Содержание статьи:
- Что это такое?
- Виды
- Какие инструменты потребуются
- Виды обработки
- Технология производства
- Где используется
- Преимущества кованых изделий
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.
Виды
Существует две разновидности ковки — горячая и холодная. Разберем подробнее каждый из этих способов.
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.
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:
- стационарные, мобильные;
- электрические и те, которые работают на топливе;
- открытые, закрытые;
- с центральной фурмой, а также с боковыми соплами топливной подачи;
- газотопливными, жидкостными или с твердым топливом.
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:
- Прочность. Кованые изделия обладают изяществом и тонкостью форм. Однако, несмотря на это, являются прочными. Их материал сохраняет качество, обладает твердостью и упругостью.
- Износостойкость. Наличие антикоррозийного покрытия делает кованые изделия еще более долговечными. Использовать их можно в помещении и на улице.
- Универсальность. С помощью ковки удается создать практически любые изделия, миниатюрные и большие. Изделия получаются добротными.
- Совместимость с другими материалами. Кованые элементы удается комбинировать с бетоном, кирпичом, деревом, камнем. Готовые объекты смотрятся красиво.
- Оригинальность. Кованые изделия часто производят в единственном экземпляре. Это делает их по-настоящему уникальными.
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.
