Кузнечное оборудование для холодной ковки металла

Профессиональное прессовое оборудование

Легче обрабатывается металл в кузнице с применением специальных станков, они легко выполняют разные операции. Профессиональное оборудование включает в набор:

• ножницы — гильотину;
• кривошипные прессы;
• пресс-ножницы;
• листогибочные машины, прессы;
• гидравлические прессы;
• зигмашины;
• молоты;
• прессы для пакетирования металлических и других отходов и бумаги.

Популярными в использовании остаются гильотинные ножницы и листогибы, прессы с гидравликой и молоты. Ножницы для резки листов металла бывают с механическим, пневматическим, гидравлическим приводом с ЧПУ управлением или автоматикой.

Листогиб — это станок для прокатывания листа между вальцами, чтобы придать ему требуемую форму. В зависимости от ее формы используют однопроходный или многопроходный способ. На листогибах штампуется, рихтуется и загибается материал.

Использование пресса с гидравликой оправданно для холодной штамповки и обработки прессованием. Станок дает большое давление при малом усилии, поэтому его популярность в кузнечном деле всегда оправдана. Молот используется для ударов и пластической деформации формы, относится к основному оборудованию кузнечно-штамповочного цеха, отлично штампует листовые и объемные заготовки. Молоты в зависимости от привода различают пневматические, паровоздушные, высокоскоростные газовые, гидравлические, взрывные, электромагнитные и механические.

Разновидности станков для ковки

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

Самодельный горн для ковки

Наковальня для ковки металла

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

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

Особенности оборудования

Конечно, если позволяет бюджет, можно особо не осложнять себе жизнь и приобрести универсальное оборудование для холодной ковки металла. Причем такой станок в себе совмещает все отдельные ручные приспособления. Но довольно не маленькая стоимость такого верстака делает его недоступным для многих домашних мастерских.

Какие можно сделать приспособления для холодной ковки своими руками и что на них производить?

Для основания собственной мастерской по обработке металла вполне достаточно основной шестерки станков: гнутика, твистера, фонарика, объемника, улитки, и волны.

Эти станки-самоделки способны обрабатывать основные типы материалов, использующихся в технологии холодной металлообработки: квадраты, прутки (сечением до 14 миллиметров) и стальную полосу, толщиной 3-6 мм с шириной в диапазоне 25-ти миллиметров.Приспособления, сделанные самостоятельно, осуществляют те же операции, как и заводское оборудование: гибку, кручение или прессование без потери качества.

Также на самодельном ручном станке вполне реально производить основные элементы изделий холодной ковки: завитки, волюту, корзинки,требуемые для дальнейшей сборки готовой продукции. Причем само кузнечное оборудование компактно, его можно без проблем разместить в гаражной мастерской.

Обучиться работать, имея инструмент для холодной ковки, очень просто. Здесь не требуются специальные знания о свойствах металла и его дальнейшей обработке (отжига, отпуска или закалки). Процесс обучения и производства практически безопасен, оборудование и материалы не работают с высокими температурами, а рабочие механизмы очень простые.

Самыми простыми для самостоятельной сборки будут: улитки, гнутики и твистеры. Они не требуют наличия дорогостоящих инструментов. Потребуется лишь сварка, инструмент для резки, чертежи с материалами и немного понятия в механике.

Итак, как сделать самодельные станки для холодной ковки своими руками?

Особенности оборудования

Конечно, если позволяет бюджет, можно особо не осложнять себе жизнь и приобрести универсальное оборудование для холодной ковки металла. Причем такой станок в себе совмещает все отдельные ручные приспособления. Но довольно не маленькая стоимость такого верстака делает его недоступным для многих домашних мастерских.

Какие можно сделать приспособления для холодной ковки своими руками и что на них производить?

Для основания собственной мастерской по обработке металла вполне достаточно основной шестерки станков: гнутика, твистера, фонарика, объемника, улитки, и волны.

Эти станки-самоделки способны обрабатывать основные типы материалов, использующихся в технологии холодной металлообработки: квадраты, прутки (сечением до 14 миллиметров) и стальную полосу, толщиной 3-6 мм с шириной в диапазоне 25-ти миллиметров.Приспособления, сделанные самостоятельно, осуществляют те же операции, как и заводское оборудование: гибку, кручение или прессование без потери качества.

Также на самодельном ручном станке вполне реально производить основные элементы изделий холодной ковки: завитки, волюту, корзинки,требуемые для дальнейшей сборки готовой продукции. Причем само кузнечное оборудование компактно, его можно без проблем разместить в гаражной мастерской.

Обучиться работать, имея инструмент для холодной ковки, очень просто. Здесь не требуются специальные знания о свойствах металла и его дальнейшей обработке (отжига, отпуска или закалки). Процесс обучения и производства практически безопасен, оборудование и материалы не работают с высокими температурами, а рабочие механизмы очень простые.

Самыми простыми для самостоятельной сборки будут: улитки, гнутики и твистеры. Они не требуют наличия дорогостоящих инструментов. Потребуется лишь сварка, инструмент для резки, чертежи с материалами и немного понятия в механике.

Итак, как сделать самодельные станки для холодной ковки своими руками?

Мастер-2У

Далее, проанализируем станок «Мастер-2У», производимый в России. Стоимость представленного образца 299 000 рублей. Многоцелевой электроприводный станок, необходим для создания широкого спектра элементов: из профильной трубы, полосы. «Мастер-2У» комбинирует функциональность нескольких станков: для традиционной ковки и нанесения орнамента. При своей многофункциональности станок «Мастер-2У» является одним из самых компактных, надежных и универсальных кузнечных станков с электрическим приводом. Он выполняет восемь видов задач: гибка сгибателем трубы, изготовление спиралей, гибка углов, скручивание, создание продольного завитка, шишки — корзинки.

Станок для ковки Мастер-2У

«Мастер-2У» в своей модификации включает: узел для наката узора на металлопрокат, что позволяет создать необычные и дорогостоящие кованые изделия. Может работать с горячей и холодной профильной трубой, это позволяет проносить больший доход, потому что, профильная труба легче сплошного квадрата в несколько раз. Две рабочие зоны, делают его многофункциональным и удобным в использовании. Для облегчения подключения, станок поставляется с питанием 380 или 220 В. Простота эксплуатации, надежность конструкции позволяет эксплуатировать станок в неподготовленном цехе. Увеличенная производительность станка дает возможность обрабатывать две заготовки одновременно для скорейшего выполнения ваших заказов. Установка станка производится как в закрытом помещении, так и на улице, при благоприятных условиях +5, +40 °C., без осадков.

Завиток прутка может выполняться на всех лекалах станка «Мастер — 2У» с раскованными и нераскованными концами образца. Станок «Мастер-2У» позволяет получать мегавалюты длинной от 600 мм и шириной завитка от 200 до 350 мм. Чаще всего такой элемент используется при создании скамеек, входных групп, ворот, козырьков. «Мастер — 2У» укомплектован откидывающимся роликом для создания валют, бубликов, таким образом, при производстве отсутствует возможность выведения из строя из-за невнимательности оператора станка. На кузнечном станке «Мастер — 2У» можно изготавливать кольца с внутренним Ø 75 и 118 мм, из всех типов металлопроката: полосы, квадрата, круга, и профильной трубы. «Мастер — 2У» оснащен зажимом, для профильной трубы позволяющим изготавливать продольные скрутки и шишки — корзинки. Станок для ковки комплектуется роликами для получения дуг и арок. Создание хомутной полосы, которое применяется как декоративный элемент для закрытия сваренных между собой элементов. В комплекте со станком «Мастер — 2У» предусмотрена печь, для нагрева металлических заготовок и последующего выпуска граненых и купольных пик, «гусиных» лапок. В том числе «Мастер — 2У» оснащен набором опор и валов для создания фактур.

Пошаговый технологический процесс изготовления обратного завитка на станке «Улитка»

На прокатных роликах производится последовательный обжим трубы. Образуются выступающие ребра, а сварной шов остается внутри слоя, смещенного к центру.

На параллельных эксцентричных вальцах выполняется обжатие концов трубы. Она становится похожей на полосу. В таком виде ее проще фиксировать на станке.

В специальном приспособлении формируется хвостовик. Теперь заготовки будут фиксироваться на станке одним движением.

Заготовку фиксируют в центре. Там имеется паз, который закрепляет хвостовик. Видно, что спираль имеет равномерный спуск по высоте.

После фиксации хвостовика включается электродвигатель. Начинается формование детали.

Петля образуется при касании заготовки в специальный опорный элемент. Его чаще называют опорным валом. Чтобы снизить усилие, его оснащают подшипником. Деталь свободно проворачивается вокруг опоры.

Часть спирали образована. Но при необходимости обрабатывать на большую длину, будет установлен съемный элемент.

Формируется заготовка и с другого конца. Здесь мастер определяет, в какую сторону производить изгибание детали.

Для продолжения работы устанавливается съемный элемент сборной «Улитки».

Теперь можно формировать загиб деталей большого размера.

Даже длинные заготовки легко изгибаются по заданным размерам. На рабочих элементах делают метки. По ним ориентируются, сколько нужно гнуть.

С обратной стороны выполняют дополнительный изгиб детали.

Дорабатывается изделие с обеих сторон.

Готовая деталь имеет законченный вид. Если нужно, то хвостовики будут спилены. Тогда никто не догадается, как выполнялась фиксация заготовок.

Если нужно изготовить маленькую деталь, то используют другую «Улитку». У опытных мастеров их несколько штук.

Особенности и преимущества твистеров

Твистеры, или торсионные станки, относятся к более сложному кузнечному оборудованию и служат для скручивания прутков вдоль их продольной оси.

Принцип действия у всех твистеров одинаковый — один конец заготовки или их группы зажимается в неподвижную оправку, другой — а подвижную. Подвижная оправка вращается вокруг своей оси, скручивая прутки.

В простейшем варианте неподвижная оправка зажимается в тиски, а подвижная оправка приводится в действие ручным воротом. В этом случае на заготовки надевают прочную трубу чуть большего диаметра, чтобы предотвратить нежелательную продольную деформацию прутков.

Существуют варианты кузнечного оборудования с механическими червячными редукторами и даже с электроприводом, также через редуктор.

Обязательным элементом механизированного твистера является прочная рама, соединяющая опоры оправок. При скручивании и деформации металла возникают большие продольные напряжения, вследствие которых он может деформироваться. Прочная рама позволяет противостоять таким деформациям.

Твистер для холодной ковки

При скручивании прутков длина их уменьшается, поэтому подвижная опора должна иметь возможность передвижения вдоль рамы.

Преимущества твистеров заключаются в возможности создания:

• выразительной формы и фактуры поверхности при скручивании одиночного прутка;
• уникальных украшений и деталей предметов интерьера — фонариков (шишек);

Создать такие формы и фактуры другими методами обработки металла крайне затруднительно или попросту невозможно.

Рычажная улитка

Простейшая разновидность станка — это рычажная улитка. На массивной платформе закреплен захват для начала изгибаемой полосы и шаблон завитка, к которому полосу притягивают рожковым рычажным захватом.

Рычажная улитка для холодной ковки

Если нужно сделать много одинаковых завитков, то полосу шаблона и захват приваривают к металлической плите, если требуются завитки разной формы и начального радиуса — используют деревянную или фанерную платформу с большим количеством отверстий, в которые вставляют закаленные болты для формирования захвата и точек шаблона. Для выполнения такой гибки нужно обладать недюжинной физической силой.

Улитка с поворотной плитой

Шаблон используется такой же, ка в рычажной улитке, но применяется поворотная платформа, в ней в шаблоне фиксируется конец заготовки, которая подается через неподвижный упор-фиксатор на верстаке.

Улитка с поворотной плитой для холодной ковки

Вращаясь, шаблон затягивает полосу металла в себя и выгибает его по намеченной траектории. Для облегчения труда при повороте плиты используют червячный привод.

Улитка с воротом и поворотным лемехом

Существует усовершенствованная разновидность улитки — улитка с воротом и поворотным лемехом. Для увеличения физической силы человека используется ворот. Он вращает серпообразный или спиралеобразный лемех, изготовленный из особо прочной стали. Применяются также складные лемехи для получения деталей переменной кривизны и сложной формы.

Улитка с воротом и поворотным лемехом

Такой лемех состоит из нескольких частей, соединенных между совой осями и закрепленных друг относительно друга штифтовыми фиксаторами. По мере прохождения того или иного участка сложной спирали соответствующий штифт извлекается и часть лемеха складывается, не принимая участи в дальнейшей холодной ковке. Заготовка закрепляется с помощью фиксатора на платформе. В пазу двигается ролик, который прижимает пруток или полосу к лемеху. При повороте ворота согласно закону рычага лемех проворачивается по меньшему радиусу, но с пропорционально большим усилием, валик и прижимает деталь к выставленным на плите фиксаторам.

На улитке с поворотным лемехом можно выгибать до 5 витков спирали, благодаря постоянному усилию изделия получаются одинаковыми, а в силу возможности регулировки прижима ролика можно получать двойные завитки и завитки переменной кривизны.

Ручные инструменты для ковки. Цена

Ручной станок для гибки завитков МЗ- V 1 позволит изготовить основные кованые изделия различной конфигурации. В его комплект входит опора для работы с длинными заготовками, зажимные эксцентрики для квадрата и полосы, оправка для изготовления завитков. Цена на оборудование – от 19 700 рублей.

Ручной инструмент продольного скручивания МЗ-ТR

Ручное оборудование МВ20-12, с помощью которого производится гибка различных металлических элементов с небольшим сечением (полосы, прутка, проволоки и т. д.). Подойдет для моделестроения и других работ с тонким материалом. Цена на станок МВ20-12 – 6 390 рублей.

МВ10-6

Ручной станок МО5 -GX предназначен для легкого и быстрого изготовления самых популярных элементов в ковке — «хомутов». При его применении не требуются большие навыки в кузнечном деле, так как он совсем не сложен в эксплуатации. Цена такого станка – 10 692 рубля.

Универсальный гибочный станок МВ30-6х50 будет удобно использовать в небольшой мастерской, на даче или в гараже для сгибания металлических профилей, труб, квадратов, прутков, полос. С его помощью можно произвести много вариантов гибки в разных плоскостях и разной конфигурации. Инструмент для ковки укомплектован удобными упорами и гибочными оправками. Стоит МВ30-6х50 – 11 385 рублей.

Ручной трубогибный станок МО7-ТG

Ручной универсальный станок МВ32-25 – это надежная и прочная конструкция, с помощью которой трубы можно согнуть по любому заданному радиусу. Инструмент позволит дешево и легко выполнить не только разовые, но и мелкосерийные работы по гибке профилей и труб. Стоимость МВ32-25 – 44 820 рублей.

Станок BlackSmit MO 4 A — KR применяется при изготовлении «корзинок» и продольном скручивании изделий. Ковка корзинок производится из заранее сваренных заготовок одинаковой длины. Скручиваются изделия на участке в 500 мм, однако, длину можно увеличить самостоятельно. Цена на такое устройство – 35 577 рублей.

https://youtube.com/watch?v=uiLvzwYrCl0

Инструменты и оборудование

Зависимо от того, какая технология ковки выбрана, изменяется список используемого оборудования. Станки для художественной ковки:

• пресс;
• твистер;
• улитка;
• фонарик;
• глобус;
• гнутик;
• волна.

Это оборудование используется при применении холодного метода обработки. При горячей обработке основными приспособлениями и инструментами являются:

• горн;
• наковальня;
• кузнечный молот;
• щипцы;
• молоточки для художественной обработки.

Нельзя забывать про топливо для горна. Разогревая металл нужно позаботиться о пожарной безопасности, хорошей вентиляции. В мастерской должен присутствовать огнетушитель, работать нужно с использованием защитной экипировки, чтобы не получить ожогов.

Трудности выбора

По компании-производителю

Это один из главнейших моментов, на который следует обратить внимание. Можно приобрести дешевый прибор, который не будет способен продержаться и месяца интенсивной работы по металлу

Сразу стоит оговориться, что все рассматриваемое оборудование далеко не дешево. Специалисты советуют лучше единожды потратиться на качественный агрегат, нежели потом постоянно ремонтировать дешевый образец. Лидерами на данном сегменте рынка являются европейские производители – их компании работают там более 70 лет и их оборудование характеризуется качеством и долговечностью.

По методу работы

Станок может быть электрическим или ручным. Для домашнего объема работы, естественно, лучшим и экономичным вариантом станет ручное устройство. Оно отлично подойдет для обучения, на нем допускается неспешный стиль работы. Электрический станок подойдет для опытных кузнецов, выполняющих заказы в промышленных масштабах. Тем более, электрические образцы, обладающие большей мощностью и производительностью, способны обрабатывать габаритные объекты.

По типу оборудования

Станки могут быть направленного действия (т.е. их функционал качественно ограничен определенным кругом операций) либо универсальными. Последние приспособлены под самые разные задачи. Для домашней работы, скорее всего, понадобится всего лишь пара функций, поэтому для маленькой мастерской не имеет смысла тратиться на дорогостоящий агрегат. Если же предполагается потоковый стиль работы с большими заготовками, то универсальный станок станет оптимальным выбором.

Плюсы и минусы «щадящей» обработки

Популярность технологии холодной ковки объясняется несколькими существенными достоинствами этой работы.

К плюсам относится:

• удешевление обработки, потому что необходимость сооружать печь или приобретать дорогое оборудование для разогрева отсутствует;
• легкость придания конструкции товарного вида: готовые элементы не требуют дальнейшей обработки из-за отсутствия копоти;
• получение идентичных заготовок: существует возможность подогнать их максимально точно под шаблон;
• повышенная прочность «холодных» металлических конструкций.

Из минусов надо отметить:

• приложение максимума усилий, так как материал при холодном прессовании гнется тяжелее;
• необходимость в мощных станках, обеспечивающих эффективность давления на металл;
• отсутствие возможности обработки очень прочного листового материала (болванок);
• обязательное очищение поверхности перед холодной ковкой.

Создание настоящей кузницы с большим горном — слишком долгое, хлопотное и дорогостоящие занятие, поэтому у холодной альтернативы даже в этом плане большое преимущество. Недостатки же, наоборот, трудно назвать серьезными.

Характеристики станков для ковки

Станки для холодной ковки можно разделить на две основные группы:

1. Механические. Станки с электроприводом и редуктором. В основном заводского изготовления. Они позволяют увеличить производительность и наладить небольшой бизнес. Однако, стоимость такого оборудования довольно высока, что является причиной его недоступности для большинства населения.
2. Ручные. Более простые по конструкции и в производстве гибочные станки для холодной ковки своими руками. Обладают более ограниченными возможностями, однако имеют два неоспоримых преимущества: их цена более доступна, а также такие станки можно изготовить самостоятельно.

О том, как сделать станок для холодной ковки своими руками, расскажем далее.

Как построить завиток?

Эскизов завитков для художественной ковки в интернете достаточно, но при попытках подогнать их размеры к требуемым для себя нередко оказывается, что изделие зрелищно проигрывает из-за вроде бы незначительного нарушения пропорций. Поэтому желательно также уметь строить ковочные шаблоны завитков, заведомо обладающие эстетическими достоинствами.

Шаблоны для холодной ковки художественных завитков – волют – строятся на основе математических спиралей. Чаще всего используется логарифмическая спираль; это одна из широко распространенных естественных форм, выражающая фундаментальные законы природы. Логарифмическая спираль обнаруживается и в раковине улитки-моллюска, и в нашем слуховом аппарате, и в форме скрипичного ключа в нотной записи; в грифе самой скрипки тоже.

Построение образующих шаблонов для холодной ковки на основе спиралей

Принцип построения логарифмической спирали по точкам заключается в том, что при повороте образующего ее радиуса, начиная с некоего начального R0, на фиксированный угол ?, его длина умножается на показатель расхождения спирали p. Для волют p берут, как правило, не более 1,2, т.к. логарифмическая спираль расходится (раскручивается) очень быстро; на поз. В рис. для примера показана логарифмическая спираль с p = 1,25. Чтобы попроще построить спираль по точкам с достаточной для кузнечных работ точностью, принимают ? = 45 градусов.

В случае, когда требуется более плотная арифметическая спираль, при повороте образующего ее радиуса на те же 45 градусов к предыдущему радиусу прибавляется 1/8 шага спирали S, поз. Б. В том и другом случае R0 берут равным или большим поперечника d заготовки равномерного сечения, поз А. Если начальный конец заготовки заострен, R0 может быть и меньше d, вплоть до предела пластичности металла.

Осталось определиться, как уложить зрительно гармоничную спираль с заданный для нее размер проема a. Чтобы решить эту задачу аналитически, т.е. по формулам с любой заданной наперед точностью, придется решать уравнения кубические и высших степеней. Компьютерных программ для численного технического расчета волют в интернете что-то не обнаруживается, поэтому воспользуемся приближенным методом, позволяющим обойтись одним рабочим и, возможно, одним проверочным графическим построением. В его основе лежит предположение, что при небольших р суммы R2+R6 и R4+R8 сильно не различаются. Пошаговый алгоритм построения волюты для ковочного шаблона отсюда следует такой:

1. исходя из наличного материала определяем R0;
2. количество витков волюты w берем по принципу: как бог положит на душу левой задней лапы любимого кота;
3. пользуясь данными таблицы на рис., рассчитываем поперечник волюты b такой, чтобы он был немного меньше ширины проема под нее a, см. поз. Г;
4. рассчитываем рабочий начальный радиус R по формуле на поз. Г;
5. строим по точкам профиль волюты в масштабе;
6. при необходимости точно подгоняем R по той же формуле и строим профиль рабочего шаблона окончательно.