Свободная ковка металла

Май 28, 2020 Ремонт

Свободная ковка металла

Ковка своими руками довольно непростой технологический процесс, для этого нужно знать основные приемы работы с заготовкой, а также правила нагрева и закалки

Кузнечное ремесло — один из самых старых способов обработки металла. Однако, даже в наш век развития высоких технологий, оно не утратило своего значения и даже набирает большую популярность.

Ковка своими руками довольно непростой технологический процесс, для этого нужно знать хотя бы основные приемы работы с заготовкой, а также правила нагрева и закалки металла. Также нужно иметь понятие, как использовать оборудование. Какими навыками нужно обладать для изготовления изделий кузнечным способом и как ковать металл?

Этапы ковки и приемы

Горячая ковка включает в себя большое количество приемов, использующихся в обработке металла. Однако сама технология состоит из основных этапов.

  1. Нагрев заготовки.
  2. Ковка.
  3. Стабилизация металла.
  4. Закалка (по надобности).

Каждый отдельно взятый этап имеет большое значение. Неправильно выдержанная температура нагрева заготовки приведет в дальнейшем к порче изделия, то же касается и слишком быстрого остывания.

При ковке также нужно соблюдать технологический процесс, иначе попросту заготовка будет испорчена. На этом этапе используют множество приемов в зависимости от того, какое изделие изготавливают.

Стабилизация металла подразумевает постепенное остывание готового изделия. Этот технологический этап способствует нормальной кристаллизации сильно разогретого материала. Главная задача — не допустить нарушение внутренней структуры, появления раковин и трещин.

Закалка металла в масле

Закалка используется для придания готовому изделию твердости за счет изменения кристаллической решетки во время высокотемпературного нагрева. Чаще всего в кузнечном деле этот этап проводят, изготавливая инструменты, которые во время использования будут испытывать большие нагрузки. Основное требование к закалке — не сделать металл слишком хрупким (перекалить) или, наоборот, очень мягким.

Итак, как происходит ковка металла своими руками и какие приемы применяют на каждом из этапов работ?

Нагревание заготовки перед ковкой

Обычно для ковки стальных предметов используют готовые заготовки в виде литых стальных болванок требуемого размера. Своими руками таким способом можно изготовить не слишком большие предметы и мелкие инструменты, поэтому для нагревания использую кузнечный горн.

Лучше всего приступить к нагреванию заготовки сразу же после ее отливки, когда она остынет до темно-красного цвета. Также можно прогреть материал предварительно перед помещением в очаг. Предварительное нагревание проводят с концов до средины, чтобы избежать появления напряжений и трещин в структуре металла. При этом температура соблюдается в пределах не более 300 градусов. Проверяют этот показатель разливанием на поверхность болванки машинного масла: если оно горит, то заготовку перемещают в очаг.

Температуру в горне изначально задают невысокую, постепенно увеличивая со временем до нужного предела.

Ошибочно мнение о том, что чем больше нагреть сталь, тем лучше ее ковать. При сильном разогреве такой материал действительно становиться мягче, однако, не стоит забывать о таких процессах, как перегрев и пережег металла.

Перегрев изменяет кристаллическую структуру материала заготовки и при последующей ковке он может попросту развалиться на отдельные фрагменты.

Пережег изменяет химические свойства стали, когда из ее состава выжигается большее количество углерода.

По данным таблицы можно понять каких температурных рамок стоит придерживаться во время нагревания различных сортов стали при ковке. Определяют степень накала металла по его цветовому спектру. Например, если заготовка имеет окраску ослепительно белого цвета, значит, она разогрета до 1200-1300 градусов. Чем более темный окрас металла, тем он холоднее. На фото изображена схема соотношений цветового спектра к температуре.Как по цвету определить температуру нагрева

Как по цвету определить температуру нагрева

Процесс ковки

Когда заготовка будет разогрета до требуемой температуры, ее стоит обжать. Это нужно делать для устранения различных раковин, пустот и трещин в структуре болванки. Процесс проводят следующим образом. Заготовку вытаскивают из горна и ударами молота проходят ее поверхности от середины до краев (сначала верхнего, а потом нижнего).

Прежде чем планировать изготовление вещей, стоит рассчитывать на то, что при обжимке заготовка потеряет часть своего объема в виде окалины. Она образовывается на поверхности болванки, откуда ее удаляют, используя инструменты: клещи и щетки.

Когда обжимка проведена, переходят к собственно поковке изделия. При этом используют различные приемы для получения нужной формы.

Чтобы на поверхности образовались утолщения, используют способ местной осадки. Также этот прием используют, если нужно уменьшить длину заготовки и сделать ее более толстой. Для этого мастер наносит удары сверху заготовки, расположенной в вертикальной плоскости. При этом металл будет деформироваться и утолщаться. Удобно делать полную обсадку, зажав разогретую заготовку в тисках, но нужно спешить, иначе металл будет очень быстро остывать от холодного приспособления для зажима.

После осадки опять нужно сделать обжимку, чтобы придать структуре однородность!

Одна из разновидностей осадки — высадка. Ее используют, когда нужно получить на поверхности изделия утолщения. Для этого нагрев заготовки делают только в месте высадки.

Если нужно, наоборот, удлинить заготовку, проводят так называемую протяжку. Используют три способа, которыми можно сделать этот прием. Наиболее простой — протяжка на плоских бойках. Для этого заготовку разогревают. Далее, ее проходят молотом по всей длине и, переворачивая на 90 градусов, делают ту же работу. Прием стараются проводить за один разогрев. Довольно часто используют такой подвид протяжки, как расплющивание по всей длине. Основные инструменты при этом молот или кувалда.

Протяжка (вытяжка) металла

Иногда при ковке в домашних условиях нужно сделать в изделии сквозное или глухое отверстие. В таком случае используют прием прошивки. В качестве основного приспособления выступают пробойники различного сечения. При этом заготовку разогревают и укладывают на наковальню сверху круглого отверстия. Установив пробойник, по нему наносят удары. Прошивку можно делать как с одной стороны, так и с обеих.

Для разделения заготовки или изделия на части используют способ рубки. Нагревают металл до темно-красного цвета и, уложив его на наковальню, кузнечным зубилом рубят три четвертых его толщины. После чего поковку переворачивают и дорубают остаток, используя те же инструменты.

Также довольно часто в кузнечном деле использую способ гибки заготовок. Простые формы получают, используя в качестве основного приспособления наковальню с отверстиями. Более сложные кованые элементы формируют, изгибая заготовки на различных шаблонах.

Гибка металла на оправке

Еще один прием, часто использующийся в художественной ковке — скручивание. Заготовку при этом разогревают и жестко фиксируют в тисках, другой конец проворачивают, используя как основное оборудование вороток.

Когда изделие готово нужно стабилизировать металл.

Разновидности станков

В зависимости от используемой технологии и получаемого результата, а также в связи с затрачиваемыми ресурсами на работу с заготовкой и возможности, и функции устройства, все их можно разделить на категории. Одни могут быть изготовлены в домашних условиях, другие – только на заводах.

Станок «Улитка»

Сам корпус состоит из спирали, в которую помещается металлопрофиль или металлический жгут. Изделие имеет несколько сегментов, чем их больше, тем сильнее происходит закручивание. Отлично, когда можно менять одни фрагменты на другие, чтобы изменять радиус полученного изгиба, тогда одним аппаратом можно будет пользоваться для выполнения разных задач.

Коротко об основных узлах приспособления:

  • Каркас – он создается из металлических прочных швеллеров, уголков или труб.
  • Станина с округлой поверхностью – на нее накладывается большая нагрузка, поэтому необходимо делать ее максимально прочной.
  • Вал из толстостенной трубы для вращения.
  • Рычаг, который крепится к цилиндрическому ролику в середине.
  • Сами сегменты улитки. Их можно предварительно расчертить прямо на столешнице, измерить, а потом сделать из стали, или воспользоваться картонными шаблонами с последующим изготовлением из металлического листа.

Торсионное оборудование для холодной ковки своими руками

С помощью такого станка можно получить не завитки, а красиво закрученные вокруг своей оси фрагменты из металлопрофиля. Трубы и круглые прутки подвергать такому изгибу нельзя, но полые и сплошные изделия из металла с квадратным сечением смотрятся с витым рисунком очень изящно.

Аппарат для продольного скручивания состоит из станины (из швеллеров или двутавра) с крепко установленным зажимом. В тисках будет закрепляться неподвижный участок заготовки. На втором конце, подвижном, имеются ролики, которые приводят этот участок в движение. Кончик металлопрофиля также зажимается в фиксаторе. От наконечника идут длинные рукояти (чем рычаг длиннее, тем больше прикладываемая сила) – они приводят в движение аппарат.

Станок «Гнутик»

Приспособление напоминает штамповку или пресс, поскольку активной является только одна часть, а низ с креплением остается пассивным. На неподвижной станине монтируется два вала, они удерживают заготовку (трубу, металлопрофиль). Подвижный элемент – клин – находится предварительно внизу, но когда деталь помещается между опорами и рычагом, то последний приходит в движение и «проминает» плоскость. Получается зигзаг, или «гнутик», как на фото:

Станок «Волна»

Часто такие приспособления делаются не самостоятельно, а приобретаются. Они универсальны и подходят для изготовления изгибов с разными радиусами. Конструкция самодельного оборудования для холодной ковки состоит из столешницы с двумя дисками разного или одинакового размера, при этом один опорный, а второй подвижный. К нему прикреплен вороток, с помощью которого приводят в движение всю систему.

Особенность в том, что можно передвигать расположение элементов, а также менять круги на другой диаметр – это позволяет изменять радиус изгиба.

Станок — пресс

Это аппарат позволяет делать приплюснутые наконечники шестигранников, прутков, металлопрофиля. Он состоит из двух прочно приставленных друг к другу валов – между ними находится минимальный зазор. Они могут быть полностью гладкие или рифленые. В первом случае получится классическая плоская пика, во втором – «гусиная лапка» с рифлением.

В гнездо между двумя роликами необходимо просунуть заготовку, затем привести в движение аппарат посредством рычага, затем обратно. Движение достаточно сильное быстрое, чтобы произвести прокат. Так выглядит результат процесса:

Отличия холодной ковки

Основная разница при процедуре – нет дополнительной термообработки,то есть нагрева. Деформации производятся в обычных для стали температурных условиях.

Особенности:

  • простое оборудование, которое можно изготовить своими руками;
  • нет потребности в печи и прочих приспособлениях для кузнечных работ;
  • необходимо применять физическую силу, но можно оснастить аппаратуру электроприводом;
  • эстетичный внешний вид и оставление всех технических качеств и свойств.

Устройство станков для ковки по холодному типу

В зависимости от разновидности конструкция различается, но есть общие черты:

  • крепкая станина – она должна выдерживать вес заготовки плюс усилие, с которым поворачивается рычаг;
  • все элементы выполняются из надежной стали – деревянные шаблоны слишком мягкие, чтобы гнуть на них твердый металл, но алюминий или тонкостенный стальной лист – почему бы нет;
  • обычно это стационарное устройство.

Остальные конструктивные особенности зависят от видов.

Оснащение электроприводом торсионного станка для холодной ковки

Электризация – бессмысленное мероприятие и затратное, если вам нужно согнуть одну или две заготовки. Но в случае, если вы намерены изготавливать изогнутые элементы для целого забора или заниматься этим делом профессионально, то без помощи электродвигателя не обойтись. Что это дает:

  • увеличение скорости;
  • эффективность и продуктивность агрегата в целом тоже повышается;
  • стабильная и постепенная работа;
  • надежная фиксация, отсутствие влияния человеческого фактора (разного рода ошибки при прокручивании рычага);
  • работник значительно меньше утомляется.

Если вы планируете многосерийное производство, необходимо поставить двигатель и ремни для передачи энергии в механическое движение, но предварительно следует произвести расчеты.

Об электроприводе торсиона

У автора видео представлен многофункциональный станок, где есть скручивание в различных плоскостях, в том числе торсионное:

Волна и зигзаг

Если вам нужны не завитки и окружности, а лишь небольшие изгибы – волнообразные или зигзагообразные, более острые, то понадобится «гнутик». О его оснащении мы уже рассказали. Теперь объясним то, что действующие элементы (их три – два статичных, один – подвижный) могут заменяться. Так круглые валы для мягкой волны могут быть заменены на клинья с острыми углами, что дает ровный и четкий зигзаг.

Сборка устройства

Рекомендуем все элементы на предварительном этапе подсоединять на не очень прочные крепления (не нужно сразу работать сваркой), поскольку при проектировании могли быть допущены ошибки. Начните с болтов, а затем проведите тестовый запуск. Если вас полностью устраивает конструкция, то можно произвести финальную сборку с наиболее крепкими соединениями, в том числе с использованием сварочного аппарата.

Соединение и покраска деталей

Внутренняя часть улитки, которая имеет постоянный контакт с заготовками, не должна быть окрашена, а только тщательно отполирована – без зацепок и ржавчины. Остальные части могут быть покрыты любым ЛКП.

Как обойти камень

Итак, вопрос – делать самому или покупать уже готовую аппаратуру? Если вам нужна высокая производительность и точность, то лучше заказать заводской агрегат. В случае, когда вам нужно загнуть одну-две заготовки, то можно сделать самый простой «гнутик».

Изделия, произведенные методом холодной ковки

Сделать можно многое, мы перечислим самые распространенные способы применения:

  • Садовая мебель: столы, скамейки, стулья, мусорные урны.
  • Качели.
  • Ограды, заборы и украшение сплошных ворот.
  • Балконные перила, а также поручни для лестниц, ступеней. Сами витые конструкции.
  • Козырьки и крытые дворы.
  • Амбары, теплицы с металлическим каркасом, а также любые металлоконструкции, где может понадобится гнутый металлопрофиль.

В статье мы дали чертежи самодельных станков для холодной ковки своими руками, рассказали о их особенностях и отличиях. В качестве завершения темы посмотрим еще одно видео о том, как в домашних условиях изготовить полноценное оборудование:

Стабилизация

Очень быстрое остывание материала кованого изделия приведет к неравномерной кристаллизации металла. Как следствие в структуре образуются напряжения, раковины и пустоты. Чтобы избежать таких отрицательных моментов, когда завершиться ковка металла в домашних условиях, нужно задать постепенное и равномерное остывание.Остывание металла в горне

Небольшие поковки можно оставить в очаге горна, где металл будет остывать вместе с печью. Более массивные кованые изделия можно засыпать горячими углями и присыпать золой.

Чем более массивное изделие, тем более плавным должно быть остывание.

Процесс ковки своими руками можно посмотреть на примере видео поковки якутского ножа

Обучиться ковке для начинающих лучше у опытного мастера. Существует много различных приемов и способов такой обработки и изготовления вещей, которые может показать специалист. Тем более при отсутствии практики довольно тяжело соблюдать технологии нагревания и стабилизации металла, без которых изделие либо не получиться, либо будет некачественным.

Однако ручная ковка не так сложна и простейшие вещи можно довольно быстро научиться изготавливать самостоятельно.

admin

Поadmin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *