Идеи и советы по ведению бизнеса, бизнес-идеи

Кузница холодная ковка. Изготовление основных узлов станка. О горячей ковке

Заказать кованые изделия с горячей и холодной ковкой Вы можете в нашей кузнице

Холодная и горячая ковка

Что такое холодная ковка?

Холодная ковка - это механическая обработка металла при комнатной температуре. Для этого вида ковки характерна простота дизайна и использование шаблонов без художественных элементов. Большим плюсом является её низкая цена (по сравнению с горячей ковкой).

Для холодной ковки применяется либо обычное железо без примеси, либо мягкие низкоуглеродистые сорта стали.

Обработка производится методом машинной штамповки или ручной и автоматической гибки на специальном гибочном оборудовании. Готовые детали соединяются с помощью сварки или при помощи винтовых соединений.

Достоинства холодной ковки:

  • высокая скорость изготовления;
  • низкая цена;
  • отсутствие нагрева элементов;
  • более прочное покрытие;
  • высокая точность размера изделий;
  • взаимозаменяемость кованых элементов;
  • быстрая воспроизводимость;
  • минимум проблем с поверхностью металла.

Недостатки холодной ковки:

  • простота формы кованых изделий;
  • использование громоздкого оборудования;
  • использование большого количества инструментов;
  • строгие требования к металлу (идеальная чистота, не должно быть окалин и т.п.);
  • для компенсации потерь от деформации при гибке требуется промежуточное прокаливание металла.

Что такое горячая ковка?

Под горячей ковкой подразумевается механическая обработка металла при высокой температуре, которая превышает температуру его рекристализации ("размягчения").

Металл перед ковкой нагревается в специальной печи-горне до появления его пластичности, после чего при помощи молота и наковальни кузнец придает ему нужную форму.

Процесс горячей ковки намного сложнее чем холодная ковка, но и её результат в умелых руках кузнеца превосходит самые смелые ожидания.

В процессе горячей ковки металл деформируется с одновременным упрочнением своей структуры, что позволяет придать кованному изделию помимо красивой и самой разнообразной формы и большую жесткость и стойкость к механическим повреждениям.

Но у горячей ковки есть и свои недостатки. Прежде всего он заключается в том, что в процессе нагрева-остывания металла происходят нежелательное взаимодействие окружающей среды с поверхностью металлом.

Также в процессе ковки возможны менее точные допуски в размере в связи с продолжительным циклом размягчения-сжатия и деформирования зернистой структуры металла из-за неравномерного охлаждения.

Достоинства горячей ковки:

  • широкое разнообразие формы кованых изделий;
  • художественная ковка;
  • не строгие требования к металлу;
  • упрочнение кованых изедлий в процессе ковки;

Недостатки горячей ковки:

  • низкая скорость изготовления;
  • высокие трудозатраты;
  • высокая цена изготовления;
  • низкая точность в соблюдении размера;
  • сложная взаимозаменяемость элементов горячей ковки;
  • невозможность поточного производства;

Для изготовления горячей ковки в нашей кузнице используется высококачественная углеродистая сталь

Обработка стальных изделий в домашних условиях является не только занимательным хобби, но и может приносить ощутимую прибыль. Для этого необходимо правильно подобрать станки для ковки, а также другие дополнительные инструменты.

Оборудование для холодной ковки металла

Наиболее популярным способом обработки стали является холодная ковка. Она заключается в изменении диаметра заготовки с помощью различных инструментов и станков. При этом не нужно повышать уровень температуры металла для его деформации.

Прежде всего следует определиться с видами выполняемых работ. В некоторых случаях может потребоваться изменение конфигурации массивных заготовок. Для выполнения этой процедуры необходим пресс. Его можно сделать своими руками из гидравлического домкрата. Но таким способом выполняется черновая обработка металлов. Для художественной холодной ковки понадобится дополнительное оборудование.

Оптимальный набор ручного инструмента и оборудования:

  • улитка. Предназначена для изготовления заготовок в виде спирали. Название свое получила из-за внешнего вида — на поверхности шаблонов есть спиралевидный паз, в который устанавливается заготовка. Передняя часть крепится к ручке, проворачивая которую происходит формирование изделия нужной формы;
  • гнутик. Это упрощенный вариант улитки и выполняет те же функции. Разница заключается в том, что происходит формирование одного угла. При этом толщина стенки заготовки практически не меняется. Относится к разряду универсальных инструментов для обработки труб и прутов;
  • твистер. Необходим для закручивания стальных элементов вдоль продольной оси. Является обязательным компонентом для изготовления предметов художественной ковки своими руками;
  • волна. С ее помощью можно сделать декоративный компонент аналогичной формы. Чаще всего используются для изготовления решеток;
  • трубкогиб. Предназначен для сгибания стальных труб квадратного или круглого сечения до определенного радиуса.

Дополнительно к этим компонентам необходимо будет приобрести сварочный аппарат, тиски и оборудование для резки металла. На первом этапе работ потребуется значительное количество усилий для получения заготовок требуемой конфигурации методом холодной ковки.

При большом объеме изготовления потребуется приобрести специальные станки. Они предназначены для обработки металлов с высокой точностью и за достаточно короткое время.

Для детального ознакомления с процессом изготовления можно посетить ближайшую кузницу. Это позволит составить привычное мнение о степени сложности производства, определить оптимальный набор оборудования.

Область применения 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.

Специалисты совмещают два вида ковки — холодную и горячую. Это дает возможность выполнять все типы кузнечных работ.

Перечень оборудования для горячей ковки

Горячая ручная ковка стальных заготовок своими руками требует намного большего мастерства. Художественная обработка материала осуществляется после его нагрева до определенной температуры. После этого с помощью специальных инструментов происходит контролируемая деформация формы.

В первую очередь понадобится устройство для повышения температуры металла. Для этого используются кузнечный горн или муфельная печь. Выбор зависит от площади производственного помещения. Еще одним важным элементом является наковальня, сделать ее своими руками невозможно. Для небольшого производства используют кусок рельсы или приобретают заводскую наковальню.

Дополнительно нужны молотки и молоты различных размеров, клещи для держания заготовки и емкость для ее охлаждения. С помощью этого оборудования сложно сделать изделие типа волна. Но если его использовать в комплексе с холодной сваркой — можно организовать полный цикл производства.

В видеоматериале описываются примеры эксплуатации инструментов для холодной ковки металлов своими руками:

Оборудование, которое используется при холодной ковке металла, делится на станки и приспособления для сгибания прутка или металлических полос. На нем изготавливают решетки на окна, ограждения, калитки и даже мебель. В изделиях присутствуют различные завитки, спирали, дуги, узоры типа «волна».

Оборудование и инструмент для холодной ковки металла

Гнутик – основной инструмент холодной ковки. Позволяет сгибать металлические бруски под необходимым углом, или создать дугу любого радиуса. На нем можно выполнить достаточно много элементов, или все изделие целиком. Упрощенный гнутик – достаточно простое устройство, применяется для сгибания квадрата. Волна – эта оснастка, которая позволяет придать изделию красивую волнообразную форму. На нем можно добиться идеальной формы изделия - волны. Улитка – инструмент для скручивания спиралей из металлического прутка. Твистер – инструмент, с помощью которого металлический пруток накручивается вокруг оси. Фонарик – разновидность твистера, позволяет переплетать металлический профиль между собой определенным образом. Объемник – это оборудование позволяет изготовить «объемные» узоры, загибать их под определенным углом и формировать квадрат.Шаблон – служит для сгибания квадрата или круга.

Это основной набор приборов и станков, который необходим для кузнечного дела. Многие из инструментов мастера изготавливают себе сами. В качестве дополнительного оборудования холодной ковки для чеканки металла используется ручной пресс. Он используется для изготовления треугольников, или гусиной лапки. Дополнительный профиль служит для изготовления «объемных» решеток. Сегодня на кузнечном рынке появляются новые станки и приспособления для художественной ковки: станки профилегиб, ручные станки для холодной гибки металла ФВМ-30 и гибочный станок ФВМ - 120. Все они предназначены для сгибания профильных труб различного диаметра.

Горячая ковка металла

Горячую ковку металла применяют для тонкой художественной работы. В разогретом виде металл становится более эластичным и с ним проще производить кузнечные манипуляции, которые придают металлу красивую эластичную форму при изготовлении ажурных решеток, мебели, кованых предметов интерьера. Базовыми инструментами для горячей ковки являются клещи, кувалда и набор молотков, которые различны по весу и форме. Кроме этого применяются различные пробивки, зубила и обжимки.

Ковка своими руками - дело не простое, но в то же время очень интересное, причем освоить это мастерство может каждый. Я расскажу об основных нюансах этой работы и ознакомлю вас с азами ковки.

Ковка - это один из видов обработки металла, позволяющий изменять форму и размер заготовки. Ковку подразделяют на два вида:

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.

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.

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.

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;

  • 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.

Инструменты

Для ковки холодной

Рассмотрим инструмент для холодной ковки своими руками:

  • Гнутик . Позволяет изгибать заготовку под определенным углом, а также изготавливать дугообразные детали;

  • Улитка . Это приспособление позволяет создавать спиралевидные узоры;
  • Волна . Станок, который выполняет синусоидальные, т.е. волнообразные детали;
  • Твистер . Позволяет скручивать заготовку вдоль оси для получения винтообразных деталей;

  • Фонарик . Позволяет получить объемную спиралевидную деталь, которая так и называется - фонарик;
  • Станок для колец . Как несложно догадаться, позволяет создавать кольца;
  • Раскаточный станок . Этот станок позволяет спрессовывать заготовки для изготовления так называемых «лапок» и пик. Кроме того, с его помощью выполняют вытягивание заготовки путем уменьшения ее сечения;

  • Сборочный стол . На нем выкладываются все готовые детали, и при помощи сварочного аппарата соединяются в единую конструкцию.

Кроме того, существуют универсальные инструменты, которые позволяют выполнять такие операции, как:

  • Клепка;
  • Резка;
  • Опрессовка;
  • Придание объема и пр.

Отдельно следует сказать о промышленных станках. Цена на них составляет около 5000-6000 долларов США, но зато один станок способен выполнить все операции холодной ковки. Примером таких станков служит аппарат от МАН «Мастер-2».

Для горячей ковки

При горячей ковке используют совсем другой набор инструментов:

  • Горн . Представляет собой печь, которая позволяет нагревать заготовки до 1400 градусов. Без такой высокой температуры горячая ковка невозможна;
  • Наковальня . Опора, на которой осуществляется обработка метала;

  • Шпераки . Наковальни, на которых осуществляется художественная ковка;
  • Кувалда и Ручник . Это основные инструменты кузнеца, которыми наносятся удары для придания определенной формы изделию.

При помощи кувалды осуществляют сильные удары, поэтому ее вес составляет от четырех до восьми килограмм. Ручник же используют для окончательной обработки заготовки. Его вес находится в пределах 0,5-2,0 кг;

  • Клещи . Позволяют доставать из горна и удерживать заготовку. Под разные профили и размеры заготовок существуют разные виды горновых клещей;
  • Фасонные молотки. При помощи этих молотков выполняется художественная ковка из металла. С их помощью делают загнутые заготовки, а также придают изделиям определенную форму.

Чтобы упростить работу, можно использовать механические молоты. Такие станки имеются в продаже, или же вы можете сделать механический молот самостоятельно.

Металл для ковки

Для ковки, вне зависимости от ее типа, главное качество металла - это его пластичность. От нее зависит насколько удобно и просто изменять форму заготовки. В то же время, следует помнить, что чем больше пластичность металла, тем ниже его прочность.

Если вас интересует художественная ковка – металл можно использовать следующий:

  • Медь;
  • Сталь;
  • Латунь;
  • Дюралюминий;
  • Всевозможные сплавы на основе меди и алюминия.

Несмотря на то, что цветные металлы более пластичные, для художественной ковки обычно используют сталь. Это связано, прежде всего, с ее низкой стоимостью, что позволяет снизить и цену кованых изделий. Кроме того, сталь обладает более высокой прочностью.

При выборе стали для ковки необходимо уделять внимание следующим ее параметрам:

  • Содержание углерода . Этот показатель должен находиться в пределах 0,25%;
  • Минимальное количество примесей . Сталь должна содержать как можно меньше примесей, таких как молибден, сера, хром и фосфор.

Избегайте использования инструментальных и конструкционных сталей, так как они очень плохо поддаются ковке.

Надо сказать, что в наше время обычно пользуются заводскими заготовками при ковке, к которым относятся всевозможные пруты круглого и прямоугольного сечения, а также листовой металл и пр. Это избавляет от необходимости подбирать металл и делать заготовки самостоятельно.

Основные моменты ковки

Холодный способ ковки

Процесс холодной ковки достаточно простой, и состоит всего из нескольких этапов:

Иллюстрации Описание действий
Создание эскиза. Эскиз служит проектом, поэтому на нем необходимо изобразить конструкцию, которую вы собираетесь сделать, и указать на ней все узоры и их расположение.

Имейте в виду, что узоры должны соответствовать вашему оборудованию, на котором вы будете заниматься ковкой.

Изготовление узоров. Все узоры, которые имеются на эскизе, изготавливаются из заготовок на вышеперечисленном оборудовании - детали изгибаются, спрессовываются, вытягиваются и т.д.
Сборка конструкции. Эта работа выполняется так:
  • Все детали выкладываются на сборочном столе согласно эскизу;
  • При помощи сварки детали соединяются в единую конструкцию.

Таким образом, в процессе холодной сварки никаких ударов молота не выполняется. Поэтому, чтобы освоить мастерство, главное разобраться как работают различные инструменты или станок. Кроме того, нужно уметь обращаться со сварочным аппаратом.

Горячий способ ковки

Горячая ковка тоже включает в себя несколько этапов, но сам процесс обработки металла гораздо более сложный, требующий определенных навыков и физической подготовки.

Работа осуществляется в такой последовательности:

Иллюстрации Описание действий
Подготовка эскиза. Как и при холодной ковке, работа начинается с подготовки проекта.
Нагрев в горне. Заготовка нагревается до температуры от 800 до 1250 градусов. Нагрев может происходить как общий, т.е. всей заготовки, так и локальный - того участка детали, с которым вы планируете работать.
Обработка. Данный процесс обычно включает в себя выполнение нескольких основных операций:
  • Осадка. Заключается в увеличении поперечного сечения заготовки путем ударов молота;
  • Вытяжка. Позволяет увеличить длину заготовки путем уменьшения ее сечения. Эта операция может выполняться как при помощи молота, так и путем прокатки заготовки между валами;
  • Гибка. Суть этой операции заключается в придании заготовке загнутой формы. Для этого используют фасонные молотки, рог наковальни и кондукторы;
  • Скручивание. Эта операция позволяет скручивать деталь вокруг своей оси. Принцип напоминает холодную ковку - заготовка фиксируется в тисках и проворачивается. Однако, в отличие от холодной ковки, горячий способ позволяет выполнить локальный нагрев, и таким образом сделать скрутку лишь на отдельном участке детали;
  • Насечение рисунка, разрубка, набивка рельефа. Все эти приемы относятся к художественной ковке и выполняются при помощи зубил. Рассеченные участки детали могут скручиваться, сплющиваться и т.д.

К горячей ковке относится еще и так называемая свободная ковка. Однако этот процесс осуществляется в заводских условиях на специальных прессах, и подразумевает обработку многотонных заготовок. Поэтому к ковке в традиционном понимании этого слова подобная обработка металла не имеет никакого отношения.

Надо сказать, что в процессе горячей ковки важно не только научиться обрабатывать металл, но и разбираться в температурных режимах. Как я уже с казал выше, черные металлы нагреваются до температуры 800 до 1250 градусов.

Так как термометром измерить температуру невозможно, необходимо ориентироваться по цвету. Для этого надо запомнить, что при разогреве до 800 °C метал становится светло-вишнево- красным. При дальнейшем повышении температуры металл изменяет свой цвет от светло-красного до оранжевого и светло-желтого (1250 °C)

Вот и все основные моменты ковки, о которых я хотел вам рассказать.

Вывод

Теперь вы знаете что представляет собой процесс ковки, а также какими способами и как выполняется подобная обработка металла. Обязательно посмотрите видео в этой статье, а если какие-то нюансы вам непонятны - пишите комментарии, и я обязательно вам отвечу.

Комментариев:

  • Выбор металла для ковки
  • Подготовка перед началом ковки
  • Технология холодной ковки
  • Инструменты и материалы для горячей ковки
  • Технология горячей ковки

Применяется при создании архитектурных элементов и предметов дизайна с давних пор. Сегодня существует великое множество вариантов обработки металлов, но несмотря на это, ручная ковка не теряет своей актуальности.

Ковка металла издревле считается благородным, но сложным делом. Элементы из кованного металла придают роскошь и чувство изысканного вкуса.

Работа может быть выполнена горячим или холодным методом. Первый способ предполагает подвергание заготовки нагреванию до температуры, при которой металл перестает быть прочным и приобретает пластичность. Именно пластичность выступает в качестве главного преимущества горячего метода ручной ковки. Это позволяет придать заготовке желаемые габариты и форму.

Но нагрев обладает и минусами. Так, для этого требуется обустраивать кузнечный горн, что повлечет затраты на топливо для его функционирования. Это становится почти невозможной задачей для мастеров, желающих заниматься таким методом ковки в условиях города. Кроме того, работа с огнем предусматривает обеспечение повышенной пожаробезопасности и необходимость обладания знаниями по соблюдению температурных режимов.

Холодная ковка предполагает придание заданной формы заготовке методом ее опрессовывания, изгибания и сварки. Такой способ ковки немного проще, а для проведения работ не потребуется большое количество пространства. Холодная ковка имеет недостаток, который заключается в отсутствии возможностей на совершение ошибок. Работы предстоит осуществлять с заготовками-полуфабрикатами.

Выбор металла для ковки

Медь считается самым пластичным металлом.

Ручная ковка – сложный процесс, в ходе которого предстоит применять металл с определенными свойствами. Для любого вида ковки главной характеристикой выступает пластичность материала. Пластичность и прочность материала взаимосвязаны: при увеличении одной из этих особенностей вторая уменьшается.

Для осуществления декоративной ковки следует применять металлы, среди которых сталь, дюралюминий, латунь, медь и другие никелевые медные, алюминиевые и магниевые сплавы. Медь является самым ковким металлом, но специалисты предпочитают применять черные металлы. Это объясняется достаточно высокой ценой на цветные металлы. При выборе черного металла следует предпочитать те стали, которые имеют в составе как можно меньше углерода (около 0,25%). Важно учесть и минимальное содержание вредных примесей, среди которых сера, фосфор, хром и молибден. Не следует использовать и конструкционные, а также инструментальные стали, которые имеют в составе большое количество углерода – в пределах 0,2-1,35%. Эти материалы не столь пластичны и достаточно плохо поддаются процессу сварки.

Вернуться к оглавлению

Подготовка перед началом ковки

Перед тем как приступать к процессу ковки, следует подготовить весь инструмент. Среди важного инвентаря для горячей ковки – горн. Он способен нагреть заготовку до +1400°C. Выполнить ковку без опоры, в качестве которой выступает наковальня, невозможно. Наковальня может иметь один из нескольких видов, а самым популярным считается двурогая наковальня, вес которой может равняться 200 кг.

Если желаете выполнить декоративное или художественное изделие, то в работе пригодятся шпераки. В качестве главной особенности любого шперака выступает то, что его следует помещать в квадратное отверстие наковальни либо фиксировать в бревно.

Ручник и кувалда являются главными инструментами мастера. Ручник применяется для того, чтобы придать конечную форму изделию.

Ковка не может быть выполнена без клещей. Они позволяют удерживать заготовку для осуществления обработки. Помимо названных инструментов горячая ковка предполагает использование фасонных молотов, измерительного инструмента, как то: рулетки, двойные кронциркули, наугольники, шаблоны и калибры.

При холодной ковке следует использовать базовый инструмент, который носит название гнутик. Пригодятся и улитка, станок-фонарик, станок-волна и множество другого инвентаря.

Вернуться к оглавлению

Технология холодной ковки

Предполагает на первом этапе выполнение эскиза изделия, после можно приобрести материал и приступать к процессу ковки.

Для холодной ковки металла используется специальный ручной станок.

Изготовление деталей холодной ковки основано на общепринятых технологиях, среди которых гибка, закручивание и вытяжка. Последняя технология предполагает увеличение длины заготовки методом уменьшения ее сечения, сделать это можно способом раскатки. Именно так можно получить элементы, которые носят название лапок и пик. Для того чтобы получить лапки, следует применять раскаточный станок. Конец заготовки необходимо поместить внутрь, запустив механизм раскатки, в конечном итоге можно получить расплющенный конец, который обладает рельефом или лишен его. Для того чтобы произвести пики, нужно применить прессовочный станок. Процесс тот же, но в итоге должен получиться конец, опрессованный и раскатанный в определенной форме.

Если необходимо загнуть элементы заготовки, следует использовать метод гибки. Этот процесс может быть осуществлен почти на любом станке холодной ковки. Для этого конец заготовки следует расположить внутри шаблона, загнув под нужным углом.

Собрать полученные элементы в одну конструкцию можно методом сварки.