Виды ковки
Ковка — это один из видов обработки металла, позволяющий изменять форму и размер заготовки. Ковку подразделяют на два вида:
Виды ковки
Далее я расскажу о каждом из ее видов.
О горячей ковке
Смысл горячей ковки заключается в том, что перед обработкой заготовка подвергается нагреву до определенной температуры. Это повышает пластичность металла, и таким образом увеличивает возможности мастера.
Горячая ковка подразумевает обработку разогретой до высокой температуры детали
Достоинства:
- Высокая пластичность заготовки. Благодаря этому упрощается работа. Кроме того, мягкий металл позволяет без особого труда изменять форму и размеры заготовки;
- Универсальность. Данный метод позволяет использовать любые заготовки. Это значительно расширяет возможности мастера.
Нагрев заготовок осуществляется в кузнечном горне
Недостатки:
- Дополнительные затраты. Для разогрева заготовок до ковочной температуры необходимо обустроить кузнечный горн. Кроме того, требуются дополнительные затраты на топливо;
- Требовательность к температурным режимам. Чтобы заниматься горячей ковкой нужны определенные знания, позволяющие определять температуру «на глаз». Подробней об этом я расскажу ниже.
О холодной ковке
Для холодной ковки не требуется горн, так как обработка заключается в изгибании холодных заготовок, их прессовании и сварке.
Холодная ковка выполняется на специальном оборудовании и не требует нагрева обрабатываемых деталей
Достоинства. Холодная ковка обладает следующими достоинствами:
- Доступность. Обустроить мастерскую для холодной ковки гораздо проще, так как не нужна печь. К тому же для этого требуется меньше затрат;
- Безопасность. Отсутствие высоких температур положительно сказывается на общей безопасности.
Недостатки. У этого вида ковки тоже имеются минусы:
- Холодная ковка предоставляет меньше возможностей. Многие операции, которые можно выполнить горячей ковкой, для холодной обработки недоступны;
- Невозможность исправления брака. Холодная обработка осуществляется с использованием заготовок-полуфабрикатов. В результате ошибку, как правило, нельзя исправить;
Для холодной ковки используются пруты квадратного и круглого сечения
Ограниченность заготовок. Холодным способом можно изготавливать определенный набор деталей, который зависит от вашего оборудования. Причем для этих целей используются пруты квадратного или круглого сечения.
Диаметр и размеры сечения заготовок, с которыми можно работать, так же зависят от используемого оборудования.
Оборудование для ковки
Ковка давно вошла в жизнь современного человека, если множество лет назад, эта технологическая операция применялась практически повсеместно. Ее применяли и для изготовления вооружения (мечи, доспехи), транспорта (обода колес), предметов обихода (засовы, дверные петли, и многое другое.
В наши дни ковка, может, и не такой популярный вид обработки металла, но и исключить его из перечня обработки металлов нельзя.Ковку применяют для получения заготовок валов, зубчатых колес. Не менее широко ее применяют и в быту, ее используют для получения декоративных элементов зданий и сооружения, ограждений и пр.
Следует отметить, что, кроме, горячей ковки, широкое распространение получила холодная. Если при первом способе заготовку постоянно подвергали нагреву и обработке ударным воздействием, то при втором методе применяют набор оборудования, позволяющий получать практически такие же детали, как и при горячей ковке.
Станок улитка для холодной ковки своими руками
Изготовление станка состоит из нескольких этапов:
Чертеж. При составлении чертежа необходимо строго выдержать пропорции всех деталей. Зазор между центральной осью и упором должен быть шире заготовки на 3-4 мм. Тогда готовая деталь легко снимется со станка.
К стальной пластине из листа толщиной не менее 3мм приваривается по центру труба диаметром от 30 мм. Рядом крепится центральный упор для фиксации начала заготовки. Затем к ней приваривается металлическая полоса, шириной равная обрабатываемой детали, изогнутая спиралью под необходимым углом.
Приспособление закрепляется на станине. Лучше всего крепить болтами, чтобы можно было легко заменить в случае необходимости.
Для того чтобы облегчить процесс изгибания заготовки, к приспособлению приваривается ручка. Она крепится с обратной от заготовки стороны, чтобы не мешала устанавливать и снимать детали.
Для самостоятельного изготовления любого станка для холодной ковки понадобятся следующие инструменты:
сварочный аппарат;
- дрель;
- болгарка (УШМ) с отрезным и шлифовальным кругом;
- сверла различного диаметра;
- коронка по металлу;
магнитный угольник;
циркуль;
тиски.
Улитка с лемехом
Лемехом называется полоса металла, согнутая по форме нужной детали. Шаблон, по которому будут делаться завитки. Обычно лемех делается съемным, так как завитки делаются по индивидуальным размерам под каждое изделие.
Улитка с рычагом
В случае, ели требуется просто закрутить заготовку в спираль используется улитка с рычагом. Деталь крепится между основным валом и упором и с помощью закрепленного на станине рычага накручивается необходимое количество витков. Чем длиннее рычаг, тем меньшее усилие надо приложить для изгибания заготовки.
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.
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.
Типы холодной ковки
Для придания заготовкам нужной формы задействуют специальные станки, прессы и штампы. Технология включает в себя следующие операции:
- гнутье;
- калибровку;
- прошивку;
- вырезку;
- штамповку;
- навивку.
Оборудование позволяет осуществлять серийное производство одинаковых изделий.
В качестве заготовок используют следующие виды металлопроката:
- прут круглого и квадратного сечения толщиной 8-16 мм;
- полосу;
- листовой прокат.
Из стальных пластин методом молотковой чеканки изготавливают рельефные украшения.
В качестве материала в холодной формовке используют низкоуглеродистую сталь, отличающуюся мягкостью и пластичностью. Наиболее распространена марка Ст3.
Кузня своими руками. Устройство кузницы
Собственно кузня – это помещение с оборудованием для проведения кузнечных работ. В кузне осуществляется разогрев заготовок металла и обработка их при помощи молотов и других кузнечных инструментов. Реже плавка металлов и сплавов для отливки, каких то элементов. На самом деле, кузня вовсе не обязательно должна располагаться в помещении. В нашем случае кузница – это открытое пространство (или же пространство под навесом). В кузне присутствует кузнечный горн – источник открытого огня. Из него часто выдуваются мелкие частички угля. Кроме того, металл обрабатывается в горячем состоянии около 800-900ºС. Поэтому пол в кузне должен быть не из горючих материалов и в близи работы горна и наковальни не должно быть электропроводов, так как часто раскалённые заготовки роняются на пол.
Наковальня кузнечная
Может быть практически любая, которую удастся найти. Главное чтобы края и рабочая поверхность наковальни были не сбиты (края должны быть ровными). При ударе молотком о настоящую кузнечную наковальню он должен от неё отскакивать, а сама наковальня должна сильно звенеть. Наковальня может быть установлена либо на большой деревянный пень либо на сваренный из уголка каркас. Второй вариант более функционален, кроме того, он позволяет кантовать наковальню и устанавливать её в любое место двора или помещения без особых проблем. Установка на пне, как правило, закрепляет наковальню на одном месте «навечно».
Высота установки наковальни обуславливается уровнем разгибания руки кузнеца: чтобы при ударе молотом – его поверхность была примерно параллельна земле.
Кузнечный горн
Горн может быть сварен из листового металла с вложением вовнутрь огнеупорного кирпича. Чтобы не варить кузнечный горн можно использовать для этого разрезанный старый баллон. Кузнечный горн, как и наковальня, также устанавливается на сваренный из арматуры каркас на высоте примерно пояса кузнеца. Каркас горна менее массивный, чем у наковальни, из 12-14 арматуры.
На дно горна можно также сварить колосник (решетка, на которой располагается горящий уголь или дрова) из арматуры. Но промежутки между прутами колосника должны быть как можно тоньше (не более 1-2 мм), так как пламенный кузнечный уголь при горении распадается на очень мелкие частички и будет весь просыпаться через большие отверстия. Струя воздуха должна подаваться сбоку, немного под углом вниз, а не снизу как у печей. Это обусловлено тем, что струя сильная и при подаче снизу будет выдувать мелкие частички угля из горна, которые будут разлетаться довольно далеко.
Молот
Это обычный молоток. Но не такой как слесарный, у которого один конец тоньше. Молот – это молоток, у которого оба конца одинаково плоские. В отличие от кувалды молот имеет меньший вес (от 800 грамм до 2 кг) и короткую ручку для работы одной рукой. Молот следует выбирать, исходя из собственных физических возможностей, чтобы работать им долго и не уставать
Очень важно, чтобы молот был сделан из хорошей стали, лучше использовать старый советский. Китайские молоты могут расколоться после нескольких ударов, а у некоторых в процессе эксплуатации появляются бороздки на рабочей поверхности, что свидетельствует о низком качестве металла
Стуловые кузнечные тиски
Основным отличием кузнечных тисков от слесарных является металл, из которого они изготовлены. Кузнечные тиски изготовлены из инструментальной стали, по ним можно бить, не опасаясь расколоть тиски.
Кузнечные клещи с длинными ручками
Длинные ручки необходимы для работы с мелкими заготовками. Плюсом будет фиксирующее кольцо, которое скрепляет ручки «в замок», что позволяет не сжимать их с силой при работе с заготовкой.
Другие инструменты являются неспециальными или обычными слесарными.
Рекомендации по устройству кузницы
Это оборудование для полноценной кузни может разместиться в углу, на площади менее 1 квадратного метра, так как наковальню и горн можно двигать. Если планируется работать в закрытом помещении, то в месте установки горна следует также дополнительно изготовить вытяжку. Если кузня разместиться во дворе или под навесом, то вытяжка не нужна, при активном горении кузнечный горн выделяет мало дыма. Уголь для ковки нужен «пламенный». Отличить его можно по весу. Куски этого угля даже очень большие – очень лёгкие. Он сильно разгорается, быстро сгорает и даёт большую температуру необходимую для нагрева заготовок до температуры ковки. Выбирать следует большие и средние куски. Маленькие быстро прогорают и не дают нужной температуры. www.diy.ru
Оборудование для горячей ковки
Если сравнивать холодный и горячий метод ковки, то сразу, можно сказать, то, что первый способ требует от работника значительно большего мастерства, наличия некоторых художественных навыков и, конечно, умения работать с набором необходимых инструментов.
Оборудование для горячей ковки
Ковка материала происходит после его предварительного нагрева в кузнечной печи. Ее называют горном. Горн оснащен оборудованием для принудительной подачи воздуха. Нагрев производят до заданной температуры и после этого переносят на наковальню. Это металлическая плита, на которой производят ударную обработку разогретой заготовки. Ее выполняют с помощью молотков и кувалд разного веса. Один работник, легким молотком наносит удар по нужному месту, а второй, вооруженный тяжелым молотком или кувалдой, наносит в обозначенное место сильный удар. После того как заготовка остыла, ее снова загружают в печь для нагрева. Все перемещения детали в процессе ее обработки выполняют с помощью клещей с длинными рукоятками.
Ручная горячая ковка
Кроме, вышеназванных основных инструментов при горячей ковке применяют множество специального инструмента, который позволяет резать горячий метал, формовать сложные поверхности при горячей ковке металла.
Кузнечный горн
Для нагрева заготовок применяют печи, которые называют кузнечным горном. В его конструкцию входит несколько узлов. В частности:
- ствол, выполненный из материала стойкого к воздействию огня;
- очаг, со встроенной колосниковой решёткой;
- системы подачи и отбора воздуха;
- рабочего окна через которые подают длинные заготовки;
- дымоход, через который происходит удаление продуктов горения.
Кузнечный горн газовый
Кроме того, в состав горна входит и закалочная ванна. В основе работы классического кузнечного горна лежит уникальная восстановительная способность углерода. Именно эта его способность с успехом противостоит окислению заготовки, то есть его горению. Тут важна и теплотворная способность углерода. Дело в том, что подавая воздух необходимо регулировать его количество. Его должно быть столько, что бы хватило сжечь углерод, а тепло, выделяемое при этом, поднимет температуру в горне еще выше.
Кроме того, подачу воздуха в горн необходимо настроить так, чтобы подаваемого кислорода не хватало для окисления металла. Но если разогретую заготовку продержать в таком состоянии свыше необходимого времени, то произойдет ее перенасыщение углеродом. Существует такой термин — пересушивание, то есть металл становится очень хрупким. Кстати, в качестве пересушенного металла можно привести чугун.
Муфельная печь
Оборудование, которое используют для разогрева деталей, выполненных из разных материалов до заданной температуры, называют муфельной печью.
Муфельная печь
Отличительной чертой этого оборудования является наличие муфеля. Так, называют деталь, которая защищает деталь от контакта с топливом и продуктами сгорания и в то же время служит камерой, в которой деталь нагревают. На практике применяют два вида таких печей, с постоянным и сменным муфелем. В первой печи загруженные детали проходят все операции — от нагрева до состояния готовности, во втором, только до охлаждения. То есть, по мере достижения необходимой температуры и определенной выдержки заготовки один муфель убирают и на его место устанавливают другой.
Наковальня
Один из ключевых инструментов применяемый и для холодной, и для горячей ковки металлов — наковальня. Именно на ее поверхности, кузнецы выполняют деформирование заготовки и приведение ее к готовому виду. Наковальню отличает большой вес и поэтому ее жестко фиксируют к деревянной колоде.
Наковальня — ключевых инструментов
Конструктивной наковальня состоит из:
- рога;
- наличника с отверстиями;
- основания с лапами для установки наковальни.
Для изготовления этого инструмента применяют сталь 45Л. Надо отметить, то что, наковальни — это продукция, выпускаемая в соответствии с рядом ГОСТ. Например, ГОСТ 11396-75 нормирует безрогие изделия с весом от 92 до 200 кг, а ГОСТ 11398-75, определяет требования к изделиям с двумя рогами и весом от 100 до 270 кг.
Твердость материала, из которого производят наковальни, составляет 340 — 477 по HB.
Оборудование для горячей ковки
Если сравнить холодный и горячий метод ковки, можно сказать, что первый способ требует от работника большего мастерства, наличия художественных навыков и умения работать с набором необходимых инструментов.
Ковка материала происходит после предварительного нагрева в кузнечной печи, называемой горном. Горн оснащается оборудованием для принудительной подачи воздуха. Нагрев производится до заданной температуры, после чего изделие переносится на наковальню. Это металлическая плита, где производят ударную обработку разогретой заготовки. Ее выполняют при помощи молотов и кувалд разного веса. Один работник легким молотком бьет по нужному месту, а второй, с тяжелым молотом или кувалдой, наносит в обозначенное место сильный удар. После того как заготовка остыла, ее вновь загружают в печь для нагрева. Все перемещения детали во время ее обработки выполняются клещами с длинными рукоятками.
Помимо вышеназванных основных инструментов, при горячей ковке применяют множество специальных инструментов, позволяющих резать горячий металл, формовать сложные поверхности при горячей ковке.
Кузнечный горн
Для нагрева заготовок используются печи, называемые кузнечными горнами. В его конструкцию входит несколько узлов:
- ствол, выполненный из материала стойкого к воздействию огня;
- очаг, со встроенной колосниковой решеткой;
- системы подачи и отбора воздуха;
- рабочего окна, куда подаются длинные заготовки;
- дымоход, через который происходит выведение продуктов горения.
Помимо этого в состав горна входит и закалочная ванна. В основе работы классического горна лежит уникальная восстановительная способность углерода. Эта его способность с успехом противостоит окислению заготовки, то есть его горению. Важна и теплотворная способность углерода. Подавая воздух, нужно регулировать его количество. Его должно быть столько, чтобы хватило сжечь углерод, а тепло, выделяемое при этом, поднимет температуру в горне.
Подачу воздуха в горн следует настраивать так, чтобы подаваемого кислорода не хватало для окисления металла. Но если разогретую заготовку продержать в этом состоянии свыше необходимого времени, то произойдет перенасыщение углеродом. Существует такой термин — пересушивание. Металл становится очень хрупким. В качестве пересушенного металла можно привести чугун.
Муфельная печь
Оборудование, используемое для разогрева деталей, выполненных из разных материалов до заданной температуры, называется муфельной печью.
Отличием этого оборудования является наличие муфеля. Так называется деталь, защищающая заготовку от контакта с топливом и продуктами сгорания и в то же время является камерой, где деталь нагревают.
На практике применяют два вида таких печей, с постоянным и сменным муфелем. В одной печи загруженные детали проходят все операции — от нагрева до полной готовности, в другой только до охлаждения. По мере достижения требуемой температуры и определенной выдержки заготовки, один муфель убирают и на его место ставят другой.
Надо отметить, что и кузнечный горн, и муфельные печи могут использовать разные виды топлива — газ, уголь, дрова, светлые и темные нефтепродукты и пр.
Наковальня
Один из главных инструментов, применяемых и в холодной, и в горячей ковке — наковальня. Именно на ее поверхности, кузнецы производят деформирование заготовки и приведение ее к готовому виду. Наковальни имеют большой вес и поэтому жестко фиксируются к деревянной колоде.
Конструктивно, наковальня состоит из:
- рога;
- наличника с отверстиями;
- основания с лапами для установки наковальни.
Для изготовления такого инструмента применяется сталь 45Л. Наковальни — это продукция, выпускаемая в соответствии с ГОСТ 11396-75 (нормирует безрогие изделия с весом от 92 до 200 кг), ГОСТ 11398-75 (определяет требования к изделиям с двумя рогами и весом от 100 до 270 кг).
Твердость материала, из которого производят наковальни, равна 340 — 477 по HB.
