Преимущества и недостатки
Преимущества
Низкую стоимость. Она объясняется малыми затратами энергии и труда.
Отсутствие требований в части квалификации исполнителя. Если горячая ковка доступна только профессиональному кузнецу с развитыми навыками и при наличии мощной печи, то холодной может заниматься любой желающий, притом в домашних условиях.
Высокие эстетические достоинства. Ворота, решетки и прочие изделия смотрятся дорого, благородно и привлекательно; издали они походят на кованые.
Высокую скорость изготовления. Набор элементов для ворот можно выполнить за полдня. Для их изготовления ручной горячей ковкой потребуется неделя.
Возможность создавать оригинальные изделия, по-разному комбинируя типовые элементы.
Недостатки
Ограниченный набор исходных материалов и конечных форм. По этой причине изготовленные данным методом предметы не могут сравниться в художественной ценности с полученными традиционной горячей ковкой.
Потребность в специальном оборудовании.
Специальное оборудование – один из недостатков холодной ковки.
Монтаж деталей «улитки»
В зависимости от квалификации кузнеца в рабочем процессе могут принимать участие станки для ковки одного из трех вариантов приспособлений.
Вариант первый относится к простым устройствам, в котором контур спирали протачивается или приваривается на поверхности столешницы.
Вариант второй предусматривает изготовление «улитки» из разборных частей. По длине контура кузнечной разметки устраиваются отверстия с внутренней резьбой, по шаблону вырезаются металлические накладки с отверстиями под болты. Для закрепления сегментов на столешнице применяются болты или упоры, конструкция позволяет изготавливать заготовки с разным радиусом завитков «улитки» не используя нагрев прутка.
Третий вариант станка состоит из разборных сегментов для производства модулей с разным вариантом спирали. Модули выполняются из отдельных фрагментов металла с наваренными частями «улитки».
На следующем этапе по контуру каркаса приваривается основной круг столешницы, с помощью треугольников монтируется вал, закрепляется вращающийся рычаг. К верхнему отделу вала приваривается второй круг столешницы, на которую устанавливаются сегменты спирали «улитки».
Оборудование для холодной ковки
Элементы изготавливают на нескольких станках. Название каждого устройства соответствует выполняемой с его помощью операции.
Улитка
Данное оборудование предназначено для завивки заготовки в плоскую спираль. В самом простом исполнении представляет собой массивный стол с закрепленным на нем шаблоном из толстой стальной полосы.
В усложненном варианте шаблон выполнен из нескольких шарнирно скрепленных звеньев и установлен на вращающемся столе. Прижим заготовки осуществляет ролик. По мере вращения вала шаблон постепенно разгибается.
Гнутик
Данный станок изгибает прокат под нужным углом. Он состоит из следующих компонентов:
- Станины.
- Неподвижных упоров с прижимными роликами для фиксации заготовки.
- Направляющих.
- Перемещающегося по ним подвижного упора.
- Винтового механизма.
На подвижном упоре крепят накладку с профилем, соответствующим требуемой форме изгиба. Необходимое усилие создается винтовым механизмом.
Поворачивая стол с закрепленной на нем заготовкой, можно получать любые плоские и пространственные фигуры.
Волна
Конечное изделие представляет собой скругленный зигзаг. Главными элементами станка являются центральный и обводной ролики, последний установлен на водиле. Также можно дооснастить «улитку» либо использовать «гнутик», вооружив подвижный упор накладкой соответствующего профиля.
Фонарик
Станок скручивает сразу несколько стержней, установленных по кругу. В результате получается пространственная конструкция цилиндрической формы со спиральными стенками. На станине закреплены упор с фиксатором и подвижный ворот.
Глобус
С помощью данного станка изготавливают арочные перекрытия и другие изделия в виде дуги с большим радиусом. Заготовку обжимают по шаблону гибочным рычагом с подвижным роликом.
Данный станок применяют для серийного производства. В единичном количестве дуги можно изготовить на «гнутике».
Кузнечный станок Глобус.
Твистер
Устройство закручивает заготовку вокруг продольной оси. Для этого один ее конец жестко фиксируют, а второй вращают подвижным воротом. Этот узел может перемещаться вдоль заготовки, что позволяет регулировать шаг спирали.
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.
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.
Изготовление элементов, как делать
Начинать изготовление нужно с эскиза элемента. Если это возможно, то выполнить его в натуральную величину.
Холодная ковка и сварка, решетка из завитков с хомутами
В зависимости от имеющегося оборудования подбирается материал. Ручная оснастка не может согнуть пруток толще 14 мм.
На специальной оснастке изготавливаются:
- лапки, пики (завершающие элементы концов деталей);
- спирали, завитки;
- кольца;
- корзинки (два прутка закрученные вокруг продольной оси по винтовой поверхности);
- прутки или полосы закрученные вокруг своей оси.
Технология изготовления основана на трех основных операциях: вытяжка, гибка, кручение.
Сборку элементов в единую композицию собирают при помощи заклепок, хомутов или сварки. Сварка самый простой и эффективный способ.
При окончательной отделке изделие зачищают и наносят декоративное покрытие.
Длина, размеры заготовок
Важно! Для изготовления элементов холодной ковкой необходимо правильно рассчитать размеры заготовки. Ошибку при выполнении работы исправить будет зачастую невозможно.. С помощью эскиза, выполненного в натуральную величину, легко рассчитать длину заготовки
На линию, образующую контур элемента, наложить мягкую проволоку. Размер длины вытянутой проволоки будет соответствовать размеру развертки элемента. Если добавить небольшой припуск, то получим размер заготовки
С помощью эскиза, выполненного в натуральную величину, легко рассчитать длину заготовки. На линию, образующую контур элемента, наложить мягкую проволоку. Размер длины вытянутой проволоки будет соответствовать размеру развертки элемента. Если добавить небольшой припуск, то получим размер заготовки.
Для измерения длины кривых линий применяется прибор под названием курвиметр. Зубчатым колесиком повторяют путь кривой, а на шкале выносится искомый показатель.
В проектировании деталей все больше применяются компьютерные программы. В них закладываются данные, которые оказывают влияние на геометрию детали при обработке холодной ковкой. Такая программа выдает готовые размеры заготовки.
Завитки
В видеообзоре представлен процесс гибки круглых прутков диаметром 10 мм. Мастером используется станок типа улитка со съемными кондукторами разных форм и размеров.
Цветы
В обзоре представлен полная и подробная инструкция изготовления цветка: от прорисовки элемента на металле до крепления детали в общую композицию.
Розы
В видео представлен процесс изготовления розы по методу холодной ковки, с помощью бумажных шаблонов, самодельных ножниц по металлу, двери, болгарки, электродов, а также дополнительных инструментов и приспособлений, сделанных из подручных средств.
Инструкция по гибке круглых (диаметр 6 мм.) и квадратных (6х6 мм.) прутков на станке фонарик для изготовления одноименных элементов.
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.
Характеристики станков для ковки
Станки для холодной ковки можно разделить на две основные группы:
- 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.
- 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.
Торсионы
Торсионное скручивание прутка без станка
Скручивать для художественной ковки прутья винтом можно вообще без станка, см. рис. справа. Чтобы заготовка не согнулась у коренного (зажатого в тисках) конца, под дальний от них конец направляющей трубы нужно подставить деревянный чурбак или что-то вроде него с V-образным вырезом вверху; трубу лучше прихватить к этой опоре хомутом, а подставку закрепить на верстаке. Труба должна быть короче заготовки и по внутри примерно в 1,5 раза шире ее наибольшего поперечника, т.к. заготовка при скручивании стягивается и раздается вширь.
Торсионный станок для холодной ковки позволяет увеличить производительность и улучшить качество получаемых деталей. Рабочее усилие в нем передается на опору в значительной степени, поэтому станина нужна прочная, в виде хребтовой рамы из двутавра от 100 мм или пары сваренных швеллеров того же размера; профтруба будет видимо деформироваться. На опорной поверхности станину нужно надежно закрепить с помощью приваренных к ее концам лап из того же профиля, поз. 1 на рис.
Самодельные торсионные станки для холодной ковки
Заготовка – квадратный пруток – удерживается оправками-патронами с гнездами также квадратного сечения; они видны там же на поз. 1. Т.к. пруток при скручивании сокращается по длине, патроны в шпинделе и задней бабке нужно надежно фиксировать винтовыми зажимами. По той же причине задняя бабка выполняется скользящей. Для возможности скручивания отдельных участков заготовки применяется также скользящий ограничитель со вставкой с квадратным отверстием.
Если требуется сделать только забор для себя или что-то меньшее, можно на скорую руку соорудить торсионный станок из лома и подручных материалов, поз. 2. На том и другом станке в принципе можно получать и филаменты, вложив в патроны пучок из 4-х прутков вдвое меньшего размера. Но не думайте, что хороший фонарь или корзинку вам удастся сделать, просто подпихивая рычагом заднюю бабку. Получится нечто вроде того, что на врезке в поз. 1 и 2. Кузнецы называют такие казусы словом общеизвестным, но в литературной речи не употребляемым. Ветви филамента при скрутке его в простом торсионном станке нужно разводить вширь ручным инструментом, что сложно и не обеспечивает должного качества работы.
Красивые филаменты (поз. 3) скручиваются на торсионных станках с закрепляемой задней бабкой и винтовой подачей шпинделя, поз. 4. А теперь вернемся ненадолго к рис. с видами станков в начале, к поз. 2 на нем. Видите штуковину, обозначенную зеленым восклицательным знаком? Это сменный шпиндель. В комплекте их 2: гладкий для спиральной крутки по длинной оси заготовки и винтовой для скручивания филаментов. В таком исполнении станину сваривают из пары швеллеров с продольным зазором, а к задней бабке приваривают башмак с резьбовым отверстием под стопорный винт. Башмак нужен с подошвой от 100х100, т.к. фиксация задней бабки в режиме филамента фрикционная и лишь отчасти заклиниванием: стопорный винт дает только начальное прижимное усилие.
Об электроприводе торсиона
Электропривод самодельного торсионного станка
Работа на торсионном станке с ручным приводом шпинделя утомительна. Но главное – стабильного качества изделий такого, как на поз. 3 рис. с торсионными станками, добиться еще труднее. Причина – руками сложно создать равномерный по кругу вращательный момент, как и любым другим рычажным приводом. Поэтому торсионный станок для холодной ковки как раз тот случай, когда применение электропривода оправдано несмотря ни на что. Лучший вариант из подручных материалов – полуось ведущего моста заднеприводного автомобиля с зубчатой парой от дифференциала оттуда же, см. рис. справа; не забудьте только о защитном кожухе! Мотор – на 1,5-3 кВт и не более чем на 900 об/мин. Возможны и другие варианты конструкции, см. напр. ролик:
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».
