История ковки
Ковка – один из старейших известных процессов обработки металлов. В древности ковку выполнял кузнец с использованием простых инструментов, таких как молоток и наковальня. Это было довольно громоздко и требовало много времени.
Внедрение гидроэнергии в сборку и обработку металлов в 12 веке позволило использовать молотки большого размера или механические молоты. Это увеличило количество и размер металлов, которые будут производиться и коваться.
Кузнечная или кузнечная промышленность развивалась на протяжении веков и превратилась в предприятие со специально разработанными процессами, инструментальным оборудованием, сырьем, производственным оборудованием и другим ассортиментом продукции, предназначенным для удовлетворения высокого спроса на металлы.
В наше время промышленная ковка оснащается прессами или молотами, работающими от сжатого газа, электричества, гидравлики или пара.
Эти молоты, как правило, имеют возвратно-поступательный вес в пределах нескольких тысяч фунтов. Меньшие механические молоты, возвратно-поступательный вес 500 фунтов (230 кг) или меньше и гидравлические прессы широко распространены в художественных кузнях.
Некоторые паровые молоты все еще используются. Однако большинство из них устарели с появлением более удобных источников энергии и электроэнергии.
Разновидности и назначение станков для ковки
Станок любого назначения применяется для облегчения ручного труда. Для ковки по холодному типу может использоваться разное оборудование, сводящее к минимуму физические усилия мастера и позволяющее выполнять следующие базовые операции:
Станок для создания фигурного профиля методом холодной ковки
- изгиб профиля под нужным углом или радиусом;
- изготовление спиралей или завитков;
- продольное скручивание заготовок.
Разнообразие получаемых деталей позволяет выстраивать их в комбинации и замысловатые конструкции, создавать аккуратное художественное полотно для ограждений и беседок, симметричный декор для парковых скамеек, а также других предметов различного назначения.
Промышленный станок гнутик, позволяющий получить заготовку с заданным радиусом
Станки холодной ковки могут быть специализированными (выполнять только одну операцию) и универсальными. Различают такие типы специальных станков:
- гнутики (гибочные станки) – позволяют выгнуть заготовку под углом или заданным радиусом (волна);
- улитки – закручивают заготовки в спирали и завитки;
- торсионы – помогают продольно скрутить заготовку или несколько таких деталей одновременно;
- штамповочные станки – с их помощью делают декоративные хомуты, фасонные наконечники, волну с мелким шагом.
Универсальные станки включают в себя компоненты специального оборудования в различных его комбинациях.
Приспособления для холодной ковки приводятся в действие механически (ручные станки) или посредством электропривода. Оборудование с электроприводом отличается скоростью и легкостью обработки заготовок. Станок для холодной ковки, цена которого может оказаться довольно высокой, характеризуется высокой продуктивностью. Когда нет необходимости в производительности и скорости, то ручного станка будет вполне достаточно для выполнения работ, особенно в том случае, если кузнечное дело – это хобби.
Станок гнутик, предназначенный для обработки труб методом холодной ковки
Можно ли сделать своими руками станок для холодной ковки
Купить ручной станок для холодной ковки можно в специализированном магазине по продаже инструментов или заказать в интернете. Вопрос заключается в цене и платежеспособности покупателя. Альтернативный вариант – собрать его своими руками. Принцип работы ничем не будет отличаться от товара, приобретенного в торговой сети, а выполняемые функции абсолютно идентичны заводским. Дополнительные преимущества – выигрыш в цене, уверенность, что конструкция не выйдет из строя после первого же использования.
Для начала стоит ознакомиться с конструктивными особенностями каждого типа станка, чтобы оценить возможность его самостоятельной сборки.
Станок для холодной ковки улитка, позволяющий создавать спиральные элементы
Торсион должен выполнять скручивание металлических прутьев, поэтому его конструкция предполагает наличие двух элементов, удерживающих заготовку. Один из них служит зажимом, а другой содержит вращающийся шпиндель, который, собственно, и будет закручивать прут до нужной частоты винтовой волны. Устройство довольно просто соорудить самому, а некоторые мастера вообще обходятся тисками и незамысловатым ручным воротом.
Конструкция гибочного станка также несложная, однако она содержит несколько обязательных элементов, сборка которых невозможна без специализированного инструмента. Основание – массивная металлическая пластина с пазом посередине, в который вставляется подвижный упор, перемещаемый червячным механизмом. Два других цилиндрических упора неподвижны и крепятся на основание с двух сторон симметрично относительно паза. Именно монтаж упоров может вызвать затруднение, так как отверстия под крепеж сверлятся только на специализированном станке, воздействию дрели такая заготовка из высокопрочной стали не поддастся.
Создание элементов методом холодной ковки на самодельном станке гнутик
Станок для ковки металла улитка может иметь две разновидности: с воротом или рычажного типа. Первый вариант позволяет варьировать форму изгиба в процессе работы, однако имеет ряд уязвимых мест в конструкции и очень требователен к прочности материалов изготовления. Второй тип более устойчив, но менее производителен. Мастера считают улитку самым простым станком, самостоятельная сборка которого не вызовет затруднений.
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.
Ручные инструменты для ковки. Цена
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-Т G является отличным решением для мобильной работы на месте установки изделия. Его можно применять при изготовлении ворот, калиток, пергол, навесов, теплиц и других легких металлоконструкций. Устройство способно изгибать арки, кольца, дуги из труб прямоугольного и квадратного сечения, полос, прутков, квадрата. Цена на трубогиб МО7-Т G – 29 160 рублей.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.
Торсионный станок
Предназначен для перекручивания разлисных деталей. Имеет следующие узлы сборки:
- Каркас (основание, опорная рама);
- Подвижный и статистический зажимы (тиски);
- Рукоять для проворачивания (скручивания). Чем она длинее, тем меньше нужно прилагать усилий. С другой стороны, ничто не мешает подключить к подвижному зажиму электродвигатель, чтобы не скручивать металл вручную!
Принцип работы торсионного станка
Стальная балка станет основой будущего станка. К одной стороне следует приварить лист стали, на который при помощи болтов и гаек крепятся тиски. Чтобы в будущем металл не выскакивал во время работы станка к нижней и верхней части тисков крепятся пластины.
На другую сторону балки крепятся ролики, на которые будет смонтирована рабочая поверхность станка. В дальнейшем, на противоположный конец следует закрепить еще одни тиски с подвижными элементами и проследить, чтобы конструкции на двух сторонах располагались на одном уровне.
Далее следует закрепить стальную ручку, прикрепить редуктор, двигатель и штурвалы, после чего выполнить стальной защитный кожух для готовой конструкции, оборудованной подвижным и неподвижным блоками.
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.
Основы технологии обработки металла
Получение готового элемента забора или подставки под кашпо в цветник включает в себя несколько последовательных технологических процессов. Самый главный, из которых придание заготовке из проката необходимую форму. Холодная ковка металла использует следующие виды обработки:
- гибка;
- штамповка;
- скручивание;
- ковка;
- прокат.
Применяемые приёмы и способы обработки зависят от формы и вида металлопроката
И здесь необходимо обратить внимание на то, чем отличается горячая ковка от технологии холодной обработки металла. При нагреве заготовки происходит изменение структуры металла, он становится пластичнее, так, появляется возможность придать заготовке нужную форму, приложив немного усилий
При холодной ковке, металл не нагревается, и его структура остаётся прежней. В этом случае приходится прикладывать больше усилий для получения детали нужной формы. Дело в том, что при гибке или скручивании сопротивление поверхностного слоя металла усиливается жёсткостью формы заготовки. А сердцевина, обладающая высокой вязкостью, принимает форму только после преодоления сил сопротивления поверхностных слоёв.
Станок гнутик для изготовления завитков Источник ytimg.com
Поэтому, чтобы получить определённые виды ковки обычным молотком не обойтись. Для успешной работы необходимы специальные устройства и приспособления. Особенность технологии заключается в том, что для получения одной формы используется один вид инструмента.
Любое приспособление для холодной ковки это специальный инструмент:
- гибка профиля и полосы в завиток осуществляется на станке-улитке;
- штамповка, при изготовлении лепестков или розеток, использует пресс и пуансоны;
- скручивание полосы, квадрата, трубы выполняется на торсионе;
- ковка или расклёпывание делается на наковальне или при помощи гидравлического пресса;
- для проката используются вальцы разного профиля и диаметра.
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.
Что можно ковать из профильной заготовки
К профильным трубам относят изделия, чье сечение не является круглым. Оно может быть овальным, прямоугольным или квадратным. Сложность обработки заключается в соблюдении максимальной нагрузки на стенки заготовки. Если этого не предусмотреть – возможно появление разрыва и нарушение целостности конструкции.
С помощью холодной ковки можно сделать следующие элементы из профильной трубы:
- Дуги. Самый распространенный вид обработки. Из заготовок делают парники, каркасы сложных конструкций.
- Спирали и завитки. В отличие от прутка они имеют большой радиус изгиба, что обусловлено вероятностью разрыва. Применяются для заборов, ворот и декоративных решеток.
- Объемные спирали. Они могут стать основой для декоративных украшений.
- Концевое расплющивание, формирование хомутов для соединения частей узора.
В отличие от штамповки во время холодной ковки металл профильной трубы практически не течет. Это позволяет сохранить ее исходные габариты, параметры прочности.
Какое оборудование лучше всего выбрать для организации кузницы
Прежде чем приступить к выбору всех станков и инструментов, необходимо определиться с функциями, которые будет выполнять оборудование для ковки металла, и с объемами производства.
Для небольших мастерских подойдут недорогие, но прочные механические агрегаты, которые позволят выполнять холодную и горячую обработку.
На заводах с большими объемами будет целесообразно запустить автоматизированную линию, это поможет сократить затраты на содержание штата специалистов высокого профиля.
Также стоит обращать внимание при выборе станков на уровень их надежности, агрегаты должны быть прочными и долговечными
Приемы холодной ковки
- Гибка.
- Прессование.
- Чеканка.
Изгибание металла проводят как на ручном, так и на механическом оборудовании, причем многие изделия вполне реально производить вручную с использованием простейших приспособлений. Гибка — основной технологический прием описываемого способа ковки.
Прессование подразумевает использование сжимающих устройств. Прессы также могут быть ручными и механизированными.
Чеканка — это прием, с помощью которого проводится нанесение рисунка на поверхность изделий. Орнамент создается давлением на металл специальными инструментами или станками. Чаще всего такой способ «рисования» используют для создания рисунков на меди, так как она более пластичный материал.
В холодной ковке, также, как и при любой металлообработке, используют приемы резки, рубки и других общих операций, применяемых для подготовки заготовки и окончательной доводки изделий.
Технология подразумевает применение специализированного оборудования, создающего необходимые условия для производства и обработки материалов.
Художественная ковка металла
В результате обработки металла ковкой кузнецы получают предмет мебели или же обихода, который имеет художественную ценность.
Металлические изделия украшались орнаментом с давних времен. Древние кельты наносили узоры на доспехи, кинжалы, кубки. В Киевской Руси мастера изготавливали предметы, которые удивляли своей прочностью, надежностью и красотой. Обработка металла ковкой получила широкое распространение в ХVII-ХVIII веках. В то время оконные решетки, ограды парков, дворцов и особняков, двери храмов были украшены ажурными коваными элементами.
С развитием технологий в ХХ веке возрос спрос на изделия, изготавливаемые методом штамповки. Но интерес к художественной ковке не угас. В настоящее время многие владельцы частных домов, коттеджей, квартир украшают помещения и земельные участки оригинальными коваными элементами. Заказать высококачественные изделия можно у мастеров кузнечного дела дизайн-студии интерьеров «РублевЪ».
Оснащение электроприводом торсионного станка для холодной ковки
Для того, чтобы повысить не только эффективность работы на агрегате для холодной ковки, закручивая в винтовую волну прутья, но и увеличить скорость, а также обеспечить стабильность и не подвергаться переутомлению, можно установить привод электрического типа.
Работая вручную достаточно непросто сделать все элементы декорирования из металлических прутьев одинаковыми, поскольку равномерность вращательного момента при такой ситуации будет сильно варьировать. Для того чтобы избежать ошибок при изготовлении изделий можно воспользоваться:
- полуосью от автомобиля, которая установлена на ведущем мосту;
- также понадобится зубчатая пара дифференциала;
- для защиты стоит воспользоваться кожухом.
Из перечисленных приспособлений можно соорудить электрический привод к торсионному станку. Такой двигатель лучше чтобы не превышал показатели мощности в 900 об/мин и 3 кВт.
Изделия произведённые методом холодной ковки
Предлагаем вам ознакомиться с вариантами изделий которые вы можете сделать используя метод холодной ковки:
Элемент забора полностью сделанный по методу холодной ковки. Для соединения деталей использованы хомуты. Для изготовления использовались станки: «улитка», торсионный, «гнутик» и «фонарик».
Скамейка содовая — изготовлена посредством холодной ковки и обшитая деревом.для соединения элементов использована сварки и хомуты. В изготовлении применялись станки — «улитка», торсионный, пресс.
Балконные перила — метод производства — холодная ковка. Элементы перил соединены при помощи сварки и хомутов. Используемые станки при производстве — «волна», «улитка», пресс.
Лестничные перила — произведены по методу холодной художественной ковки. Детали соединены с помощью сварки. В производстве использованы станки — торсионный, «фонарик», «улитка».
Козырёк — методом холодной ковки выполнен каркас козырька. Детали соединены с помощью сварки. В процессе изготовления использованы станки — «улитка», «волна», пресс.
Мангал — простая конструкция изготовленная по методу холодной ковки. Для соединения деталей использованы хомуты и сварки. Элементы мангала производились на станках — торсионный, «улитка».
Двуспальная кровать — для спинок использован метод холодной ковки. Соединения сделаны сваркой и хомутами. В процессе изготовления использованы станки — «улитка», «волна» и пресс.
Как видно из всего вышеперечисленного, метод холодной ковки не требует больших финансовых затрат и довольно лёгок в освоении, поэтому если вы решили начать обучение кузнечному делу именно с этого метода, то вы поступили правильно.
Примеры изделий с завитками
Оригинальный козырек над входом в здание:
При оформлении французского балкона оригинальные завитки придают ажурный вид всему изделию.
На лестничном пролете завитки выглядят весьма оригинально.
Используя одни завитки, изготавливают опоры для скамьи, а также в том же стиле создают решетку для камина.
На винтовой лестнице видна рука отличного мастера. Не всякий сумеет сделать подобное изделие.
В створке ворот присутствуют элементы, изготовленные на станке «Улитка». Тяжелое изделие прибрело особую легкость.
Легкая лестница в стиле Хай-тек. Она может украсить не только загородный дом. Современные дворцы при минимализме конструкции могут иметь отличный вид.
Простор для творчества не ограничен. Многие кузнецы являются настоящими художниками. Они украшают мир вокруг себя.
Видео: “Улитка” – холодная ковка своими руками.
Начало холодной ковки самодельными станками.
Холодная ковка своими руками требует два обязательных действия – пресс и гнутье. Для совершения всех этих действий придавать определенную температуру для металла нет необходимости, но все равно необходимо провести термообработку.
Чтобы сконструировать что-то своими руками, уже не обязательно иметь специальные станки для художественной ковки, теперь можно создать станки для ковки металла в домашних условиях. Но без опыта работы с такими инструментами все равно не справиться. Чтобы вся работа была успешной, нужно пользоваться металлами определенной толщины.
Самодельный станок для холодной ковки запросто можно использовать для создания конструкций, которые будут значительно прочнее, нежели те, которые были изготовлены штамповкой. Кованые изделия своими руками получаться высококачественными, когда будет все сделано верно и без ошибок, ведь исправить их очень сложно. После нескольких работ, благодаря полученному опыту, можно начать делать превосходные конструкции, используя самодельные станки и приспособления для холодной ковки.
При изготовлении большого количества одинаковых металлических конструкций лучшего всего воспользоваться чертежами, приготовленными заранее. Чертежи на станки для холодной ковки своими руками заготавливаются заблаговременно. В некоторых случаях деталь лучше будет прогревать, чтобы избавиться от дефектов в последующем. Тем, кто не так давно начал использовать самодельные станки для холодной ковки для начала стоило бы продумать план работ, а так же приобрести необходимые навыки. Не лишней тут будет помощь различных видео уроков в сети интернет, а так же специальных курсов.
Недостатки металлических элементов
Как бы хорошо ни отзывались о ковке, у всего обязательно найдется и плохое. Причем в этом случае минусы заставляют многих людей отказаться от кованых элементов и изделий.
Безусловно, главный и основной минус — это цена. Дело в том, что на большинство подобных работ уходит уйма времени и сил. Помимо этого, роль играют различные дорогостоящие станки и сама стоимость металла. К примеру, если сравнить обычный забор из профилированного листа и такой же забор с элементами ковки, цена может повышаться чуть ли не в два, а то и в три раза.
Следующий и последний минус ковки — это подверженность коррозии. Как бы хорошо ни обрабатывался материал, на металл всегда будет плохо воздействовать влажность и сырость.
