. Инструмент состоит из трех частей: двух матриц и валика. Матрицу можно сделать из крепкого, желательно закаленного металла шириной 4-5 см.

В каждой матрице вытачивается центральное отверстие, в которое монтируется валик. По бокам делают пазы для установки прутьев. Вторая матрица должна свободно перемещаться вдоль рычага, так как при деформации расстояние между рабочими поверхностями уменьшается. При вращении рычага прутья сгибаются по спирали, образуя конструкцию, похожую на фонарик. Изделия из металла своими руками, которые состоят из нескольких прутьев, закрепляют сваркой.

Подобную конструкцию имеет станок твистер. Однако вместо вала в матрицу вставляется прут, который прижимают пластиной или болтами. Между ними нужно установить подвижный элемент, при вращении вала подающийся вперед. Прут скручивается по продольной оси, образуя симметричную спираль.

Создавать кованые элементы можно используя инструменты фонарик и твистер.Обратите внимание! Ходовая матрица с каждым вращением должна приближаться к статичной. Если она будет закреплена в одном положении, мастеру придется прилагать больше усилий для выполнения изгиба прутьев.

Оборудование для кузницы

Кузнечное оборудование условно можно разделить на основное и дополнительное. Основное оборудование — это, к примеру, тиски, которых должно быть несколько штук разного размера. Наковальня является основным упорным инструментом. Ее вес, в среднем, составляет сто килограмм. Для изготовления наковальни в основном используют высокоуглеродную сталь. Есть однорогие и двурогие наковальни. Горн – это еще одна важная составляющая кузницы. Этот инструмент нужен для термической обработки металла.

Кроме основного оборудования вам также потребуется ручной инструмент: кувалды, молотки, зубила и так далее. Бизнес-план кузницы должен в обязательном порядке включать полный перечень необходимого оборудования и инструментов. Нужен в кузнице и аппарат для сварки. Следует отметить, что расходы на укомплектование предприятия будут существенные. А конкретно:

• тиски маленькие и большие – 5 и 15 тысяч рублей за штуку соответственно (их потребуется двое-трое разного размера);
• наковальня – 50-60 тысяч рублей;
• горн – 40 тысяч рублей (однако для экономии средств можно сделать его и самостоятельно).

Ручной инструмент стоит недорого и представлен на рынке в широком ассортименте, поэтому здесь проблем не возникнет.

Кузнечное дело как бизнес невозможно без наличия краскопульта для покраски заготовок. На сегодняшний день на рынке представлен широкий ассортимент кузнечного оборудования. Поэтому с его приобретением особых сложностей возникнуть не должно.

Элементы ковки

Вычурные и просто красивые изделия художественной ковки — это целый комплекс, соединенных между собой отдельных деталей. Каждый из этих элементов имеет свое название. Чаще всего используют такие компоненты.

• Спираль.
• Двойная спираль.
• Волюта.
• Крутень.
• Навершие.
• Пространственная спираль.
• Плоский завиток.
• Чеканка.
• Кернение.
• Оголовок.

Что они собой представляют?

Спираль. Такой кованый элемент изготавливается в виде закругляющейся постоянно уменьшающейся окружности, конец которой не замкнут полностью. Различают два вида спирали — однонаправленной или двунаправленной.

Основным материалом для изготовления могут быть пруток или квадрат различного сечения. Часто спираль может иметь различные диаметры витков или же сужающийся к концу пруток.

Производят такой кованый элемент горячим и холодным способами.

Чаще всего такие простые детали делают холодным способом на станках. Пример изготовления спирали можно посмотреть на предоставленном видео:

Двойная спираль. Такая деталь являет собой не что иное, как обычную спираль, расположенную в два ряда. Материал для изготовления берется точно такой же, как и для изготовления предыдущего элемента.

Волюта. Особенность такой детали при создании орнаментов в неполной закрутке спирали. Внешне волюта — это завиток, часто использующийся при оформлении. Изготавливаются такие изделия из ковки как с обычного проката (круг, квадрат, пруток), так и дельной заготовки, которой придают форму, например, ветки или листьев.

На фото один из примеров элемента.

Крутень. Такой компонент создается путем закручивания стержня из прутка или квадрата. Направление изгибов обязательно одностороннее монотонное, так как разносторонняя закрутка может попросту разорвать заготовку.

Чаще всего такие элементы используют как отдельные детали других изделий и компонентов. Пример крутеней изображен на фото.

Закручивание стержня из прутка

Навершие. Если предыдущие составляющие изготавливают простыми приемами, типа гибки или кручения, то навершие чаще всего куют.

Вид этого элемента бывает как простым (завиток на оконечности прутка), так и довольно сложным, состоящим, например, из отдельных листьев. На фото изображен один из примеров навершия.

Пространственная спираль. Выглядят как шнековый бур, закручиваясь и суживаясь снизу вверх или наоборот. Часто такой элемент дополнительно украшают рельефной насечкой.

Плоский завиток. По внешнему виду это та же волюта, только изготавливается такая кузнечная деталь из широкой полосы, а не прутка.Чеканка. Такой декоративный кованый элемент создается на поверхностях изделий. Его создают, нанося рисунок зубилом. Чаще всего материалом для чеканки выступают как цветные металлы, так и более мягкие.Кернение. Получается такой компонент вследствие штамповки на металле изображений. Это различные объемные вензеля, надписи, листья и цветы.

Техника изготовления заключается в том, что с поверхности металлической полосы или листа готовым штампом выдавливают изображение.

Оголовок. Это цилиндрический, сферический или конусообразный по форме объемный элемент. Его изготавливают, сворачивая лист или полосу в нужную конфигурацию, а концы соединяют сваркой.

Также довольно часто в кузнецких работах встречаются более сложные элементы в виде балюстрад, вензелей, акантовых листов и прочих. Их особенность в том, что они являют собой комбинацию отдельных деталей.

Балюстрады — это фигурные столбы, например, в перилах и ограждениях. Они создаются как сочетание листьев, волют, различных спиралей и прочих составляющих.

Вензеля — это изображения букв, символизирующих имена людей. Их собирают из листьев, волют, завитков и других. Простейший пример вензеля предоставлен на фото.

Листья — это кованое изображение листвы растений. Обычно их собирают в целые композиции, составляя другие сложные изделия.

Каждый отдельно взятый компонент кованого изделия используется в соответствующем стиле оформления. Ведь кузнецкие поделки должны быть не просто красивыми и утонченными. Выдержка отдельно взятых элементов ковки в одном стиле придаст общему оформлению дух той или иной исторической эпохи или подчеркнет общее оформление.

Холодная ковка своими руками под прессом: создание заготовок для формирования изделий

На кованых ограждениях и заборах часто можно заметить не только геометрические узоры, но и цветы, бабочек, листья и прочие элементы декора. Они также выполнены путем применения техники холодной ковки, но методом вальцовки, а не штамповки.

Объемные кованые изделия своими руками делаются из листовой заготовки. Работа с прессом в домашних условиях менее распространенная, чем вальцовка. Выдавливание листов под прессом может быть как ручное (выбивное и вдавливаемое), так и автоматическое. В домашних условиях дешевле использовать ручную штамповку. Для этого мастеру необходимо сделать несколько заготовок, которые под давлением будут отпечатываться на металлическом листе.

Чертеж будущего кованого изделия существенно облегчит труд мастера.

Оборудование для ковки металла:

1. Пуансон (пресс-штемпель или шплинтон) – верхняя часть пресса, она продавливает лист внутрь. Давящая сторона штампа может быть рисующей или гладкой.
2. Матрица – элемент, который выполнен по форме необходимого объекта. Нанесенный рельеф под действием давления деформирует пластину, придавая ей необходимую форму.
3. Рычаг пресса – ручка или реле для сближения матриц и регулировки силы пресса.

Перед началом работы необходимо создать рисунок будущего изделия. Эскизы художественной ковки переносятся на заготовку, она обрезается и стачивается по краям. В качестве верстака для прессования можно использовать обычные тиски. Удобнее всего разместить их в вертикальном положении, чтобы пластина лежала горизонтально плоскости. Таким образом, пластина будет располагаться точно между матрицами и не выскользнет во время вращения рычага.

Различные типы верстаков позволяют создавать уникальные кованые элементы.

Простую ковку металла в домашних условиях можно выполнить зубилом и молотком. В таком случае зубило выступает как пуансон, наковальня – матрицей, а молоток – рычагом. Для лучшего пропечатывания рисунка под лист можно положить пластину с насечками. Так рельеф будет более четким и красивым.

Обратите внимание! Металл, который используется при штамповке, должен быть мягче, чем пуансон и матрица. В противном случае инструменты быстро сломаются.. Чтобы сделать элемент «лист», из металлической пластины толщиной 20-30 мм вырезают заготовку нужной формы

На ней карандашом по центру рисуется продольная линия. Боек зубила ставится под углом к этой прямой. После удара по ручке на пластинке отпечатывается линия, похожая на жилки у листочков

Чтобы сделать элемент «лист», из металлической пластины толщиной 20-30 мм вырезают заготовку нужной формы. На ней карандашом по центру рисуется продольная линия. Боек зубила ставится под углом к этой прямой. После удара по ручке на пластинке отпечатывается линия, похожая на жилки у листочков.

Методом холодной ковки можно создавать объемные элементы.

Сформировать необходимый объем изделия холодной ковки можно плоскогубцами. Деталь зажимается между тисками и выгибается в нужной форме. Такая работа хорошо подходит для выполнения небольшого количества элементов в целях личного использования. Процесс отбивания рисунка вручную занимает много времени, он довольно монотонный и требует большой точности.

Штампы для постоянной работы (в виде листьев, лепестков, цветов и т.д.) выгоднее приобрести, так как точное обтачивание двух одинаковых элементов – очень сложный процесс. Основные части вытачивают из болванки или отливают методом горячей ковки. Такая работа требует большого опыта и высокой точности. Пуансон и матрица должны совпадать. При сильном давлении неровности будут отпечатываться на изделии. Если несоответствие очень большое, то пресс раздавит заготовки – и придется начинать работу с нуля.

Ковка холодного типа

станок для холодной ковки

По сравнению с горячей ковкой, ковка холодного типа не требует постройки горна для того, чтобы нагревать металл. Суть ковки холодного типа заключается в том, что придание необходимой формы металлу производится при помощи выгибания заготовки, опрессовывания и сваривания. Ковка холодного типа намного проще по исполнению, а для устройства мастерской много места не нужно. Для создания готового изделия не нужны большие температуры, а это только плюс к общей безопасности.

Но подобного типа ковка имеет и свой огромный недостаток. Любые работы с металлом проводятся только с подготовленными заготовками, и исправить какую-либо ошибку возможности нет. Понятное дело, это относится ко всем этапам данной ковки, но по большей части заготовка с ошибкой пойдет в металлолом либо в качестве учебного пособия как не нужно делать.

Не зависимо от того какой тип ковки вы выбрали вам нужно будет изучить множество важных процессов. В первую очередь это относится типов металлов и температуры для их ковки и плавления. Также следует разбираться и в самой технологии ковки разных металлов. Ниже мы о них расскажем.

Металлы для ковки

оборудование для ковки

Ковка металла вручную – это трудоемкий и сложный процесс, который требует применения металлов определенного типа, а если говорить точнее, то метала с определенными параметрами

Для ковки руками, вне зависимости будет она холодной либо горячей важно подобрать металл более высокой пластичностью, так как от этого качества будет зависеть удобство и простота изменения самой заготовки и ее формы. Стоит упомянуть и о том, что такие свойства металла как пластичность и прочность взаимосвязаны

Если увеличивается один из них, то уменьшается вторая. Так что весьма важно разбираться в параметрах разных металлов и знать про их состав.

!!!Важно!!!

Важно! Имеются и иные важные параметры металла. Но мы рассматриваем декоративные изделия, то здесь нет необходимости говорить про уровень износа, стойкости и других свойствах.. ограда из латуни

ограда из латуни

Для ковки декоративного типа применяют такие металлы как:

• латунь;
• медь;
• дюралюминий;
• другие подобные сплавы.

То есть для ковки ручного типа применяют мягкие металлы, которые легко гнуться и им можно придавать разную форму. Для выбора самого легкого и ковкого металла вам следует просмотреть Марочник Стали и Сплавов. Здесь имеется детальное описание всех сплавов и металлов, а также их характеристики и состав.

Учитывая тот факт, что самым ковким металлом является сплавы меди и она сама, специалисты отдают предпочтение черным металлам для того, чтобы производить горячую либо холодную ковку. Такое предпочтение весьма просто объясняется большими ценами на цветные металлы. Так как для ковки металла стоимость по большому счету зависит от цен на заготовки, и не все могут купить оградки либо балясины, сделанные из меди.

пруты для ковки

Если вы выбираете черные металлы для ковки, то следует ориентироваться на сталь с самым малым содержанием углерода, около 0,25 процента. Помимо этого в нем должно быть самое минимальное содержание таких вредных добавок как:

• сера;
• фосфор;
• молибден;
• хром.

Также стоит не останавливать свой выбор на сталях конструкционного и инструментального типа с высоким уровнем содержания углерода 0,2-1,35 процентов. Подобного типа стали имеют малую эластичность и их плохо сваривать.

Выбирая тот либо другой металл, следует использовать Марочник. Если же вы не имеете к нему доступа, то можно использовать таблицы из сети. Процесс же выбора весьма простой, следует поднести вашу заготовку к точилу и посмотреть на искры, а потом сравнить их с показателями таблиц.

На сегодняшний день при помощи промышленности нет необходимости создавать заготовки собственноручно. Теперешние кузни применяют уже готовые заводские заготовки для проведения ковки холодного типа.

Инструменты для проведения ковки

обжимки для ручной ковки

Проведение любой работы, связанной с ковкой металла невозможно без наличия специальных инструментов. Инвентарь для ковки горячего типа очень разнообразен в него входит:

• наковальня;
• горн;
• клещи;
• молоты разного веса и много других инструментов.

Инструменты для ковки холодного типа немного проще и в него входят более простые станки. Понятное дело, что такие приборы, как аппарат для сварки, шлифмашина и болгарка применяется для всех типов ковки. Зная про предназначение всех инструментов можно грамотно провести все работы.

Приспособление «Фонарик»

Используется для изготовления из квадратного или круглого прутка элементов в форме «корзинки» или «фонарика».

Устройство и принцип работы 

Приспособление делается на базе стандартного торсионного станка. В закрепленные тиски зажимается обрезок трубы с наваренной на торец гайкой большого диаметра, в которой по торцам просверлены отверстия по размеру заготовок.

Затем в противоположных, крутящихся тисках закрепляется такая же деталь. В отверстия соосных гаек вставляются детали заготовок.

Между гайками устанавливается металлический вал. Его диаметр должен быть меньше внутреннего диаметра гаек. После путем вращения одного края заготовок изготавливается фигура необходимой формы.

Область применения холодной ковки

Изделие холодной ковки

Технология изготовления стальных элементов с помощью вышеописанного оборудования является очень распространенной. Она применяется как в промышленном, так и в кустарном производствах, в том числе – для изменения формы труб. Степень обработки зависит от качества станков и инструментов.

Наиболее популярным направлением является изготовление кованых элементов из трубы или стального прутка. Освоив технологию производства холодной обработки металлов можно своими руками сделать следующую кузнечную продукцию:

• изменение конфигурации труб различного сечения;
• декоративные решетки на окна;
• кованые ограждения;
• детали интерьера.

Последний вариант является одним из самых востребованных, так как позволяет создать уникальный дизайн комнаты. Для достижения оптимального результата необходимо знать весь процесс изготовления своими руками. Помимо владения универсальным кузнечным инструментом (улиткой или твистером) следует детально освоить сварочное дело. С помощью сварочного оборудования происходит формирование окончательного внешнего вида

Чаще всего обращается внимание на качество стыков

Способы ковки

1. Ручная;
2. Штамповка;
3. Ковка на молотах.

Ковку осуществляют с использованием ручных или механизированных инструментов. Это может быть или кувалда, или пресс, работающий от разного вида приводов, например, пневматического.

Эта операция позволяет получать детали, имеющие различные габариты, вес и формы.

Применение ковки повышает механические параметры стали, улучшает его внутреннюю структуру. Именно поэтому, особо ответственные детали обрабатывают методом ковки. Например, шатуны, устанавливаемые на двигателях внутреннего сгорания.

Ковку разделяют на две большие группы – ручную и машинную. Для первой применяют ручной ударный инструмент или специально изготовленное кузнечно-прессовое оборудование. Для машинной обработки применяют прессы и молоты. Тяжелые и габаритные детали обрабатывают на прессах, более мелкие детали обрабатывают на механических молотах.

Ручная ковка должна осуществляться только в специально оборудованной мастерской. Кроме нагревательного горна, мастерская должна быть оснащена системой вентиляции и наковальней. Она представляет собой значительный кусок металла, на которой могут быть смонтированы технологические приспособления, например, рог или матрица, для получения калиброванных деталей. Для производства наковальни применяют сталь 45Л.

С помощью наковальни ковку заготовок выполняют своими руками и придают им нужные формы и размеры. Наличие плоской поверхности на наковальне позволяет обрабатывать плоские детали.

Обработку металла при помощи ударов разделяют на свободную ковку и обработку в штампах.

Суть свободной ковки заключается в заключение заготовки между молотом (прессом) и основанием. Получение требуемой формы и размеров осуществляет оператор станка, используя для этого вспомогательного инструмента.

Во время штамповки металл получает форму и размеры в пределах инструмента, применяемого для обработки. Для выпуска детали, требуется новый штамп. Штамповка – это промежуточная технологическая операция, после которой полученные полуфабрикаты отправлены на дополнительную обработку, например сварку или сверление.

Коррозия металла

Коррозия металла — один из важных факторов воздействия на изделие. Элементы художественной ковки металла следует обрабатывать покрасочными маслами, чтобы коррозия не появлялась долгое время.

На более дорогих изделиях перед покраской используют специальный станок по очистке металла. Несмотря на стоимость такой работы, это одно из лучших средств по очистке металла от ржавчины и коррозии.

Если бюджет позволяет использовать дорогостоящую работу по отчистке металла, то можно позволить и дорогостоящую покраску. Обычно для такой работы используют цинксодержащие масла, которые могут проникать в верхний слой металла и не дают воздействовать влаге.

Выбор места для мастерской

Конечно, небольшое производство можно организовать и в гараже. Но тут есть над чем поразмыслить. Изготовление кованых изделий требует места и не только для производства непосредственно. Нужно место для хранения металла и готовой продукции, а это не маленькая площадь, учитывая размер того и другого. К мастерской нужно обеспечить свободный путь для машин, место для погрузки и выгрузки, элементарные приспособления, помогающие этому процессу.

Нужно учитывать и то, что это не тихая швейная мастерская, а довольно шумное производство, способное вызвать массу жалоб от жителей соседних домов, да и владельцы гаражей, расположенных рядом, могут быть не в восторге от такого соседства. Вот почему большинство людей, решившихся начать такой бизнес, разворачивают его на окраинах города и в близлежащих деревнях.

И главный момент. Надо продумать, где вы будете закупать исходный материал. Возить его издалека не рентабельно. Заодно неплохо бы было узнать, откуда его возят и ваши конкуренты.