При этом, однако, нужно отдавать себе отчет в том, что в магазине не продают специальные виды стали, а скорее всего это обычный металлопрокат, который не обладает ни прочностью, ни долговечностью. В этом случае не стоит рассчитывать на долгий срок службы стандарта, ресурс такого оборудования составит всего 800-1000 рабочих циклов.
Особенности и технология холодной ковки
В отличие от классической горячей ковки, когда нагретая сталь обрабатывается при температуре около 1200 градусов Цельсия, а затем процесс завершается при температуре 800 градусов Цельсия, холодная ковка предполагает обычную штамповку, сгибание, скручивание и сварку элементов. Сварка происходит после подготовки основных компонентов.
Что это такое?
Формирование компонентов и обработка готовых изделий происходит не только при высокой температуре, но и под высоким давлением. Существенной особенностью этого процесса является то, что металл не нагревается перед формовкой. Вместо этого используются профессиональные и импровизированные станки для гибки, скручивания и вытяжки. С помощью этого оборудования можно легко изготовить любое художественное изделие на заказ — даже для самого требовательного клиента.
Преимущество этого метода заключается в том, что самодельные станки быстро окупаются и вскоре приносят прибыль, как только налаживаются все детали производства и работа налаживается.
Таким образом, появляются самые смелые и оригинальные решения: Воображение и изобретательность сочетаются с мастерством слесаря и кузнеца.
Зачем применяют холодную ковку и какие изделия производят
Горячая ковка может использоваться для ковки предметов практически любой формы, от якоря корабля до вала вагона, металлической розы и виноградной лозы. Холодная ковка используется для производства ограниченного количества элементов, из которых талантливый дизайнер может собрать изделие по индивидуальному заказу. С помощью холодной ковки можно изготовить широкий спектр изделий. В основном это элементы решеток и ограждений — планки и распорки, навесные элементы и украшения. С расстояния в несколько метров кованую железную решетку трудно распознать. Завитки и спирали, образующиеся в замысловатых узорах и орнаментах, оживляют каждую решетку. Таким образом, обычный забор приобретает художественную ценность в дополнение к утилитарной. Для этого нужны изогнутые, улиткообразные и витые решетки. В саду прекрасно смотрятся кованые полки для светильников, перила для мостиков через пруды, навесы и козырьки, столы и скамейки. Да и саму беседку неплохо сделать из кованого прута. Неожиданно для твердого металла легкостью и эйфорией будут завитки и спирали, а витые опоры подчеркнут стремление к высоте. Широко используемые сегодня и кованые мангалы также дополняют экономическую цель эстетическим впечатлением. Сам руст теряется в навесе, узорах стен и кронштейнов и витиеватой извилистой крыше.
Детали перил, лестничных ограждений и балюстрад также очень популярны. Цилиндры и спирали также часто используются здесь не только в качестве декора, но и как конструктивный элемент. Перила, скрученные по продольной оси, кажутся очень подходящими, а угловые углы часто изготавливаются из множества скрученных стержней. Торсионные машины также используются для изготовления фонарей, то есть нескольких скрученных прутьев, соединенных на концах сваркой. Следующая область применения холодной ковки — детали интерьера и мебель. Там широко используются дверные ручки и ручки, каминные наборы и вешалки, подставки для зонтов и карнизы для штор и гардин, мелкие завитки и витые прутья. Мебель делают для сада, чтобы она выдерживала дождь и смену времен года, а также для дома, сочетая металл с деревом и тканью.
Отличия холодной ковки от других способов металлообработки
Многие методы обработки металла широко используются в промышленности, художественных и домашних мастерских:
- Литье.
- Горячая ковка.
- Горячая и холодная штамповка.
- Механическая обработка.
Главной отличительной особенностью холодной ковки металла является использование напряжений металла для холодной пластической деформации или изменения формы без нарушения целостности. Изменение формы достигается путем приложения механического давления к металлу.
Приемы холодной ковки
Наиболее важным процессом является производство определенной формы из одной детали. Для производства изделий используются следующие виды обработки:
- штамповка;
- ковка;
- гибка;
- скручивание;
- прокат;
- протяжка;
- чеканка.
Выбор технологии зависит от формы и типа прокатываемого металла. Для прутков с квадратным сечением используется токарная обработка. Для этого процесса необходимы тиски и толкатель с длинным рычагом. В итоге пруток поворачивается вокруг своей оси. Иногда в тисках зажимают одновременно два изделия. При скручивании они закручиваются друг вокруг друга.
Для сгибания заготовки используется шпиндель, конец которого надежно закреплен. Материал сгибается и наматывается на шпиндель. Таким образом, можно изготовить свитки или монограммы любого размера и формы.
Во время гибки заготовка перемещается между роликами, которые ее сжимают. Таким образом, пруткам придается полированная форма.
Холодная ковка железа доступна во всех формах и видах. Такие формы можно воплотить в жизнь:
- романс – строгость линий, однотипность деталей и строгая симметрия;
- готика – множество элементов, направленных вверх, раздвоенные спирали и завитки;
- ренессанс – круглые и плавные линии;
- барокко – пышные и ажурные орнаменты, растительные узоры;
- ампир – множество длинных гладких прутьев, вытянутые завитки со спиралями на концах.
Работа начинается с чертежа. Первый этап начинается с рисунка: будущая композиция детально планируется на нескольких листах бумаги, берутся различные ракурсы. Лучше всего рисовать в масштабе 1:1, чтобы при изготовлении чертежа не возникло проблем с размерами и формами.
Оборудование, применяемое при холодной ковке
Холодная ковка трубчатых профилей осуществляется с помощью различных стандартных приспособлений.
Для сгибания изделий в плоскую спираль используется «шнек». Самый простой способ установки станка — это закрепление толстого стального шаблона на массивном столе. Более сложный вариант представляет собой конструкцию из нескольких звеньев, соединенных шарнирами и установленных на вращающемся основании. Заготовка удерживается цилиндром. При вращении цилиндра шаблон медленно изгибается.
Гибочный инструмент» предназначен для сгибания заготовки под определенным углом. Приспособление состоит из нескольких частей:
- станина;
- неподвижные упоры с прижимными роликами, обеспечивающими фиксацию заготовки;
- направляющие;
- подвижный упор, перемещающийся по направляющим;
- винтовой механизм.
Основание с профилем, соответствующим желаемой форме изгиба, помещается на подвижный упор. Винтовой механизм создает необходимое усилие. При вращении стола с закрепленной заготовкой создается плоская или пространственная форма любой формы.
Вал» производит закругленные зигзагообразные линии. Машина состоит из центрального вала и обводного вала. Последний установлен на водиле. «Вал» можно сделать своими руками из «червяка» или «согнуть», установив подвижный упор с определенным профилем.
«Фонарь» — это станок, который вращает несколько стержней одновременно. Предметы вставляются по кругу. В результате получается цилиндрическая пространственная форма со спиралевидными стенками.
Шар» используется для производства арочных пластин и деталей в виде арок с большим радиусом. Заготовка обрабатывается в соответствии с проектом с помощью гибочного рычага, приводимого в движение роликом. Сфера» используется для массового производства одинаковых деталей. Для изготовления одной детали может использоваться «гибочный рычаг».
Приемы холодной ковки
Детали изготавливаются с использованием механических методов и способов обработки металлических деталей. Основные операции:
Гибка металла осуществляется как ручным, так и машинным способом, а многие изделия, безусловно, можно изготовить вручную, используя простейшие компоненты. Гибка является наиболее важным этапом описанного процесса ковки.
Прессование предполагает использование прессовальной оснастки. Прессование также может быть ручным или механическим.
Тиснение — это техника, используемая для нанесения рисунка на поверхность изделий. Тиснение создается путем приложения давления к металлу с помощью специальных инструментов или машин. Чаще всего этот метод «рисования» используется для создания узоров на меди, поскольку она является более пластичным материалом.
Как и все процессы металлообработки, холодная ковка включает в себя резку, разделение и другие общие операции по подготовке и отделке деталей.
Технология требует использования специального оборудования, которое создает необходимые условия для производства и обработки материала.
Оборудование для холодной ковки
Для производства различных элементов холодной ковки используются ручные и механические инструменты. Кроме того, многие компоненты могут быть изготовлены на простом оборудовании, не требующем автоматизации.
Чтобы начать массовое производство без горячей штамповки, необходимы шесть основных инструментов: гибочный, винтовой, вал, толкатель, фонарь и шар. Для чего используются эти инструменты и что они могут делать?
Гнутик
Гибочные клещи — это основные инструменты для гибки деталей. Их особенность в том, что можно выбрать любой угол.
В отличие от горячей работы, которая требует наличия шаблона и опыта работы со специальной кузнечной вилкой, эта работа намного проще при использовании гибочных клещей вручную.
Конструкция состоит из гибочного штампа и эксцентрикового механизма. Гибочный штамп, в свою очередь, состоит из закаленных роликов, установленных на прочной раме. Такой ручной станок может быть дополнительно оснащен различными приспособлениями. Гибочный станок может обрабатывать прокат в виде квадрата размером 12×12 мм или полосы толщиной до 3 мм.
Улитка
Это портативное устройство используется для придания формы и завивки локонов. Он называется улиткой из-за своей основной части — катушки, которая имеет скрученную форму. Эта машина способна за одну операцию изготовить рулоны намотанного материала подходящего размера.
Подобно шнеку, шнек легко обрабатывает основные типы рулонов, используемых в холодной ковке — квадрат и прутки сечением 10-12 мм и прутки толщиной 3-6 мм.
Основная рабочая часть (желоб) состоит из центрально расположенного кулачка и двух изгибов (малого и большого).
При небольших изгибах арку снимают, перегибая ее через кулачок. На фото показан один из вариантов такого ручного станка.
Волна
Приспособление, которое можно использовать для создания витых, повторяющихся узоров (часто встречаются на оконных экранах). Приспособление состоит из двух стальных дисков диаметром 140-150 мм, которые крепятся к рабочему столу с помощью винтов. Также часто можно встретить «управляемую волну» — устройство с регулируемым расстоянием между дисками. Эта операция становится возможной благодаря наличию крепежных отверстий, расположенных на разном расстоянии друг от друга. Перемещая диск, можно создать различный изгиб вала. На фото ниже показано, как выглядит гибочный станок такого класса.
Твистер
Ротор вращает вокруг своей оси пруток или квадрат. Принцип работы станка схож с принципом работы станка горячего точения.
Конструкция состоит из основания, на котором установлена токарная головка, и ползуна, с помощью которого можно регулировать длину заготовки. Заготовка зажимается между этими двумя частями и доводится до нужной длины с помощью ручек.
Фонарик
Оснастка для станков холодной ковки
Самыми простыми и часто используемыми устройствами в мастерской обычно являются два гибочных станка — гибочная головка и винт. С помощью первого можно согнуть материал на нужный угол, с помощью второго — сделать плоские, червеобразные витки. Принцип работы станков прост: один конец заготовки плотно зажимается, а второй сгибается до нужного угла с помощью рычага.
Гнутик
- основание из пластины толщиной 15-20 мм;
- центральную ось, жёстко закреплённую на основании;
- подвижный рычаг с кареткой;
- сменные вальцы и ролики;
- фиксирующие устройства роликов и вальцов.
Основание представляет собой пластину, в центре которой закреплен центральный вал. Он имеет отверстия, которые используются для крепления роликов и цилиндров, а также для фиксации заготовки. Вал изготовлен из инструментальной стали и имеет диаметр 18-20 мм.
На валу установлен рычаг с подвижным ползуном. Рычаг имеет квадратную или прямоугольную форму. На нем закреплена подвижная каретка с двумя неподвижными осями для роликов. Ролики взаимозаменяемы для получения кривых нужного диаметра; изменение диаметра роликов приводит к получению изделий разных размеров.
- перед началом работы подбираются валки нужного диаметра;
- рычаг с кареткой устанавливается в исходное положение;
- один конец заготовки фиксируется в зажиме;
- заготовка прижимается к центральному вальцу;
- каретка с вальцом подводится к заготовке и плотно прижимается к ней;
- поворачивая рычаг, валки придают заготовке необходимую форму.
Видео описание
В данном видеоролике показана работа универсального гибочного станка для полос, прутков и квадратов:
Улитка
- основания в виде станины из толстой металлической пластины;
- кондуктора или оправки, вокруг которой и выполняется навивка улитки;
- рычаг с роликами.
Кузнечный станок основан на основании из листовой стали толщиной 15-20 мм и диаметром 50-70 см. Основание сидит на валу. Под ним снизу установлен рычаг, который обеспечивает небольшое вращательное движение. Он изготавливается из толстостенной трубы. Длина рычага должна быть не менее 80 см. Вверху, в середине основания, прочно закреплен вал диаметром 10-16 мм. Основание имеет несколько отверстий, в которые вставляются складные шпиндели. Отверстия расположены так, что в них можно вставлять стержни разных размеров.
Шпиндели имеют форму спирали, которая разрезается на части. Обычно требуется 2-3 комплекта элементов — малого диаметра, среднего и большого диаметра. Средний элемент надвигается на основной вал. Она имеет паз для первоначального крепления стержня или ленты. Первая катушка имеет 23 оборота по окружности. Вторая является продолжением спирали с большим радиусом и 13 оборотами спирали. Третий элемент имеет длину 12 витков и кривизну, соответствующую радиусу 4-6 среднего элемента.
Крепежные элементы изготавливаются из ленты шириной 50 мм и толщиной не менее 5 мм. Для жесткости с внутренней стороны они усилены квадратом 15х15 мм.
Для прижима заготовки к шпинделю на рычаге установлен роликовый ползун. Вертикальные ролики прижимают заготовку к шпинделю, а горизонтальные ролики поддерживают процесс гибки.
Холодная ковка металла в винтовом ковочном станке осуществляется следующим образом:
- на основание станка устанавливается оправка;
- в паз вставляется заготовка и прижимается кареткой рычага;
- рычагом делается обжим заготовки вокруг оправки;
- после того как первый элемент будет обжат заготовкой полностью, на основание устанавливается второй, а потом и третий элемент оправки.
