что такое кованый металл

Что такое ковка

Ковка металла — это обработка материала при высокой температуре. С нею удается получить изделие определенных размеров и форм. Общей температуры нет, у всех материалов она разная. Во многом она зависит от физических и химических характеристик обрабатываемого материала. В этой статье подробнее разберемся с тем, что такое ковка, рассмотрим ее виды и другие важные моменты.

Что это такое?

Если говорить простым языком, то ковка — это обработка металла при установленной температуре. В таких условиях материал становится мягким, пригодным для дальнейшей работы. Ковочная температура железа составляет 1250-800°С, титана — 1600-900°С, меди — 1000-650°С. Это лишь несколько примеров. Каждый металл обладает своими характеристиками, в том числе и уровнем температуры.

Альтернатива горячей ковки — холодная ковка металла. При таком способе материал не нагревается до высоких температур. Нужные формы получаются исключительно в результате механической обработки. По сравнению с горячим способом этот — менее трудоемкий, однако и его должны выполнять профессионалы. Это гарантирует отличный результат и воплощение замысла.

Существует две разновидности ковки — горячая и холодная. Разберем подробнее каждый из этих способов.

Горячая ковка

Прошли столетия с появления этого способа, но он все не теряет своей популярности. Интересно, что многие годы кузнечное дело казалось чем-то мистическим и тайным. По одной из версий от этого ремесла произошло слово «коварство». Изначально оно имело смысл мудрости, тайного знания и только спустя многие годы приобрело негативный подтекст. Однако вернемся к описанию самого способа горячей ковки.

Как века назад, так и сейчас, для него требуются все те же инструменты: кузнечный очаг, клещи, молот и наковальня. Разница заключается лишь в том, что все это уже не такое примитивное, как прежде. Кроме того, у каждого инструмента есть несколько разновидностей. Например, печи могут быть переносными и стационарными, открытыми, закрытыми. То же самое касается и других инструментов. Однако, несмотря на разнообразие подручных средств, на первом месте остается умение мастера.

Горячая ковка представляет собой физически тяжелый труд. В обязательном порядке мастера используют надежные наковальни с весом не менее 30 кг, а также увесистые молоты и клещи. С технологической точки зрения работа выглядит так: заготовка нагревается до температуры ковки, после чего ей придают необходимую форму. Ввиду этого мастер не ограничивается молотом.

В ход идут раскатки тиски и другие инструменты, позволяющие получить изделие необходимой формы. После этого элементы соединяются в одну заготовку, например, с помощью заклепок, кузнечной сварки. Добавим, что этот метод считается искусством. Благодаря ему из невзрачного металла получаются изделия с необычными формами: предметы мебели, интерьера и др.

Однако есть у горячей ковки и несколько недостатков. Прежде всего, нагрев металла подразумевает специально оборудованное помещение, а также наличие дорогого оборудования. Кроме того, работа с открытым огнем требует предельной внимательности и сосредоточенности.

Холодная ковка

Этот метод обработки металла предполагает меньшее участие специалиста. С его помощью удается добиться оригинального эффекта состаренного материала. Этот способ — оптимальное решение для получения добротных, красивых, но типовых изделий. В случае объемных заказов удается создать 100% идентичные узоры, которые будут копиями друг друга. Добавим, что этот способ обходится дешевле горячей ковки.

Какие инструменты потребуются

Остановимся на инструментах, которые нужны для ковки. Их немало, но мы разберем основные, которые используются столетиями. Расскажем о кузнечном очаге, наковальне, а также о клещах и молоте.

По виду кузнечные очаги делятся на:

А вот о том, какой бывает наковальня, знают многие. По сути она представляет собой большой металлический стол, на котором формируется заготовка. В ее конструкцию входит основание, наличник с отверстиями под гибку и рог. Разновидностей такого стола много, главное условие — наличие стальной опоры массой не менее 30 кг.

Еще один важный инструмент любого кузнеца — клещи. Они нужны для разных манипуляций с заготовками. Разница заключается в их весе. Кроме них, мастерам нужна печка (или горн), а также специальный стержень для захвата болванки. И, конечно, ни один кузнец не обходится без молота. Этот инструмент считается основным. Его масса бывает разной, в зависимости от габаритов заготовки.

Самым первым материалом ковки была медь. Это легко объяснить ее распространенностью, а также легкостью обработки. Ковать ее можно уже при 100°C, что было под силу мастерам того времени. После люди начали осваивать изготовление бронзовых и железных изделий.

Виды обработки

Перечислим основные виды металлической ковки: машинная, свободная, а также штамповка. Первый способ — самый современный. Его используют при масштабном производстве, а также в тяжелой промышленности. Для выполнения поставленной задачи подходят механизированые молоты, масса которых может достигать 5 тонн. Наряду с ними используется пресс и ковочные машины. Вес самих заготовок может достигать нескольких десятков тонн.

Свободная ковка — технология, которая подразумевает то, что заготовки не ограничиваются формами. Сюда же входит ручная ковка, когда изделию придают необходимую форму с применением молотка и кувалды. Этот способ улучшает характеристики металла, подходит для производства единичных продуктов. Улучшение характеристик заготовки происходит за счет размельчения крупных кристаллов материала, получения однородной структуры с мелким зерном.

Штамповка — еще один вид кузнечной обработки. С ее помощью производство стало массовым. В ходе изготовления металл ограничивают штампами. При деформации его форма меняется до необходимой. Штамповку используют там, где необходимо получить большое количество продукции.

Технология производства

Подробно рассмотрим этапы ковки:

Нагрев заготовки

Это первый шаг, с которого начинается производство. От него зависит дальнейшее развитие событий и то, насколько хорошо пойдет работа. Сам он представляет собой следующее: взятие металлической заготовки и разогрев печи (ориентиром должен служить темно-красный цвет, который просигнализирует готовность). Заготовка размещается в термической установке, доведенной до высокой температуры. Добавим, что полуфабрикат обязательно должен быть горячим. Это позволит избежать трещин в слоях сплава внутри.

Для предварительного нагрева вполне подойдет показатель в 300°C. Когда детали находятся в самой печи, то можно проследить закономерность: чем выше температура, тем пластичнее деталь и легче поддается обработке. Однако перегревать полуфабрикат не нужно. Это может привести к образованию кристаллов со слабыми связями, которые сделают сплав хрупким. Чтобы не допустить этого, ориентируются на температуру ковки каждого металла.

Обжим

Это следующий шаг. Здесь отметим, что металл — это вовсе не однородный материал, как может показаться. Внутри него имеются различные пустоты. Именно поэтому заготовку, которая вышла из печи, следует уплотнить. С этой целью от середины до конца по ней ударяют молотком. Условно это действие можно разделить на два этапа: подготовку, а также финальную отделку.

Подготовка подразумевает уплотнение сплава, придание необходимых параметров. Здесь для каждого вида обработки (плоские, цилиндрические вещи, кольца и др.) предусмотрен свой способ ковки. Например, сплошные цилиндры обрабатываются на нижнем бойке наковальни. По заготовке проходятся молотком, через несколько ударов, вращая по оси на 1/8 оборота. На выходе получается восьмигранник.

Такую заготовку обжимают снова, таким же способом. На выходе получается форма, у которой насчитывается 16 граней. И так происходит до тех пор, пока не удается получить цилиндр с сокращенным диаметром. При этом сама заготовка прибавляет в длине, а металл движется по оси. Такой способ обработки именуют вытягиванием. В ходе него обязательно отслеживают состояние металла. В случае обнаружения трещин работу придется остановить, чтобы убрать дефекты кузнечным зубилом.

Если размеры детали, которую подвергнут ковке, очень большие, работу делят на два этапа: обжимают, проводят подготовительные работы с нижней частью, а затем нагревают и занимаются другой частью. Затем проводится «отрубка прибыли», которая предполагает удаление верха заготовки. Это связано с тем, что в этой части содержится много пустот.

Проще всего формировать детали в виде колец. Для этого заготовки требуется обжать, вытянуть. На следующем шаге — удалить с них окалину, «отрубить прибыль» и разделить на части. Незадействованные части нагреваются повторно, а затем из них формируются изделия в форме лепешек. Для получения колец остается сделать отверстия в лепешках с обеих сторон. На следующем шаге проводится обработка в наковальне стойчатого типа, которая называется «разводкой».

Востребованная форма заготовок представляет собой прямоугольные детали с поперечным сечением. Их ковку следует выполнять в соответствии с имеющимися рекомендациями. Наличие наковален (плоских) является обязательным. На первом шаге здесь делают обжим, а затем сплющивание. Далее деталь поворачивается по оси на 90°C; осуществляется сплющивание «на ребро».

В результате этого шага, а также ударов деталь вытягивается, становится длиннее, чем ось. Однако здесь нужно следить за тем, чтобы заготовка не превратилась в тонкую ленту. С этой целью производят раскатку, которая требуется для расширения размеров. Появившиеся неровности сглаживаются с помощью молотка. Подобный способ подходит для ковки бронированных плит.

Добавим, что разновидностей заготовок много. Они выбираются, исходя из формы, вида металла. Главное здесь — подобрать вариант и соблюдать технологию. От этого зависит результат работы.

Отделка

После обработки заготовка имеет непривлекательный вид, и это нужно исправить. Для этого предусмотрена отделка. В ходе нее металлическое изделие становится гладким, приобретает необходимые размеры. С этой целью его чистят зубилом, тем самым удаляя трещины. Далее по всей поверхности проходятся молотком. На следующем шаге проверяется соответствие получившегося изделия тому, которое было задумано.

Выполнять отделку не так сложно, как это может показаться. Для ее проведения существует немало инструментов: штампы для финишной «полировки», гладилки и др. Однако все они могут использоваться только для остывших деталей.

Далее, в рамках отделки, снижают тягучесть металла, проводят его отвердевание. Это важный шаг, который требует повышенного внимания. Если что-то упустить, на изделии могут появиться трещины.

Чем заготовка внушительнее, тем дольше и сложнее она остывает. Это нужно учитывать. Чтобы избежать искажения формы сразу же после ковки деталь отправляют в горячий мусор. Главное здесь — успеть, пока она не потеряет ярко-красный цвет. Если форма заготовки сложная, не обойтись без дополнительного отжига. В ходе него ее нагревают примерно до 700°C. После этого ее температура падает в печи.

Все чаще в производстве встречаются гидравлические прессы. Они используются как кузнечный молот в привычном понимании. Их называют пресс-молотами или жомами. С точки зрения экономии они оказываются выгоднее, чем молот. Однако к ним стоит относиться внимательно, потому что есть риск появления дефектов.

Где используется

Ковка металла ориентирована преимущественно на единичное или мелкосерийное производство. По ряду параметров она превосходит литье. Прежде всего, среди ее преимуществ отмечают меньшую трудоемкость и продолжительность работы. Также способы различаются температурами обработки и выбором инструмента. Например, для литья требуются очень мощные, а, следовательно, очень дорогие печи.

В быту кованые предметы встречаются очень часто. Они украшают интерьер: подсвечники, вешалки, подставки для цветов и многое другое. В загородных домах ковка встречается очень часто. С ее помощью производят корзины для дров и многое другое.

Красиво смотрятся двери с ковкой. То же самое можно сказать о мебели, например, изголовьях кровати и др. Лестницы из кованого металла — прекрасный выбор на все времена. Сюда же можно отнести ворота, ограждения, беседки и другие объекты.

Добавим, что ковка всегда в моде. Ей не страшно течение времени и смена дизайнерских взглядов. Она представляет собой практичное решение, является частым выбором многих людей.

Преимущества кованых изделий

Разбираясь в том, что такое ковка, нельзя упустить преимущества готовых изделий. Среди плюсов отмечают:

Добротные кованые изделия украшают любые места. Их можно увидеть в частном доме, квартире, административном и любом другом здании. Со временем они сохраняют вид. Специальный уход за ними не требуется.

В этой статье мы разобрались с тем, что такое ковка металла, узнали, как она выполняется, а также какие ее виды существуют. Рассмотрели преимущества кованых изделий и то, где они используются. В заключение следует сказать, что ковка актуальна во все времена, в том числе и сейчас. Стоимость этой технологии полностью себя оправдывает. Кроме того, сама ковка открывает широкие возможности для производства оригинальных изделий.

Источник

Ковка металла

Ковка – это обработка металла, которая выполняется для придания ему необходимой формы и размеров. Горячая ковка обеспечивает производство поковок, которые впоследствии будут использованы на производстве или в быту.

Надо отметить, что в последние годы особой популярностью стали пользоваться кованые изделия, используемые в качестве ограждений, ворот, решеток и пр.

Интересно о ковке металла

Интересный факт, одна из самых распространенных фамилий в мире произошла от кузнечного дела. Это Кузнецов в России, во Франции – Ферран, в Британии – Смит. Это говорит о распространенности этого ремесла по всему миру.

Основой слова коварство, является глагол ковать. Дело в том, что многие народы и племена считали кузнечное дело малопонятным и покрытым тайной. Коварь (кузнец) изготавливает ковы, вяжет путы, так со временем существительное коварство обозначало мудрость, навыки, умение. Со временем, оно стало означать злобные планы и умыслы. Одновременно появились и словосочетания ковать свое счастье и ковать свою судьбу, носящие позитивный смысл.

Во время массовой унификации производства и применения такого оборудования, как прокатное, штамповочное, использование компьютерного управления практически вытеснило кузнечное дело из тяжелой индустрии, но оно осталось и пользуется популярностью и дизайнеров и специалистов по проектированию интерьеров. Современные кузнецы изготавливают продукцию, которая применяется при создании ограждений, лестниц, архитектурного оформления зданий и пр.

Но наш век, привел к тому, что проектирование кованых изделий выполняют на специальных конструкторских 3D программах, предназначенных для разработки деталей различного назначения.

Свободную ковку применяют ко множеству металлов. С помощью этой операции выполняют и предметы обихода, и предметы, представляющие собой художественную ценность. Кстати, этот способ обработки металла применяют и в ювелирном деле. В самом деле, самый ковкий металл – это золото. Оно обладает пластичностью, текучестью, тягучестью и многими другими свойствами, позволяющие получать из него бесценные изделия.

Ковка ювелирных изделий

На практике применяют два основных вида ковки – горячую и холодную.

Основные способы ковки металла

Свободная ковка металла может быть выполнена, когда металл разогрет до определенного уровня. Такой способ называют горячей ковкой, и до недавнего времени это был основной способ производства кованых деталей.

В последние несколько десятков лет стал набирать популярность способ холодной ковки. Этот способ отличается тем, что его применение позволяет сэкономить на производственных площадях, пропадает необходимость в содержании энергозатратного кузнечного горна и пр.

Горячий метод ковки

Как уже отмечалось выполнение горячей ковки, возможно, при нагреве металла до температур, при которых он изменяет свои прочностные характеристики и приобретает пластичность, которая позволяет его относительно легко обрабатывать, используя ударный инструмент и различные приспособления. Горячая обработка металла предполагает использование некоторых технологий обработки металла, позволяющих разнообразить готовые изделия.

Между тем нагрев металла имеет и определенные недостатки. Во-первых, нагрев металла, подразумевает то, что в мастерской должен быть установлен кузнечный горн или муфельная печь. Надо сразу отметить, что наличие такого оборудования подразумевает наличие расходов на его обслуживание и на топливо. Во-вторых, использование открытого огня – это небезопасное занятие и требует от мастера соблюдения повышенных мер безопасности. В-третьих, горячая ковка требует того, чтобы мастер обладал определенными знаниями и навыками в части температурных параметров металла.

Ручная ковка

Ручная ковка металла должна выполняться в специально оснащенной мастерской. В перечень оснащения входит следующее оборудование и устройства:

Наковальня, представляющая собой солидных размеров (до 250 кг весом) металлическую чушку, которая может обладать такими технологическими приспособлениями, как рога, калиброванные отверстия. Для ее изготовления применяют сталь 45Л.

На наковальне может быть выполнена ковка металла своими руками и придание нагретым заготовкам необходимых форм и размеров.

Кроме того, на поверхности наковальни существует возможность ковки листа.

Холодный метод ковки

Большая часть работ холодной ковки выполняется на специально спроектированном для этих целей оборудовании. Можно назвать определенный перечень оборудования, который применяют для холодной обработки металла. Как правило, такое оборудование показывает свою эффективность при выполнении больших объемов работ при архитектурном оформлении зданий и сооружений.

Среди оборудования, применяемого при получении изделий холодной ковкой можно назвать следующее:

Всего парк оборудования для холодной ковки насчитывает порядка десятка единиц. Некоторые работают от мускульной силы оператора, некоторые от электрического привода. Некоторые умельцы занимаются самостоятельным изготовлением подобного оборудования.

Виды кузнечных работ

Ковку выполняют с помощью ручных или механических ударных инструментов, это может быть, кувалда или пресс, который может работать от электрического, пневматического или гидравлического привода.

Ковка и штамповка обеспечивают получение деталей, которые имеют разные габаритно-весовые параметры и форму.

Использование ковки приводит к повышению механических параметров стали и оптимизирует его внутреннюю структуру. Именно поэтому ответственные детали, например, шатуны, производят применяя свободную ковку или штамповку. Ковку можно разделить на следующие типы — ручную и машинную. Для первой применяют ручной ударный инструмент (молот, кувалда и пр.) все работы по обработке металла выполняют на наковальне. Второй тип ковки выполняют на кузнечном оборудовании, оснащенными молотом и пр. При машинной обработке тяжелые и объемные заготовки обрабатываются под прессовым оборудованием, а менее размерные, и с меньшим весом обрабатывают на молоте.

Обработку металла с помощью ударов можно разделить на свободную ковку и обработку в штампах. Свободная ковка подразумевает то, что заготовку сжимают между прессом и основанием. Формирование готовой детали происходит за счет вспомогательного инструмента, которые применяет кузнец.

При штамповке, металл приобретает форму и размеры в пределах инструментального штампа. Для изготовления отдельной детали необходимо изготавливать новый штамп. По сути, ковка и штамповка – это промежуточные технологические операции, которые приводят к получению заготовок, которые в дальнейшем будут проходить через дополнительную обработку, например, фрезеровку или сварку.

Виды современного кузнечного оборудования

В промышленности широко применяют множество кузнечно-штамповочного оборудования. Его можно классифицировать по следующим параметрам:

Индукционные нагреватели

Перед обработкой методом горячей ковки заготовки нагревают до определенной температуры. Для решения этой задачи применяют различное нагревательное оборудование. В этот список входят и индукционные нагреватели. В них проходят предварительный нагрев заготовки перед операциями штамповки, гибки, ковки и пр.

Такая форма нагрева обладает рядом достоинств перед другими типами, например, перед газовым или электрическим.

Источник

Ковка — что это такое?

Какие образы рисует ваше воображение при слове «ковка»? Это наверняка молот, наковальня и могучие кузнецы, занятые своим тяжелым, почетным ремеслом.

Совершенно справедливо. Помните выражение «куй железо, пока горячо» в известном фильме? Именно высокотемпературная деформация металла под давлением получила название «ковка». Более того, несмотря на существование холодной ковки, горячая обработка металла остается единственным способом создания настоящих шедевров кузнечного ремесла.

Чтобы вы понимали разницу и специфику обоих методов, мы решили рассказать, что такое ковка металла, а начать имеет смысл с исторической справки.

Кузнец — самая почетная профессия

Примерно в 1200 году до н. э. человек научился добывать железо из руд, что послужило началом железного века и развития металлургии.

В кузницу кого попало не пускали, поэтому кузнечное дело было овеяно мифами и легендами, а самих кузнецов почитали и приписывали им сверхъестественные способности.

С тех пор прошло много веков, поэтому не помешает узнать, что такое ковка металла в современном понимании.

Виды ковки

Спрос на кованые изделия чрезвычайно высок, поэтому технологии ковки совершенствуются по сей день. Изделия и заготовки, изготовленные методом ковки, получили название «поковка».

Итак, сегодня существуют три вида ковки металла:

Теперь вы представляете, что такое ковка металла, но обзор будет неполным без упоминания об основных технологиях, с помощью которых происходит обработка стальных заготовок.

Горячая ковка

Прошли столетия, но при горячей обработке металла используются все те же инструменты — кузнечный очаг, наковальня, клещи и молот.

Конечно, они уже не такие примитивные. Например, печи и горны бывают стационарными и переносными, закрытыми и открытыми. Работают они на разных видах топлива, включая газ, дрова и электричество. Главное, что кузнечные печи способны разогревать металл до t + 1200°С.

Ручная ковка — это физически тяжелая работа, поэтому мастера используют надежные наковальни с опорой весом не менее 30 кг, клещи и молоты различной массы.

Технологический процесс заключается в нагревании заготовки, а затем придания ей нужной формы. Поэтому молотом дело не ограничивается и кузнецы используют другие инструменты:

Элементы кованой конструкции соединяются методом электрической сварки, кузнечной сварки (сварка ковкой) или с помощью заклепок. Охлаждаются изделия или в очаге, или в емкости с холодной водой.

Метод горячей ковки — это искусство. Чтобы понять, как из невзрачного металла получаются изысканные лестничные ограждения, воздушные ворота или изящные торшеры, не помешает узнать об основных приемах кузнечного ремесла.

Технологические операции горячей ковки

Ручная работа всегда подразумевает эксклюзивный результат, и кованых изделий это тоже касается. Методом горячей художественной ковки создаются уникальные предметы, за что, собственно, они и ценятся.

Кстати, ключевое отличие методов горячей и холодной ковки заключается в том, что обрабатывать металл без нагревания может каждый по одному мастер-классу. А настоящему кузнечному делу обучаются годами, а потом еще долго совершенствуют свои навыки.

Понять сложно, что такое ковка металла горячим методом, не имея представления о ее основных технологических приемах:

С рубкой, загибом и скручиванием железа все понятно, потому как названия операций говорят сами за себя.

Что такое ковка металла горячим методом вы теперь знаете, остается объяснить популярность технологии. Дело в том, что при деформации горячей стали металл уплотняется, а его прочность повышается. Не говоря уже об эстетической составляющей.

Холодная ковка

Если при художественной ковке ассортимент изделий, создаваемых мастером, ограничивается его фантазией, то холодная ковка — это способ получения добротных, презентабельных, но типовых изделий.

Гибка и прессовка металла производится на станках с шаблонами, такими как «гнутик», «улитка» и т. д. Чем больше форм, тем более разнообразными получатся ограды, перила или решетки на окна. Прутья обрезают болгаркой, а элементы соединяются сварным способом.

Кстати, некоторые эксперты холодный способ обработки металла ковкой не считают, потому как в этом случае металл нагревается только в местах соединений. Кузнецы старой школы с ними совершенно согласны.

Источник