Холодная ковка металла: Что такое холодная ковка | Ручная холодная ковка металла

Содержание

Что такое холодная ковка | Ручная холодная ковка металла

Холодная ковка – это изготовление изделий, в процессе которого металл не нагревается. Нужные формы получаются в результате исключительно механической обработки.

Этот вид обработки позволяет полностью автоматизировать работу. Он менее трудоемкий и при этом более экономичный. Технологический процесс состоит из последовательного ряда операций, для выполнения которых используется специальное оборудование и инструменты. При этом для изготовления продукции в качестве основы используется листовой или сортовой металл. Его изгибают или вырезают по подготовленным трафаретам. Это значительно облегчает и ускоряет процесс изготовления больших партий вещей и сокращает время выполнения заказа.

Характеристики изделия, которое получается методом холодной ковки однозначно зависят от надежности и качества оборудования не менее, чем от профессионализма мастеров.

Изготовленные детали соединяются с помощью сварки. Дополнительно для улучшения декоративного эффекта могут использоваться и разнообразные другие технологии: кручение металла или вальцовка.

Что дает холодная ковка

Эта технология позволяет увеличить прочность металла и уменьшает его пластичность. Работа специалиста значительно облегчается и упрощается, требует меньшего мастерства.

Применение холодной ковки обеспечивает аккуратность и красивый вид готовой продукции. Для больших заказов можно создать совершенно идентичные узоры, которые будут выглядеть точными копиями друг друга.

Кроме того, именно с помощью этого метода можно добиться оригинального эффекта старения металла.

Вещи становятся более выносливыми к повреждениям и ударам, что увеличивает их долговечность.

Кроме того, это достаточно экономный способ, при котором изделие получатся дешевле, но вовсе не хуже, чем произведение после горячего способа.

Применение холодной ковки

Благодаря тому, что этот способ позволяет быстро изготавливать довольно большие изделия, он особенно популярен при выполнении заборов, оград, ворот, беседок, разнообразных решеток и перил.

Такие вещи можно смело использовать на улице для декорирования приусадебного участка, сада или фасада дома.

Однако совершенно не исключается и возможность изготовления более изящных изделий для интерьера. Каминные решетки и подставки для цветов, декоративные вазы или табуреты – все это возможно для данной технологии.

Для создания оригинального декора не редко используется покрытие медью или золотое напыление.

Холодная ковка своими руками как отдельный вид искусства

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Холодная ковка своими руками – метод формирования изделий из металла под давлением. Данный способ заключается в том, что металл не нагревается перед деформацией, а изгибается с помощью специальных станков. Кованые узоры украсят ограждения сада, перила лестниц, окна или входные двери. Простота и дешевизна позволят любому человеку быстро освоить процесс и самостоятельно воплотить в жизнь свои идеи.

Методом холодной ковки можно создавать невероятно красивые изделия

История возникновения кузни: описание холодной ковки

Ковка – это процесс обработки металла для придания ему желаемой формы, превращения заготовки (болванки) в продукт. У людей, которые незнакомы с особенностями работы по металлу, слово «кованый» ассоциируется с кузней, где болванку разогревают от 800 до 1000°С и обрабатывают молотом для придания формы. Но в быту чаще используются предметы, сделанные путем холодной ковки. Кастрюли, чайники, узоры на воротах и дверях, металлические подставки выполнены путем деформирования металла под давлением без предварительного нагрева.

Красивые кованые элементы можно создавать даже в домашних условиях без наличия специального дорогостоящего оборудования

Холодная ковка – более легкий, безопасный и эргономичный способ обработки, чем горячая. Главные преимущества:

  • оборудование для холодной ковки металла дешевое и эргономичное;
  • небольшая трудоемкость;
  • быстрое обучение работе, низкие требования к квалификации;
  • возможность создания уникального орнамента из базовых элементов.

Минусом является ограниченность рабочих поверхностей и материалов: прутьев, листов и пластин.

Холодная ковка — один из древних методов обработки металла

Ручная холодная ковка исторически старше, чем горячая. Первые изделия обнаружены в Египте и Месопотамии и датируются 4-3 тысячелетием до нашей эры. Изначально использовалась руда, которая поддавалась деформации после удара камнем. Холодная ковка применялась для изготовления украшений из золота. Мягкий металл было удобно обрабатывать каменными молотками. Самое древнее изделие найдено в Египте, оно изготовлено 8 тысяч лет назад.

Спустя несколько столетий, наблюдая за вулканами, люди узнали, что благодаря высокой температуре придавать металлам форму намного легче. Начали строить доменные печи – появилась профессия кузнеца. Каменный век сменился железным, в быт людей вошли не только украшения, но и посуда, оружие, садовые инструменты. Принцип работы кузни сохранился до сих пор, но оборудование для холодной ковки было модернизировано.

Используя современное оборудование можно создавать изделия с большим количеством кованых элементов

Базовые инструменты для холодной ковки в домашних условиях

Создание уникального изделия всегда начинается с расчетов материала и разработки подробного плана работы. Легче всего продумать ходы, создавая эскизы кованых изделий в масштабе, записывая размеры и подбирая нужные инструменты. Особого внимания заслуживает выбор материала. Металл должен быть прочным, но легко изгибаться.

Важно! Закаленные листы или прутья использовать нельзя. Под воздействием перепада температуры структура металла меняется, он становится хрупким и может сломаться под давлением.

Существует два вида ковки металла своими руками – вальцовка (работа с прутьями) и штамповка (выдавливание листов под прессом). В домашних условиях чаще используется первый вариант. Для прессования листов нужно сделать специальную заготовку для деформации. Распространенные инструменты для вальцовки: гнутик, улитка, твистер, волна и фонарик.

Элементы холодной ковки можно использовать для украшения лестницы

Гнутик – базовый инструмент, применяется для изгибания прутьев под разными углами. Спиральные элементы холодной ковки закручиваются с помощью улитки. Для формирования лучше всего выбрать прутья диаметром 10-12 мм. Выбор слишком толстого материала может существенно усложнить работу мастера.

Станок твистер используют для скручивания прутьев по продольной оси. Волна, соответственно, предназначена для создания волнообразных элементов. Инструмент фонарик применяется для работы сразу с несколькими прутьями. Они устанавливаются на оснастку и сгибаются путем вращения рычага.

Оборудование для вальцовки в домашних условиях

Приспособления для холодной ковки своими руками можно купить или сделать самостоятельно из подручных средств. Изначально нужно создать 2-3 базовых верстака для обработки одного прута. Конструкция и сложность изготовления зависят от типа выполняемой работы. Тщательное изучение процесса позволит сделать оборудование самостоятельно.

Для создания сложных кованых изделий понадобится не один верстак

Гнутик: какие изделия можно создать с его помощью

Чертежи гнутика для холодной ковки своими руками создавать необязательно. Достаточно один раз посмотреть на принцип работы, чтобы самостоятельно сделать инструмент. Станок представляет собой стальную оснастку, которая разделена на три части. Средний элемент (поводок) подвижный, на нем закреплен центральный валик (клин), который сгибает прут. На боковых пластинках валики делаются сменными и вставляются в паз. Выбирая разный диаметр, можно варьировать угол изгиба прута или пластины. Сверху на поводке закрепляют рычаг, который приводит конструкцию в движение.

Обратите внимание! Изгиб прута требует большого усилия, поэтому закрепление верстака на подвижную опору приведет к неправильному сгибанию и затруднит работу.

Валики должны свободно вращаться в отверстиях, что уменьшит силу, которую нужно приложить для изгиба пластины. Пазы для валиков можно просверлить в нескольких местах симметрично друг другу. Это позволит быстро перемещать детали, варьируя нужный угол сгибания.

Гнутик помогает сгибать металлические прутья под любыми углами

Механизм изгибания металла гнутиком:

  • пластина или прут устанавливается между валиками;
  • тисками центральный валик прижимается к металлу;
  • путем вращения рычага пластина перемещается вдоль валика, приобретая заданный изгиб.

Для удобства под центральный валик ставят лимб (ленту с делениями, показывающую высоту угла). Он используется для изготовления с высокой точностью деталей, которые должны идеально соответствовать друг другу.

Инструмент вальцовки гнутик довольно прост в использовании

Улитка: простой инструмент для создания завитков

Второе название – кондуктор для холодной ковки своими руками. Для изготовления необходимо ознакомиться с процессом сгибания, например, посмотреть видео ковки. Тогда сама конструкция не вызовет вопросов и окажется легкой для повторения. Верстак представляет собой станину, на которой стоит главная матрица или спиральный модуль. В улитку загоняется прут и обходится металлическим роликом, прижимаясь к дуге. Каркас должен быть сделан из металла, так как дерево после длительного напряжения быстро разрушается. Для этой цели подойдут металлический уголок, толстостенная труба или швеллер.

Станок рассчитан на две столешницы. Одна выполняет функцию опоры и принимает на себя большую часть давления, а на второй размещается форма улитки. Вырезаются два круга толщиной не менее 5 мм. Первая часть устанавливается на каркас. Сверху намечается центр круга, приваривается трех- или четырехстворчатая ножка для распределения нагрузки.

Верхняя часть улитки, на которой сгибается металл, называется модуль. Он может быть статичным или наборным.

Инструмент улитка позваляет создавать из кованого металла завитки

Статичный модуль – это приспособление для холодной ковки, предназначенное для выгибания однотипных деталей узора. Изменять радиус или угол изгиба нельзя. Перед началом формирования модуля на столешнице рисуется разметка. Из металлических пластин (толщиной не меньше 0,6 мм) набирается улитка и приваривается.

Наборной модуль состоит из нескольких частей. Его использование является самым распространенным для художественной ковки своими руками, так как позволяет создавать элементы разного радиуса. Изначально на столешнице рисуется разметка деталей и рассчитываются пазы. Из толстого металла вырезаются съемные части улитки. Отверстия для закрепления на столешнице нужно прорезать только посередине. В противном случае напряжение распределяется неравномерно и паз быстрее ломается.

Модуль для ковки своими руками можно сделать сменным. На металлический круг приваривается конструкция необходимого радиуса. Пазами или болтами она прикрепляется к столешнице. Для изготовления элементов разного диаметра делают несколько модулей, которые можно использовать на одном станке.

Наборной модуль позволит создать из кованого метала завитки различного радиуса

Между столешницами нужно закрепить вращающийся вал и рычаг. Необходимо, чтобы расстояние между роликом и модулем было не меньше 2 см, а ход вала должен выходить за пределы столешницы. На ручке рычага устанавливают подвижный элемент для регулировки радиуса хода ролика.

Волна: как создать и пользоваться этим инструментом

Волна – инструмент для ковки линий по типу синусоиды. Вытачивается два валика по заданным размерам. Первый ролик – статичный (вокруг него будет выгибаться прут), он фиксируется на опоре. Второй – ведущий, он закреплен на рычаге и вращается при соприкосновении с поверхностью. Между валами образуется давление, которое действует на металл и заставляет его изгибаться.

Статичный валик можно выточить в форме ступенчатой пирамиды. Таким образом радиус волны можно будет изменять, перемещая рычаг и прут выше на деление. При использовании такого станка одну сторону всегда нужно удерживать, чтобы не повредить изгиб. Для более точного повторения формы волны вытачиваются два статичных валика, один из которых удерживает прут в нужном положении, не допуская дальнейшего деформирования, а на втором проводится сгибание.

Сделать прут волнообразным поможет инструмент «Волна»

Фонарик и твистер: особенности данных станков

Фонарик – это оборудование холодной ковки для работы с несколькими прутьями и создания объемных корзинок. Чтобы не конструировать станину, для закрепления инструмента можно использовать обычные тиски. Инструмент состоит из трех частей: двух матриц и валика. Матрицу можно сделать из крепкого, желательно закаленного металла шириной 4-5 см.

В каждой матрице вытачивается центральное отверстие, в которое монтируется валик. По бокам делают пазы для установки прутьев. Вторая матрица должна свободно перемещаться вдоль рычага, так как при деформации расстояние между рабочими поверхностями уменьшается. При вращении рычага прутья сгибаются по спирали, образуя конструкцию, похожую на фонарик. Изделия из металла своими руками, которые состоят из нескольких прутьев, закрепляют сваркой.

Подобную конструкцию имеет станок твистер. Однако вместо вала в матрицу вставляется прут, который прижимают пластиной или болтами. Между ними нужно установить подвижный элемент, при вращении вала подающийся вперед. Прут скручивается по продольной оси, образуя симметричную спираль.

Создавать кованые элементы можно используя инструменты фонарик и твистер

Важно! Ходовая матрица с каждым вращением должна приближаться к статичной. Если она будет закреплена в одном положении, мастеру придется прилагать больше усилий для выполнения изгиба прутьев.

Холодная ковка своими руками под прессом: создание заготовок для формирования изделий

На кованых ограждениях и заборах часто можно заметить не только геометрические узоры, но и цветы, бабочек, листья и прочие элементы декора. Они также выполнены путем применения техники холодной ковки, но методом вальцовки, а не штамповки.

Статья по теме:

Металлические садовые скамейки своими руками: чертежи и фото конструкций

Подробное описание технологического процесса создания удобной конструкции на основе профильной трубы.

Объемные кованые изделия своими руками делаются из листовой заготовки. Работа с прессом в домашних условиях менее распространенная, чем вальцовка. Выдавливание листов под прессом может быть как ручное (выбивное и вдавливаемое), так и автоматическое. В домашних условиях дешевле использовать ручную штамповку. Для этого мастеру необходимо сделать несколько заготовок, которые под давлением будут отпечатываться на металлическом листе.

Чертеж будущего кованого изделия существенно облегчит труд мастера

Оборудование для ковки металла:

  1. Пуансон (пресс-штемпель или шплинтон) – верхняя часть пресса, она продавливает лист внутрь. Давящая сторона штампа может быть рисующей или гладкой.
  2. Матрица – элемент, который выполнен по форме необходимого объекта. Нанесенный рельеф под действием давления деформирует пластину, придавая ей необходимую форму.
  3. Рычаг пресса – ручка или реле для сближения матриц и регулировки силы пресса.

Перед началом работы необходимо создать рисунок будущего изделия. Эскизы художественной ковки переносятся на заготовку, она обрезается и стачивается по краям. В качестве верстака для прессования можно использовать обычные тиски. Удобнее всего разместить их в вертикальном положении, чтобы пластина лежала горизонтально плоскости. Таким образом, пластина будет располагаться точно между матрицами и не выскользнет во время вращения рычага.

Различные типы верстаков позволяют создавать уникальные кованые элементы

Простую ковку металла в домашних условиях можно выполнить зубилом и молотком. В таком случае зубило выступает как пуансон, наковальня – матрицей, а молоток – рычагом. Для лучшего пропечатывания рисунка под лист можно положить пластину с насечками. Так рельеф будет более четким и красивым.

Важно! Металл, который используется при штамповке, должен быть мягче, чем пуансон и матрица. В противном случае инструменты быстро сломаются.

Чтобы сделать элемент «лист», из металлической пластины толщиной 20-30 мм вырезают заготовку нужной формы. На ней карандашом по центру рисуется продольная линия. Боек зубила ставится под углом к этой прямой. После удара по ручке на пластинке отпечатывается линия, похожая на жилки у листочков.

Методом холодной ковки можно создавать объемные элементы

Сформировать необходимый объем изделия холодной ковки можно плоскогубцами. Деталь зажимается между тисками и выгибается в нужной форме. Такая работа хорошо подходит для выполнения небольшого количества элементов в целях личного использования. Процесс отбивания рисунка вручную занимает много времени, он довольно монотонный и требует большой точности.

Штампы для постоянной работы (в виде листьев, лепестков, цветов и т.д.) выгоднее приобрести, так как точное обтачивание двух одинаковых элементов – очень сложный процесс. Основные части вытачивают из болванки или отливают методом горячей ковки. Такая работа требует большого опыта и высокой точности. Пуансон и матрица должны совпадать. При сильном давлении неровности будут отпечатываться на изделии. Если несоответствие очень большое, то пресс раздавит заготовки – и придется начинать работу с нуля.

Стили и элементы узоров: фото художественной ковки

Создание красивого узора начинается с эскиза ковки. Мастер должен четко представлять картину, которую он хочет сделать. Изначально рисуется чертеж, рассчитываются материалы, количество необходимых элементов, выбираются станки и оснастки. Для того чтобы изделие смотрелось красиво, лучше сразу выбрать стиль, в котором оно будет выполнено. Пересматривая фото изделий холодной ковки, можно легко заметить, к какому направлению относится узор.

Красивые кованые изделия могут быть выполнены в различных стилях

Существует несколько стилей формирования кованого узора.

Романский стиль характеризуется строгостью и симметричностью. На ограждениях можно увидеть плотное расположение спиралей в одинаковом порядке, детали часто повторяются и однотипны. Это монументальный узор с использованием элемента волюта (С-образно закрученные односторонние завитки).

Готический орнамент. Мало кто знает, что современные ограждения и заборы чаще всего выполняются именно в этом стиле. Характерная черта – стремление вверх. Прутья заостренные, заканчиваются навершиями в виде стрел, копий или острых шипов. Спиральные элементы, применяемые в этом стиле, называются просечками, и выглядят они как разветвленный в разные стороны стебель. Для разнообразия между прямыми прутьями добавляются фонарики или объемные спирали.

Изделия в стиле барокко являются наиболее распространенными

Ренессанс встречается очень редко. В этом стиле заостренные угольчатые элементы практически не используют. Основа – круглые дуги, спирали и волны. Разветвление металлических прутьев украшают листьями или цветами, изящные изгибы приобретают форму восьмерки. Характерные элементы – просечка, спираль, волюта и восьмерка. Стиль очень гармоничен, детали устанавливаются симметрично в виде переплетенных линий.

Барокко – полная противоположность ренессансу. Стиль ажурный и очень пышный. Используются С-образные спирали, волюты, завитки, изогнутые линии и замысловатые узоры. К плетениям добавляют объемные листья и цветы, создается динамичность формы.

Рококо. Для этого направления характерно использование тонких прутьев и двусторонних завитков. Рокайльный орнамент создает постоянное движение, отличается филигранностью и объемными узорами. На фото холодной ковки заметны ассиметричность и дробный орнамент. Неприемлемо применение прямых прутьев и плоских решеток.

Классический стиль позволяет сочитать в себе различные кованые элементы

Классицизм. Красивый, хотя и простой стиль, который вернул в моду симметрию. Для создания орнамента применяют завитки, просечки, спирали и прямые прутья. В использование вводят еще один элемент – меандр (ломаные линии или изогнутые под прямым углом прутья). В ограждениях всегда строго выдерживается вертикальная архитектоника.

Ампир характеризуется наличием геометрического орнамента, длинных гладких прутьев. Основной элемент (волюта) видоизменен: удлиненная прямая линия с односторонними завитками на концах. Главное для данного стиля – это строгая простота, симметричная геометрия в сочетании со спиральными элементами.

Ар-нуво, или модерн, добавил в художественную ковку своими руками биологические мотивы. В стиле не используются прямые линии, только разнообразные изгибы, меандры, завитки и спирали. Симметричность уходит на задний план. Орнамент повторяет силуэт человека или животного, добавляются листья и цветы. Узор построен таким образом, что завитки равномерно перетекают друг в друга по всему орнаменту.

Красивый кованый узор сложно создать без чертежа

Если человек начнет работу без предварительного чертежа, он быстро запутается в создании изделия холодной ковки. Каждый узор должен быть максимально продуман, а правки, которые вносятся во время работы, лучше сразу переносить на эскиз, чтобы четко представлять, каким должен быть результат.

Обратите внимание! Даже при наличии фото кованых узоров нужно делать чертеж и разметку для точного размещения всех деталей.

Крепление элементов узора: последняя обработка металла

После того как все необходимые элементы орнамента созданы, начинается его формирование. Внешний вид узора может немного отличаться от эскиза. Чтобы определить возможные ошибки, нужно провести предварительный просмотр. Изначально узор можно выложить на плоской поверхности, не скрепляя его части. Таким образом можно оценить, насколько удалось воплотить задумку в жизнь, а также исправить недочеты в своей работе. Начинать формирование узора без предварительного просмотра результата не стоит.

Изделия смотрятся более целостно, если элементы соединены с помощью сварки

Основных видов соединений два:

  • сварочный шов;
  • заклепки (или художественные хомуты).

Сварочный аппарат полезно использовать в тех местах, где шов соединения можно легко зачистить или он будет незаметен. Для сохранения эстетичности орнамента изделия из холодной ковки можно поставить фигурные заклепки. Они надежно скрепят составные части и дополнят декор.

Орнамент соединяют постепенно, в зависимости от количества деталей. Изначально скрепляют мелкие элементы, формируют просечки, витые линии и вензеля. Применяют сварку. Шов выравнивают болгаркой, используя зачистной круг толщиной 0,6 см. Он легко обходит изгибы и неровности. Крупные детали соединяют фигурными хомутами. Заклепки ставят симметрично друг другу, чтобы дополнить узор. В завершение работы орнамент обходят зачистным или полировочным кругом.

Холодная ковка позволяет создавать своими руками красивые и оригинальные изделия

Художественная ковка не только является бизнесом или работой, но и может быть занимательным хобби. Оборудование холодной ковки своими руками может сделать даже начинающий мастер из подручных материалов. Специалистов по холодной ковке можно смело назвать художниками, так как они создают красивые орнаменты из неотесанных прутьев, труб и листов. Подобные увлечения требуют полной отдачи и немалых затрат. Однако все вложенные средства и старания принесут свои плоды, если они подкреплены желанием создавать прекрасное.

что это такое, образцы узоров и элементов, необходимое ручное и автоматическое оборудование, бизнес на выпуске изделий

Подсвечник, ковка холодная, сварка на три свечи, Андрей Бегун

Холодная ковка – технология, позволяющая обрабатывать металлопрокат разных видов: полосы, круглые и квадратные прутки, профильные трубы – без предварительного нагрева. Данный способ отличается большей производительностью и меньшими трудозатратами, чем традиционный метод горячей ковки. В данном разделе представлена полная информация о холодной технологии обработки металла, применяемом оборудовании, производимых изделиях и элементах. Для получения подробных сведений об отдельных аспектах рекомендуется посетить другие статьи нашего сайта, ссылки на которые присутствуют в тексте.

Холодная ковка представляет собой гибку и прессование металлических заготовок, выполняемое посредством давления на детали, которое осуществляется вручную или механически. Предварительный нагрев элементов выполняется в редких случаях. Кроме этого, способ имеет следующие преимущества:

  • обработка деталей отличается высокой точностью;
  • готовым элементам не требуется проведение дополнительных операций по обработке: отпуск, отжиг и закалка;
  • отсутствие окалины и других следов нагрева металла.

Гибка полосы на гнутике. Фото Фирма Ютика

Недостатками технологии являются

  • ограниченность производимых элементов, их типовая форма и дизайн;
  • сложность, иногда и невозможность осуществить корректировку в конфигурацию детали,
  • наличие специального, нередко мощного оборудования.

Своими руками

Для самостоятельного выполнения проектов по технологии холодной ковки не требуется наличия каких-либо особых навыков, в отличие от горячего метода обработки металлов.

Исполнителю потребуется свободное время, место для размещения оборудования и обработки заготовок, расходные материалы для изготовления элементов, их сборки и покраски.

Гибка квадрата на гнутике. Фото Фирма Ютика

Процесс производства изделий холодной ковки своими руками включает несколько этапов:

  • разработка эскиза или заимствование готового рисунка;
  • прорисовка эскиза в натуральную величину с целью расчета параметров всех элементов и необходимого количества материалов;
  • нарезка металла на отдельные заготовки выполняется болгаркой;
  • гибка и опрессовывание заготовок с целью получения нужного количества элементов необходимой формы;
  • сборка деталей в единую композицию выполняется посредством сварки или в редких случаях с помощью хомутов;
  • зачистка сварочных соединений;
  • покраска изделия.

Подробные инструкции по изготовлению некоторых изделий и элементов холодной ковки своими руками представлены в отдельной статье.

Бизнес на ковке

Нередко хобби по производству изделий холодной ковки становится основным занятием, которое к тому же приносит неплохой доход. Для тех, кто еще только размышляет над открытием собственного бизнеса, необходимо перечислить все необходимое для изготовления элементов по технологии холодной ковки:

  • крытое помещение с навесом для размещения оборудования и хранения расходных материалов, многие мастера оборудуют для этих целей гараж;

Универсальный станок для ковки, гибки BlackSmith MB21-30. Фото КовкаПРО

  • оборудование: универсальные механизмы для производства нескольких типов элементов или набор станков для холодной ковки, применяющихся для создания деталей определенных конфигураций; начинающим исполнителям иногда достаточно ручных инструментов и приспособлений;
  • дополнительное оснащение для сборки и покраски готовой продукции: рабочий стол, сварочный аппарат, угольники, краскопульт.

Справка. Цены на оснащение не представлены, так как стоимость варьируется и изменяется.

В зависимости от количества выполняемых за месяц проектов инвестиции в бизнес окупаются в разные сроки. Большое значение имеет спрос и наличие заказов.

Оборудование, станки, ручные инструменты, приспособления для кузнечного ремесла

Для выпуска элементов применяется ручное и механизированное оборудование. Для изготовления отдельных деталей исполнителю потребуются простейшие приспособления, но эффективнее использовать производительное оборудование.

Универсальный станок для ковки Blacksmith UNV2. Фото ВсеИнструменты.ру

Весь спектр оснащения для холодной ковки возможно разделить на четыре группы, критериями для классификации служат технические характеристики, в частности способ управления и производительность:

  • универсальные станки отличаются высокой производительностью, имеют автоматический режим управления, используются сотрудниками крупных компаний;
  • станки для холодной ковки с ручным (рычажным) управлением: улитка, гнутик, волна, твистер, фонарик, глобус, для гибки профильных труб, вальцы для нанесения фактуры гусиная лапка; набор данных устройств используется как индивидуальными исполнителями, так и сотрудниками небольших мастерских;

Станок типа улитка PROMA. Фото ВсеИнструменты.ру

  • инструменты: молоток, вилки, а также болгарка и сварочный аппарат;
  • приспособления: кондукторы, оправки, шаблоны, трафареты, также к данной категории возможно отнести станки для холодной ковки, изготовленные своими руками.

Своими руками

Универсальное оснащение практическим невозможно изготовить самостоятельно, так как подобные машины обладают сложной конструкцией. Станки для холодной ковки, а также инструменты и приспособления обладают простым строением, что позволяет собирать их своими руками.

Самодельный гнутик

Среди самодельных ручных и электрических устройств наиболее востребованы фонарик, улитка, гнутик, глобус. Кондукторы для изготовления завитков разных размеров пользуется особой популярностью среди приспособлений.

Купить

В ситуациях, когда оборудование исполнителю необходимо срочно, так как нужно приступать к работе, следует купить станки заводской сборки. Ручные устройства типа улитка и гнутик наиболее востребованы.

Станок глобус (объемник) для холодной ковки. Фото КовкаПРО

Изделия, узоры и элементы, образцы, где купить

Покупка или самостоятельное изготовление станков позволит приступить к работе, производству различных элементов и изделий. С помощью технологии холодной ковки исполнители выпускают разнообразные декоративные детали, из которых возможно собрать предметы для интерьера, фасада зданий и ландшафтного дизайна. Фотографии изделий демонстрируют многообразие решений.

Холодная ковка и сварка

Сотрудники многих компаний реализуют проекты в сфере холодной ковки. Клиенты имеют возможность купить готовые элементы, чтобы изготовить практически любое изделие. Образцы предметов возможно увидеть на сайтах предприятий, которые представлены в разделе «Где купить изделия холодной ковки».

Ковка металла своими руками | Строительный портал

Кованые изделия в архитектуре и дизайне интерьера пользуются высокой популярностью с давних пор. Решетки на окна и для каминов, ограда или балясины лестниц, выкованные из металла, всегда выглядят изысканно и привлекательно. Сегодня, несмотря на современные технологии в обработке металлов, металлические изделия ручной ковки популярны как никогда. Конечно, ковка металла своими руками – дело не из легких, и без должной подготовки трудно сделать красивое кованое изделие. Но тем, кто хочет овладеть этим древним ремеслом и готов к тяжелой физической работе, придется ознакомиться с видами и технологией ковки металла, разбираться в металлах для ковки, понимать процесс ковки и уметь обращаться с инструментом кузнеца.

  1. Ковка металла
  2. Металл для ковки
  3. Инструмент для ковки металла
  4. Ковка металла своими руками

 

Ковка металла

 

Ковкой металла называется процесс обработки металлической заготовки с целью придания ей определенной формы и размера. Фактически существует два вида ковки – холодная и горячая. Выполняя ручную ковку металла необходимо разбираться в обоих видах ковки, так как каждый обладает своими преимуществами и недостатками.

 

Горячая ковка

В процессе горячей ковки заготовка подвергается нагреванию до определенной температуры, при которой металл теряет свою прочность и становится пластичным. Высокая пластичность является основным плюсом горячей ковки. Она позволяет легко придать металлической заготовке определенную форму и размер. Также горячая ковка позволяет использовать большинство технологий самой ковки, что выгодно сказывается на разнообразии вариантов работ.

Но нагрев металла имеет и свои недостатки. В первую очередь это необходимость обустройства специального кузнечного горна и затраты на топливо для него. Это может стать реальной проблемой для тех, кто хочет заниматься горячей ковкой металла своими руками в городских условиях. К тому же, работа с огнем достаточно опасное занятие и требует повышенной пожарной безопасности. Еще одним фактором, который может существенно повлиять на выбор вида ковки, являются специфические знания по температурным режимам для ковки металла.

 

Холодная ковка

В отличие от горячей ковки, холодная ковка металла не требует обустройства горна для нагрева металла. Вся суть холодной ковки заключается в придании формы металлической заготовке путем её изгибания, опрессовывания и сварки. Холодна ковка несколько проще по выполнению, и для обустройства мастерской не требуется много места. Весь процесс создания готового изделия не требует использования высоких температур, что весьма положительно сказывается на общей безопасности.

Но холодная ковка имеет один существенный недостаток. Все работы приходится выполнять с определенными заготовками-полуфабрикатами без возможности исправить свою ошибку. Конечно, это касается не всех работ холодной ковки, но в большинстве случаев испорченная заготовка годится разве что для металлолома или учебного пособия.

В любом случае, в независимости от вида ковки, придется достаточно плотно ознакомиться с рядом важных моментов. Во-первых, это касается металлов и температурных режимов для их плавки и ковки. Во-вторых, необходимо знать и разбираться в технологиях ковки металла. Ниже мы рассмотрим, какие технологические приемы используются для ковки и как они применяются в работе.

 

Металл для ковки

 

Ручная ковка металла – достаточно трудоемкое и сложное занятие, требующее использования определенных металлов, а точнее, металлов с определенными характеристиками. Для ручной холодной или горячей ковки наиболее важной характеристикой является пластичность металла, ведь именно от нее зависит простота и удобство изменения формы заготовки. Но стоит отметить, что пластичность и прочность металла взаимосвязаны между собой. При увеличении одной из этих характеристик вторая уменьшается. Поэтому так важно разбираться в характеристиках металла и знать о составе заготовки.

Важно! Существуют и другие, не менее важные характеристики металлов. Но так как мы рассматриваем ковку декоративных изделий, таких как решетки каминов, балясины, оградки и прочее, то нет необходимости сосредотачиваться на устойчивости к износу, красностойкости и прочем, а также на легирующих элементах.

Для декоративной ковки используют следующие металлы: медь, латунь, дюралюминий, сталь, а также другие медные, магниевые, алюминиевые и никелевые сплавы. По сути, для ручной ковки используют мягкий ковкий металл, который можно легко согнуть или придать ему определенную форму. Для того чтобы подобрать наиболее легкий ковкий металл, необходимо заглянуть в Марочник Стали и Сплавов. В нем можно найти детальное описание всех металлов и сплавов с их характеристиками и составом.

Несмотря на то, что самый ковкий металл – это медь и её сплавы, мастера предпочитают использование черных металлов для холодной и горячей ковки. Такая позиция обусловлена высокой стоимостью цветных металлов. Ведь на ковку металла цена в большей степени зависит от стоимости изначальной заготовки, и не каждый может позволить себе приобрести ограду или балясины из меди. Выбирая мягкий черный металл для ковки, необходимо ориентироваться на стали с минимальным содержанием углерода, порядка 0,25 %. А также с минимальным количеством вредных примесей, таких как хром, молибден, сера и фосфор. Кроме этого следует избегать конструкционных и инструментальных сталей с высоким содержанием углерода от 0,2 % до 1,35 %. Такие стали наименее пластичны и плохо поддаются сварке.

Выбирая тот или иной металл, необходимо использовать Марочник Стали и Сплавов. Но если доступа к нему нет, то можно воспользоваться приведенными ниже таблицами для определения содержания углерода в стали. Сам процесс определения довольно прост, достаточно поднести заготовку к работающему точилу и посмотреть на сноп искр, а затем сравнить его с показателями в таблице.

Сегодня благодаря промышленному производству металла отпала необходимость в создании заготовок для ковки своими руками. Современные кузни используют уже готовую заводскую продукцию для холодной ковки. Наиболее часто используемые размеры заготовок следующие: 30х45 мм, 40х45 мм, 10х10 мм, 12х12 мм, пруты сечением 10 мм, 12 мм, 16 мм, 25 мм, 30 мм, 50 мм, листовой металл толщиной от 3,5  до 6 мм, круглые трубы 1/2", 3/4", 1", профильные трубы от 20х20 мм до 30х30 мм.

 

Инструмент для ковки металла

 

Выполнение любых работ по ковке металла невозможно без специального инструмента. Кузнечный инвентарь для горячей ковки достаточно разнообразен и включает в себя наковальню, горн, различные молоты, клещи и прочее. Инструмент для холодной ковки несколько попроще и состоит из нескольких специальных станков. Конечно, современный инструмент, такой как сварочный аппарат, болгарка и шлифмашинка, используется как в холодной, так и в горячей ковке. Зная о назначении того или иного инструмента, можно правильно выполнять любые работы.

           

Инструмент для горячей ковки

 

  • Горн. Без него в горячей ковке никак не обойтись. Ведь именно в нем заготовка может нагреваться до температуры 1400 °C. В большинстве своем горн представляет собой печь, рассчитанную на высокие температуры и с поддувом.
  • Наковальня. Этот инструмент является опорой, на которой выполняется ковка. Сама наковальня имеет несколько видов, среди которых наиболее популярной является двурогая наковальня весом 200 кг. Но вес может колебаться от 150 до 350 кг.

  • Шпераки. При выполнении различной художественной и декоративной ковки используются именно шпераки. Они имеют множество различных видов, и каждый мастер может изготавливать их под себя. Общей чертой любого шперака является то, что они вставляются в квадратное отверстие наковальни или закрепляются в деревянное бревно. На фото ниже приведены наиболее распространенные шпераки.

  • Кувалда и Ручник. Это основной инструмент кузнеца. Кувалда весит от 4 до 8 кг и служит для нанесения сильных ударов. В зависимости от типа работ и толщины заготовки подбирается и вес кувалды. Ручник весит от 0,5 до 2 кг. Используется для придания окончательной формы изделию.
  • Клещи. Горновые клещи второй по значимости инструмент. Без них невозможно удержать горячую заготовку для обработки. Существует несколько видов горновых клещей под определенный профиль и размер заготовки. На приведенном ниже фото изображены горновые клещи различной формы.

  • Фасонные молотки. При выполнении художественной ковки требуется создавать загнутые заготовки или заготовки определенной формы. Для этого используются фасонные молотки. Они могут быть как нижними, на которых производится обработка, так и верхними. Вариантов фасонных молотков множество и у каждого мастера они свои. На фото ниже изображен основной вспомогательный инструмент.

Кроме описанных выше, используются различный измерительный инструмент, такой как обычная рулетка, двойной кронциркуль, кузнечный наугольник, шаблоны и калибры. Выбор кузнечного инструмента огромен, весь перечислить представляется затруднительным, поэтому у каждого мастера есть свой набор лишь необходимого и часто используемого инструмента.

 

Инструмент для холодной ковки

 

  • Гнутик (фото ниже). Это базовый инструмент холодной ковки. Как следует из названия, он позволяет гнуть металлическую заготовку под определенным углом. В дополнение гнутик позволяет создавать дуговые элементы определенного радиуса.

  • Улитка. Название говорит само за себя. При помощи улитки можно создавать различные спиралевидные декоративные элементы. Спираль выполняется под определенный шаблон, который при необходимости можно сменить на другой, с меньшим или большим радиусом.

  • Фонарик. Этот станок предназначен для создания декоративного элемента с одноименным названием.

  • Волна. Позволяет создавать волнообразные элементы. При протаскивании прута через этот станок на выходе получается красивая синусоидальная заготовка.

  • Твистер. По принципу работы этот станок схож с Фонариком, но в отличие от него твистер лишь скручивает заготовку вдоль оси.

  • Станок для колец. Как во всех предыдущих станках название говорит за себя.

Кроме описанных выше существуют еще универсальные станки для клепки, резки, опрессовки и придания объема. Все описанные выше станки можно изготовить как самостоятельно, так и приобрести в магазине. Конечно, самодельные приспособления для холодной ковки будут несколько уступать по качеству заводским, но это компенсируется уникальностью созданных с их помощью элементов. Для изготовления станков холодной ковки чертежи можно найти как в свободном доступе, так и купить у специалистов.

Важно! Станки для холодной ковки могут быть ручными или снабжены электродвигателями. Несмотря на наличие передаточных шестерен, ручная холодная ковка довольно трудоемкое и долгое занятие, и для получения больших объемов кованых элементов лучше оборудовать станок электродвигателем.

Отдельно стоит отметить промышленные станки для холодной ковки. На подобные станки холодной ковки цены порядка 6000 у.е., но один такой станок может выполнять практически все технологические операции холодной ковки. Примером может служить станок Мастер 2 компании «МАН». На демонстрирующем холодную ковку видео можно увидеть возможности этого станка.

 

Ковка металла своими руками

 

В процессе ковки для придания заготовке определенной формы используются различные приемы и методы ковки. Для выполнения каждого из них используется определенная технология и инструмент для ковки металла. Технология ковки металла горячим и холодным методом существенно отличается. Как уже отмечалось, для горячей ковки требуется нагрев заготовки для изменения её формы, а при холодной ковке заготовка лишь изгибается. На основании этого и выделяются основные технологические приемы, зная которые можно смело браться за ковку металла своими руками.

 
Холодная ковка металла своими руками

 

Выполняется холодная ковка своими руками достаточно легко и особых усилий не требуется. Все работы разбиты на несколько этапов: создание эскиза или чертежа будущего изделия, закупка материалов и сам процесс ковки металла.

Чертеж можно создать в специальной компьютерной программе, приобрести уже готовый или нарисовать от руки. Можно найти для холодной ковки чертежи бесплатно. Для этого достаточно обратиться к мастерам, которые уже не первый год занимаются ковкой, и попросить один или два чертежа для тренировки. По сути, чертеж преследует несколько целей. Во-первых, чтобы знать какие элементы потребуется изготовить путем холодной ковки. Во-вторых, имея на руках такой проект, можно рассчитать количество и тип металлических заготовок, таких как пруты, профильные трубы и прочее. В-третьих, чертеж потребуется для сборки всех элементов в единое целое.

Отдельно необходимо рассмотреть элементы холодной ковки, из которых состоит проект. Сегодня можно найти довольно много различных кованых элементов, но их все можно объединить в несколько классических групп.

  • Лапки. Этот элемент представляет собой раскатанный в какой-либо форме конец металлического прута. В эту группу входят так называемые Пики. Несмотря на заостренный конец, Пики изготавливаются по схожей технологии.

  • Завитки. В эту группу входит несколько распространенных элементов: волюта, червонка и улитка. Волюта или Баранка представляет собой прут, концы которого загнуты в одну сторону. Червонка – прут, концы которого загнуты в разные стороны. Этот элемент иногда называют «долларом» из-за его схожести со знаком американской валюты. Запятая или Улитка – простой завиток, один конец которого загнут, а второй прямой.

  • Кольца. Создается этот элемент довольно просто: на болванку станка накручивается прут круглого или квадратного сечения, в результате получается пружина, которую затем разрезают на отдельные кольца.

  • Торсион. Этот элемент довольно легко узнать по винтовому скручиванию вдоль оси. Вариантов торсионов довольно много и одним из самых распространенных является такой элемент, как Фонарик, а также простой винтообразный прут для решетки или ограды.

Весь процесс изготовления элементов холодной ковки основывается на следующих общепринятых технологиях ковки – гибка, закручивание, вытяжка.

Вытяжка – это технология, которая заключается в увеличении длины заготовки путем уменьшения её сечения. В холодной ковке используется один из вариантов вытяжки – раскатка. Именно с её помощью создаются различные лапки и пики. Для создания лапок  используется специальный раскаточный станок. Конец заготовки заводится внутрь и затем запускается механизм раскатки, в результате конец получается расплющенным с рельефом или без него. Для изготовления пик используют прессовочный станок. Процедура та же, но в результате конец получается раскатанный и опрессованный в определенной форме.

Гибка. Эта технология ковки заключается в загибании концов либо другой части заготовки под определенным углом. Сама гибка выполняется практически на всех станках холодной ковки. Процесс гибки можно проследить при изготовлении заготовки на станке Улитка. Вначале конец заготовки помещается внутрь специального шаблона и затем загибается под определенным углом. Эти работы выполняются на станке Улитка.

Закручивание. Эта технология ковки подразумевает скручивание заготовки вдоль своей оси. В холодной ковке этот процесс можно наблюдать при использовании станка Твистер, на котором создаются различные торсионы. Для этого один конец заготовки помещается в тиски, а второй конец проворачивается вдоль оси. Отдельно стоит выделить элемент Фонарик. Для него используют два и более прута, которые вначале скручивают вдоль оси, а затем вдоль оси сжимают, в результате прутья в определенном месте расходятся в стороны.

Сборка всех элементов в единую конструкцию выполняется при помощи сварки на специальном сборочном столе. Сегодня сварочный аппарат общедоступен и является обязательным инструментом современных кузнецов. Самодельная холодная ковка довольно распространена среди начинающих мастеров и частных предпринимателей. Она не требует особых знаний, навыков и больших помещений для работы.

 

Холодная ковка своими руками: видео-урок

 

Горячая ковка металла своими руками

 

По сравнению с холодной, ручная горячая ковка намного сложнее и требует от мастера опыта в обращении с инструментом и хорошей физической подготовки. Работы выполняются в несколько этапов: создание эскиза или чертежа, закупка материалов и ковка.

По сути, разница между горячей и холодной ковкой заключается в технологических процессах обработки металла. Во-первых, это касается способа обработки. Во-вторых, для горячей ковки можно использовать практически любые металлические заготовки. Но для удобства принято использовать уже готовые пруты квадратного и круглого сечения. В-третьих, в художественной горячей ковке отсутствуют какие-либо рамки для элементов готового изделия. Конечно, можно придерживаться создания классических элементов ковки – завитков, лап, пик и прочего, но горячая ковка позволяет использовать весь потенциал воображения мастера, что раскрывает неограниченные возможности. Все изделия из металла ковки горячим способом создаются с помощью следующих технологий обработки металла: осадка, вытяжка, гибка, закручивание, разрубка, насечение рисунка и набивка рельефа.

Осадка применяется при ковке металла для увеличения поперечного сечения всей заготовки или её части. При ковке в зависимости от необходимости проводится полный или местный нагрев заготовки для осадки.

Вытяжка заключается в увеличении длины заготовки путем уменьшения её сечения. Это можно выполнять как путем нанесения ударов кувалдой или ручником, так и с помощью раскатки металла между валов на станке. В отличие от холодной ковки создание пик при помощи вытяжки требует точных и аккуратных ударов.

Гибка. Эта операция выполняется для придания заготовке загнутой формы. При этом следует учесть, что гибка толстых заготовок может повлечь их искажение и для придания первоначальной формы необходимо выполнить осадку. Для гибки заготовки применяют различные шпераки, рог наковальни, фасонные молотки и кондукторы.

Закручивание. Данная технология ковки подразумевает скручивание заготовки вдоль своей оси. Как и в холодной ковке, заготовку зажимают в тиски и проворачивают. Но в отличие от холодной ковки, можно нагревать заготовку локально, что дает возможность легко делать локальное закручивание.

Такие технологии ковки как разрубка, насечение рисунка и набивка рельефа применяются в художественной ковке с использованием зубил. Края горячих заготовок, в зависимости от проекта, рассекаются и закручиваются клещами. Также пока заготовка раскаленная, на её поверхности набивается различный узор.

При горячей ковке металла важно знать температурные режимы нагрева. Это поможет более качественно обрабатывать металл. Ковка черного металла выполняется при 800 – 1250 °C. Конечно, измерять градусником раскаленную заготовку будет невозможно и для определения температуры придется ориентироваться по её цвету. В приведенной ниже таблице указаны температуры и цвет заготовки из черных металлов.

 

Горячая ковка металла: видео-урок

Ковка металла своими руками – дело довольно увлекательное, требующее постоянного совершенствования. Это касается в первую очередь создания различных художественных и декоративных элементов. Тем, кто только начал заниматься ковкой, придется немало потрудиться, чтобы их работы имели идеальную форму и высокое качество.

Холодная ковка

Металл люди научились обрабатывать очень давно, и если долгое время практически единственным способом производства кованых изделий была горячая ковка, то в современном мире появилось такое понятие, как холодная ковка. Изделия из металла широко применяются в быту, поскольку они практичны, долговечны, красивы и используются в самых разных сферах деятельности. Кованые решетки, ограды, заборы защищают жилище и придают индивидуальность. Ковка для камина является неотъемлемой частью интерьеров загородных домов и усадеб. Кованые цветы и изделия декора из ковки во все времена считались оригинальным и дорогим подарком. Кованая мебель отлично смотрится как в саду, так и в помещении, на веранде, в общественных местах. Сложно представить городские парки и площади без красивых кованых скамеек, кованых фонарей, кованых кашпо под цветы.

Подробная информация от производителя оборудования для холодной ковки на странице Кузнечное оборудование для холодной ковки

Ковка – один из способов обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры.

Художественная ковка металла

Кованые узоры поражают воображение изящностью линий и разнообразием деталей. Любые стили легко воплотить в металле, потому что это податливый пластичный материал, способный приобретать любые формы. Изменение формы металлических деталей можно добиться посредством нагрева и обработки заготовки на наковальне при помощи молота. Кузнечное искусство высоко ценилось, а кузнечных дел мастера пользовались уважением. Сейчас не так много осталось истинных мастеров, готовых бережно сохранять секреты древнего ремесла. Все чаще на смену горячекованным дорогостоящим изделиям приходят аналоги, выполненные методом холодной ковки. Все дело в том, что изделия холодной ковки не требуют особых навыков, освоить холодную ковку под силу любому человеку, если у него есть творческая жилка.

Художественная ковка - изготовление кованых оград, кованых декоративных украшений, кованой мебели и других кованых изделий, обладающих свойствами художественных произведений. В лучших образцах художественной ковки громоздкие и тяжелые по своей сути металлические изделия порождают у зрителей иллюзию ажурной легкости.

Метод холодной ковки

Для изготовления простейшего кованого изделия методом холодной ковки потребуется металлопрокат – полоса или пруток, ручные станки для холодной ковки, сварочный аппарат, грунт и краска для защиты готового продукта. Работу можно выполнять в любом небольшом помещении, к примеру, в гараже или сарае. Каждая оснастка для холодной ковки позволяет выполнять один или несколько стандартных кованых элементов. Любой узор состоит из таких элементов. Перед тем, как приступить к работе, необходимо выбрать узор и сделать эскиз будущего кованого изделия. В некоторых случаях, чтобы усложнить конструкцию, можно дополнительно использовать готовые штампованные металлические элементы декора – кованые листья, гроздья винограда, балясины, цветы, шарики и т.д.

Гибка – операции ковки, горячей и холодной штамповки, посредством которых придаётся изогнутая форма всей заготовке или её части, осуществляется деформация заготовки по определенному контуру. В процессе гибки различные части заготовки деформируются по-разному: внешняя часть растягивается, а внутренняя сжимается.

Чтобы выполнить элемент холодной ковки, заготовку помещают в станок и посредством некоторого физического усилия придают ей необходимую форму, это может быть завиток, кручение, круг, полукруг, волна. Скрепить кованые элементы в единую композицию можно с помощью сварочного аппарата. Швы необходимо делать аккуратно, стараясь не испортить заготовку. Впоследствии швы шлифуют, чтобы сделать их незаметными. Изделие покрывают  грунтом и красят. Очень эффектно смотрится покраска с применение двух или нескольких цветов. К примеру, черный узор можно сочетать с золотистыми или серебристыми элементами декора. Методом холодной художественной ковки можно делать практически любые типы кованых изделий. Но в чем главное отличие холодной и горячей ковки?

Особенности холодной ковки

Холодная ковка металла - одна из разновидностей изготовления изделий, при которой предмет остается холодным, его обрабатывают молоточками и другими инструментами. Поскольку при холодной ковке металл не подвергается температурным воздействиям, она преобладает над остальными видами ковки.

Холодная ковка позволяет выполнять изделия быстро, на поток, причем легко можно получить абсолютно одинаковые элементы и изделия, которые будут идентичны друг другу. Дополнительно ускорить процесс работы можно с помощью автоматических станков для холодной ковки, которые чаще используют на крупных производствах для реализации масштабных проектов.

Горячая ковка - трудоемкий процесс, причем даже один кузнец не гарантирует, что сможет сделать абсолютно одинаковые кованые  элементы. Каждое изделие ковки уникально. Горячую ковку чаще применяют для изготовления оригинальных произведений искусства, которые можно продавать на аукционах или в коллекции истинных ценителей.

Изделия холодной ковки благодаря невысокой цене вполне вписывают в нишу ширпотреба, при этом смотрятся в большинстве случаев не хуже горячекованных изделий.

Холодная ковка металла как бизнес

Благодаря холодной ковке практически каждый может себе позволить кованый подсвечник или набор для камина, причем не просто купить, а сделать своими руками. Это может быть обычное хобби, когда изделия изготавливают в основном для личных нужд или в подарок друзьям и родным, или небольшой бизнес, который способен приносить стабильный доход. Минимум вложений - и вот вы уже владелец собственной студии, где рождаются великолепные кованые скульптуры, подставки под цветы, калитки и перила. Даже, если не хватает художественного таланта, чтобы создать узор, его можно посмотреть в журнале или книге, на фотографии или в саду у друга, а потом воплотить идею в жизнь, дополнив своей индивидуальностью. Тем и хороша ковка, что позволяет в полной мере проявить фантазию, не ограничивая воображение.

Холодная ковка своими руками: чертежи, станок, изделия, инструкция

Человеку, неравнодушному к кованым изделиям, можно только позавидовать. У него есть все необходимое для воплощения самых смелых проектов оформления. Приспособления для изготовления элементов холодной ковки можно приобрести в готовом виде или изготовить своими руками, но в том или ином случае, вы можете быть уверенны, что работать с ними будет удобно и просто. При этом большой физической силы не потребуется, все что нужно, это нажимать на нужные кнопки и поворачивать своевременно специальные рычаги.

Единственное, что нужно помнить, это то, что изготовление кованых изделий холодным способом требует соблюдения строгих правил и последовательности. Другими словами, холодная ковка — это поэтапный технологический процесс, при котором происходит деформация металлических заготовок, в зависимости от нужного проекта. Чтобы иметь большее представление об этой работе, необходимо разобраться, каких видов бывает ковка, как называются популярные кованые элементы и как выглядит изготовление кованых изделий своими руками.

Содержание статьи

Виды холодной ковки


При изготовлении металлических изделий можно выделить 7 видов холодной ковки. Это своего рода этапы создания элементов, которые нужно выполнять при работе с заготовками.

Всю работу необходимо проводить в соответствии с требованиями и правилами, в противном случае надеяться на получение красивого кованого изделия не стоит.

Самым главным этапом является ковка заготовок из металла. Это самый большой, ответственный, сложный и серьезный процесс, поэтому к нему нужно отнестись очень внимательно. Холодная ковка может быть нескольких видов:

  • Осадка — она выполняется под высоким давлением. Это нужно для того, чтобы увеличить заготовку по бокам, за счет уменьшения ее высоты.
  • Протяжка — этот этап выполняется путем нагревания металлической детали с последующей обработкой ее молотком. Это нужно для того, чтобы уменьшить площадь поперечного сечения за счет увеличения длины металлического прута.
  • Прошивка — этот этап подразумевает проделывание отверстий внутри заготовки. При выполнении такой работы можно получить отверстия разного диаметра и длины. Она бывает открытой и закрытой.

Осадка и протяжка делает структуру металлической заготовки более хрупкой, поэтому дальнейшая работа должна проводиться очень аккуратно, чтобы не допустить поломки той или иной части конструкции.

  • Штамповка — на этом этапе происходит пластичная деформация металла, что приводит к изменению формы или размера заготовки. Штамповка может быть объемной или листовой. При первом варианте работы выполняются под давлением. В этом случае деталь нагревается и подвергается прессованию до нужных размеров. Этот метод больше подходит для производственных масштабов, когда нужно изготовить большую партию одинаковых элементов. Листовая штамповка отличается от первого варианта тем, что детали производят из листового железа. Этот метод подходит для изготовления мелких или средних деталей, при этом они будут отличаться высоким качеством и прочностью.
  • Прессование — на этом этапе происходит повышение плотности металлической заготовки и изменение ее формы, за счет высокого давления. Прессование может быть прямым и обратным. При прямом способе происходит выдавливание металлических заготовок через различные отверстия, что приводит к получению различных прутьев, труб и профилей. При обратном прессовании металлические изделия располагают в специальном формуляре, при этом давление подается в обратном направлении.
  • Волочение — это процесс протягивания металла, только уже прессованного, через специальную матрицу. При этом способе обработки можно получить различные фасонные профиля, проволоку или тонкие трубы.
  • Прокатка — это заключительный этап обработки, при котором задействован закон силы трения. При трении специальных валиков о металлическую поверхность происходит деформация заготовки. Прокатка может быть нескольких видов, в зависимости от способа вращения валиков:
  • продольная — при которой вращение валиков происходит в разные стороны. Это приводит к постепенному обжиманию и удлинению металлической детали. Таким способом производится листовое и ленточное железо;
  • поперечная — при которой движение валиков происходит в одном направлении. Это приводит к деформации заготовки в поперечном направлении. Этим методом изготовлены цилиндрические шестеренки с накатными зубцами;
  • винтовая — при которой расположение валиков выполнено под углом друг к другу. В этом случае заготовка проходит одновременно два валика с поступательным и вращательным движением, что позволяет получить небольшой зазор, в который и попадает металл. Таким способом получают трубные заготовки, «гильзы».

Приспособления для холодной ковки


Изготовление кованых изделий холодным способом предусматривает использование нескольких приспособлений или станков. Как было сказано выше, их можно приобрести, или изготовить своими руками, но для начала, давайте разберемся, какие детали можно получить при помощи различных станков.

  • Улитка — такой механизм применяется в том случае, если металлической заготовке нужно придать спиралевидную форму. В большинстве случаев такой механизм крепят на стальную толстую плиту либо делают съемной. Сама плита должна быть достаточно прочной, а допустимая ее толщина не должна быть меньше 4 мм.

Для изделий, изготавливаемых своими руками, придется изготовить специальные шаблоны, которые позволяют создавать элементы различной формы и величины.

Как работать с механизмом улитка, можно посмотреть на предложенном видео:

  • Универсальный механизм — он позволяет выполнять несколько функций, резку, клепку и формирование металлических изделий. Кстати, такое устройство легко можно собрать своими руками, что в значительной степени сэкономит ваш бюджет.
  • Гнутик — такой механизм позволяет создать дуговую деформацию металлической детали. Но здесь нужно провести точные расчеты и замеры, чтобы не ошибиться с радиусом изгиба.
  • Твистер — механизм этого плана позволяет сгибать заготовку по продольной оси уже готового изделия. Принцип действия такого механизма заключается в том, чтобы изогнуть изделие, зажав его с одной и другой стороны. При этом вращающаяся рукоятка позволит произвести скручивание детали.
  • Волна — механизм такого плана позволяет получать волнообразные детали из металлических заготовок. На таком станке принято изготавливать решетки «Боярские» или «Волна».
  • Штамповый пресс — название говорит само за себя. Такой механизм позволяет наносить на металлические детали штампы с различными резными элементами. В арсенале каждого мастера должны быть несколько таких штампов, тогда и готовые изделия будут более разнообразными. Принцип его действия очень прост, под действием давления на металлических элементах остаются четкие отпечатки с шаблонов.
  • Механический узел — этот механизм позволяет изгибать металлические прутья в круг. При этом диаметр таких изделий может быть разным. Поэтому в арсенале мастеров такое приспособление незаменимо.

Холодная ковка своими руками, пошаговая инструкция и советы специалистов


Как это ни странно, но кованые изделия можно изготовить даже в домашних условиях. Конечно, они не будут столь вычурными, как элементы горячим способом изготовления, но в качестве декоративного оформления им нет равных. Все что вам нужно, это несколько приспособлений, описанных выше, материалы и самое главное, желание. Остальное — это соблюдение технологии.

Процесс изготовления состоит из нескольких этапов:

  • Первое, что вам нужно сделать, это нарисовать эскиз будущего изделия. Если вы только учитесь, попробуйте соорудить что-то элементарное, и только потом беритесь за большие объемы. Что касается эскиза, то на нем нужно отразить все нюансы будущей конструкции, рисунок, нужные детали и размеры. Здесь же продумайте, сможете ли вы выполнить задуманные элементы на вашем оборудовании? Каждый механизм предназначен для выполнения одной функции, но не всех сразу.
  • Второе, о чем нужно подумать, это как правильно рассчитать материал. Если вы задумали изготовить подставку для цветов из элементов холодной ковки, то нужно подготовить железную трубу и металлические полосы, а для ворот или забора перечень материалов будет намного шире.

Начиная работу, проверьте еще раз ваши расчеты, даже небольшая погрешность может испортить внешний вид готового изделия, не говоря уже о том, что оно может не подойти по размеру к задуманной композиции. Исправлять и подгонять готовые детали всегда сложнее, гораздо проще несколько раз все проверить.

  • Теперь можно приступать к изготовлению самих деталей. Для этого возьмите подходящий механизм и заготовку и выполните нужное количество кованых элементов.

После изготовления всех деталей можно начинать собирать задуманную композицию. Для крепления лучше использовать сварку, но и переусердствовать с ней не стоит, чтобы не повредить более мелкие элементы.

Финальным этапом будет обработка готового изделия, которая подразумевает шлифовку и покраску готовой композиции.

Желательно, чтобы покраске предшествовала грунтовка изделия, тогда оно вам прослужит очень долго.

Если вы взялись за изготовление кованых элементов холодным способом, то вы наверно изучили рынок цен и оценили ваши финансовые возможности. Если нет, то сначала обратите внимание на стоимость материалов, необходимого оборудования и способы обработки готового изделия. Но в любом случае изделие, изготовленное своими руками, стоит всех затрат. А снизить их можно на оборудовании, если изготовить его своими руками.

Похожие статьи

91 фото секретов и хитростей современных кузнецов

Архитекторы и дизайнеры часто в своей работе используют кованые элементы. Ажурные металлические решетки, закрывающие камины, или красивые балясины на лестнице смотрятся изысканно и благородно.

Если знать, как выполнить ковку, и научиться этому ремеслу, то можно самому создавать оригинальные изделия.

Такое занятие подходит для всех, кому по душе заниматься физической работой и кто готов познакомиться с технологией и особенностями выбора металла.

Содержимое обзора:

Что нужно знать о ковке?

Ковка представляет собой процесс обработки специальной заготовки. Ее цель — придать металлу требуемые размеры с формой. Различают горячую ковку и холодную.

Мастеру нужно познакомиться с обеими разновидностями, чтобы знать достоинства и недостатки каждой.

Горячий метод ковки

При горячем способе металлическую заготовку сильно нагревают. В результате металл становится пластичным. Горячая ковка придает заготовке нужные габариты и желаемую форму. Мастеру доступны разнообразные варианты работ.

У нагрева металлической заготовки имеются и свои минусы. Прежде всего, необходимо обустроить специальное помещение. Потребуется купить кузнечный горн, для которого придется покупать топливо.

Необходимо соблюдать правила пожарной безопасности, важно, чтобы мастер знал, как работать с огнем.

Имея представление о температурных режимах, используемых в процессе ковки, без труда можно выбрать нужный вид ковки.

Холодный метод ковки

Холодная ковка – это трудозатратный процесс. Чтобы добиться от металлической заготовки той формы, которая требуется, ее изгибают, опрессовывают и сваривают. Техника выполнения немного проще по сравнению с горячим способом.

Для мастерской не требуется много места, а для ее обустройства не понадобится приобретать специальный горн, достаточно купить станок для ковки.

Процесс изготовления изделия предполагает работу с заготовками-полуфабрикатами. Если была допущена ошибка, то исправить ее невозможно.

Выбираем металл

Для ручной ковки подходят металлы, обладающие определенными свойствами. Чем пластичнее металл, тем легче изменить его форму. Однако пластичность неразрывно связана с прочностью.

Увеличение показателя одной характеристики неизбежно влечет за собой уменьшение другой. Покупая заготовку, мастер должен точно знать, какой у нее состав.

Декоративные элементы ковки мастера делают из меди, стали, дюралюминия или латуни. Кроме того, могут также использоваться сплавы. Информацию о металлах, которые легко поддаются ковке, можно найти в Марочнике Стали и Сплавов.

Какие для ковки нужны инструменты?

Инвентарь варьируется в зависимости от способа ковки. Кузнечный горн с наковальней, молоты с клещами понадобятся для горячей ковки.

Для холодного способа нужен инструмент «Гнутик», позволяющий изгибать заготовку под углом, и станок «Улитка» для ковки, который можно сделать своими руками. Последний станок позволяет создавать элементы декора с формой в виде спирали.

Обратите внимание!

Кроме базовых инструментов для холодного способа могут дополнительно использоваться «Фонарик», «Волна», «Твистер», станок для колец и другие.

Современный рынок предлагает промышленные станки, предназначенные для выполнения технологических операций. На фото ковки можно видеть изделие, сделанное на станке «Мастер 2» от компании MAH.

Ручная ковка

Чтобы заготовка приобрела нужную форму, мастер должен применять в своей работе разные приемы и методы. Понадобится приобрести различные инструменты и овладеть разными технологиями.

Холодный способ ковки не требует от мастера приложения особых усилий. В работе выделяются следующие этапы:

  • создание чертежа или выполнение эскиза декоративного элемента;
  • закупка заготовок;
  • процесс ковки.

Сегодня чертеж можно сделать с помощью компьютерной программы самостоятельно или заказать профессионалам. Проект позволит до начала работы вычислить, сколько нужно приобрести металлических заготовок.

Обратите внимание!

Основные кованые элементы представлены следующими группами:

  • Лапки. Концу металлического прута придается определенная форма.
  • Завитки. Концы прута могут быть загнуты в одну или две стороны.
  • Кольца. Элементы декора изготавливаются из прутьев с квадратным или круглым сечением.
  • Торсион. Для него характерно винтовое скручивание по оси.

Используются 3 общепринятые технологии: вытяжка, гибка и закручивание.

  • Вытяжка позволяет увеличивать длину металлической заготовки, уменьшая значение ее сечения.
  • Гибка дает возможность загибать любую часть заготовки под углом.
  • Закручивание – технология, при которой заготовку скручивают по оси. Для закручивания используется станок «Твистер».

Все элементы собираются вместе и закрепляются с помощью сварки. Эти операции выполняются на специальном столе. Самодельная ковка холодным способом не требует особых навыков.

Фото ковки своими руками

Обратите внимание!


Сравнение холодной штамповки и горячей штамповки - соображения, преимущества и недостатки

Производственный процесс холодной штамповки

Преимущества холодной штамповки

Недостатки холодной штамповки

Производственный процесс горячей штамповки

Преимущества горячей штамповки

Недостатки горячей штамповки

Фактор затрат

Экономическая эффективность холодной штамповки

Экономическая эффективность горячей штамповки

Основное различие между холодной и горячей штамповкой

Ковка - это производственный процесс, во время которого твердофазной металлической заготовке формируют путем приложения к ней сжимающих усилий. В зависимости от температуры, при которой она выполняется, ковка классифицируется на « горячая », « теплая » и « холодная ». Машины, используемые для сжатия и деформации материала на высокопрочные детали, можно разделить на следующие категории:

  • Ковочные машины с вращательными движениями: продольные и радиальные прокатные станы
  • Комбинация прессов с поступательным и вращательным движением: орбитальная ковка и флопрядение
Структура зерна кованых деталей

Важно отметить, что процесс изготовления поковок полностью отличается от процесса литья , когда расплавленный материал заливается в форму.Еще одно существенное отличие от других методов производства, таких как литье и механическая обработка, заключается в том, что ковка улучшает механические свойства материала, улучшая его зернистую структуру, обеспечивая хорошую текучесть зерна и делая его более жестким и прочным.

Производственный процесс холодной штамповки

Производственный процесс холодной штамповки осуществляется при комнатной температуре. Заготовку сжимают между двумя штампами до тех пор, пока она не примет их форму. Чтобы получить законченный, готовый к установке компонент, технология включает в себя прокатку, вытяжку, прессование, прядение, выдавливание и высадку.Экструзия методом холодной штамповки является одним из наиболее распространенных методов производства, широко используемых при производстве автомобильных компонентов .

Холоднокованые детали

Преимущества холодной штамповки

Производители могут предпочесть холодную штамповку горячей; с детали холодной ковки практически не требуют отделочных работ. Поскольку все прутки перед ковкой отжигаются, нет необходимости во вторичной термообработке перед механической обработкой. Еще одно существенное преимущество - это экономия материала, достигаемая за счет почти чистой формы. Начальный вес заготовки равен окончательному весу холоднокованой детали. Холоднокованые детали обеспечивают хороший уровень достижимой точности размеров и отличное качество поверхности.

Экономических преимуществ в сочетании с высокой производительностью и длительным сроком службы штампа более чем достаточно, чтобы убедить многих производителей в том, что холодная штамповка является для них лучшим вариантом.

Недостатки холодной штамповки

В зависимости от требований производителя некоторые характеристики холодной штамповки могут оказаться недостатками; е.г. Только простые формы в больших объемах могут быть сформированы. Достижимые уровни деформации и степень деформации намного более ограничены по сравнению с штамповкой. Поэтому, если заказчик ищет конкретный компонент, изготовленный по индивидуальному заказу, холодная штамповка не будет лучшей альтернативой.

Вторым более существенным недостатком является то, что холоднокатаные металлы менее пластичны, что делает их непригодными для определенных конфигураций. Кроме того, из-за зернистой структуры, придающей материалу прочность, могут возникать остаточные напряжения.

Важно отметить, что экструзия методом холодной штамповки, например, требует также термической обработки для устранения возможных трещин, затвердевания трещин или стропил.

Как следствие вышеизложенного, холодная ковка не может использоваться для всех марок сталей, особенно для тех, которые имеют низкую пластичность или чувствительность к деформационному упрочнению. Например, низколегированная сталь с содержанием углерода более 0,05% не подходит для холодной ковки.

Производственный процесс горячей штамповки

Производственный процесс горячей штамповки выполняется при экстремально высоких температурах (до 1150 ° C для стали, от 360 до 520 ° C для сплавов, от 700 до 800 ° C для медных сплавов). Эта температура необходима для того, чтобы избежать деформационного упрочнения металла при деформации. Штамповка - это наиболее распространенный производственный процесс горячей штамповки, при котором материал сжимается в прессе между инструментом и поверхностью штампа.

Горячие кованые детали

Преимущества горячей штамповки

Высокая температура во время горячей штамповки обеспечивает максимально возможный уровень деформации материала и доступ к сложной трехмерной геометрии.Компоненты, изготовленные методом горячей ковки, обладают повышенной пластичностью, что делает их желательными для многих конфигураций. Кроме того, горячая ковка как метод более гибкая, чем холодная ковка, поскольку детали можно изготавливать по индивидуальному заказу.

Превосходное качество поверхности позволяет выполнять широкий спектр отделочных работ, таких как полировка, нанесение покрытий или окраска, в соответствии с конкретными потребностями клиентов. Материалы для горячей штамповки доступны во всем мире, что положительно сказывается на их окончательной цене.

Недостатки горячей штамповки

Свойства горячекатаных металлов достигаются последующей термообработкой, при которой материал закаливается до 1000 ° C, а затем возвращается к 500 ° C.Это требует дополнительных затрат, которых можно избежать при использовании холодной ковки (за исключением некоторых случаев, таких как размягчение, отжиг или релаксация).

Менее точные допуски на размер - еще один возможный недостаток горячекованных компонентов по сравнению с холодноковаными. Процесс охлаждения также следует проводить в особых условиях; в противном случае существует опасность деформации. Кроме того, зернистая структура кованых металлов может различаться, и всегда существует возможность реакции между атмосферой и заготовкой.

Фактор затрат

Производственный процесс - сложный процесс, на который могут влиять многие факторы, такие как поставщики, оборудование, стили управления, спрос клиентов и т. Д. Чем интенсивнее процесс, тем больше вероятность нарушения процесса и изменения окончательной цены. . Однако есть 4 важных фактора, которые определяют окончательную цену кованого компонента. Это:

  1. Количество использованного материала;
  2. Затраты на ковку, такие как электричество, инвестиции, инструменты и т. Д .;
  3. Термическая обработка после ковки;
  4. Дополнительные операции, такие как дробеструйная обработка или контроль качества.

Экономическая эффективность холодной штамповки

Оптимизация затрат при холодной штамповке начинается с сырья. При необходимости его можно приобрести напрямую, с включенным отжигом и пилингом, что делает заготовки готовыми к процессу. Поскольку количество сырья для холодной ковки ограничено, они, следовательно, более дороги. Чтобы свести к минимуму производственные затраты, для небольших деталей предпочтительна проволока для холодной высадки.

Для достижения максимальной рентабельности сам производственный процесс должен управляться с использованием отличных ноу-хау всех задействованных инструментов и методов. Например, большие партии холодных экструдированных компонентов производятся на высокоскоростных механических прессах, а сложные детали и небольшие серии - на гидравлических.

Эффективная система смазки имеет решающее значение для успешного применения любой холодной штамповки. Все детали должны иметь цинк-фосфатное или полимерное покрытие. На многопозиционных прессах требуется дополнительная смазка специальным кузнечным маслом. Хорошая система смазки гарантирует высокое качество готовой детали и исключает дополнительные расходы на возможные поломки во время процесса.

Экономическая эффективность горячей штамповки

Минимизация затрат на электроэнергию при горячей штамповке - постоянная забота каждого производителя. Их можно оптимизировать, используя индуктор и заготовку с соответствующими диаметрами и установив гибкую многоступенчатую систему нагрева.

Автоматизация всех задействованных кузнечных прессов важна для рентабельности производственного процесса горячей штамповки, особенно для отраслей, требующих больших объемов производства, таких как автомобилестроение.

Все применяемые инструменты должны быть оптимизированы под следующие инновационные технологии:

Металлургия: консолидированный вакуум, порошковая металлургия
Перезагрузка
Термическая обработка
Обработка поверхности: азотирование, цементация и дуплексная обработка

Основное различие между горячей и холодной штамповкой

Производственный процесс холодной штамповки увеличивает прочность металла за счет деформационного упрочнения при комнатной температуре. Напротив, процесс горячей штамповки предохраняет материалы от деформационного упрочнения при высокой температуре, что приводит к оптимальному пределу текучести, низкой твердости и высокой пластичности.

Наконец, производитель предпочел бы один процесс другому по экономическим, а не качественным причинам. Решение основывается на требуемых функциях желаемого компонента, отрасли, а также на том, массовое ли это производство или небольшой объем индивидуальных деталей.

Setforge обеспечивает холодную , теплую и горячую штамповку или комбинацию различных процессов для удовлетворения различных требований клиентов, причем оба процесса выполняются в отличных условиях с использованием современного оборудования для достижения идеальных результатов.Мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами, чтобы понять их конкретные потребности и найти наилучшее решение.

Сравнение холодной штамповки и горячей штамповки - соображения, преимущества и недостатки

Производственный процесс холодной штамповки

Преимущества холодной штамповки

Недостатки холодной штамповки

Производственный процесс горячей штамповки

Преимущества горячей штамповки

Недостатки горячей штамповки

Фактор затрат

Экономическая эффективность холодной штамповки

Экономическая эффективность горячей штамповки

Основное различие между холодной и горячей штамповкой

Ковка - это производственный процесс, во время которого твердофазной металлической заготовке формируют путем приложения к ней сжимающих усилий. В зависимости от температуры, при которой она выполняется, ковка классифицируется на « горячая », « теплая » и « холодная ». Машины, используемые для сжатия и деформации материала на высокопрочные детали, можно разделить на следующие категории:

  • Ковочные машины с вращательными движениями: продольные и радиальные прокатные станы
  • Комбинация прессов с поступательным и вращательным движением: орбитальная ковка и флопрядение
Структура зерна кованых деталей

Важно отметить, что процесс изготовления поковок полностью отличается от процесса литья , когда расплавленный материал заливается в форму.Еще одно существенное отличие от других методов производства, таких как литье и механическая обработка, заключается в том, что ковка улучшает механические свойства материала, улучшая его зернистую структуру, обеспечивая хорошую текучесть зерна и делая его более жестким и прочным.

Производственный процесс холодной штамповки

Производственный процесс холодной штамповки осуществляется при комнатной температуре. Заготовку сжимают между двумя штампами до тех пор, пока она не примет их форму. Чтобы получить законченный, готовый к установке компонент, технология включает в себя прокатку, вытяжку, прессование, прядение, выдавливание и высадку.Экструзия методом холодной штамповки является одним из наиболее распространенных методов производства, широко используемых при производстве автомобильных компонентов .

Холоднокованые детали

Преимущества холодной штамповки

Производители могут предпочесть холодную штамповку горячей; с детали холодной ковки практически не требуют отделочных работ. Поскольку все прутки перед ковкой отжигаются, нет необходимости во вторичной термообработке перед механической обработкой. Еще одно существенное преимущество - это экономия материала, достигаемая за счет почти чистой формы. Начальный вес заготовки равен окончательному весу холоднокованой детали. Холоднокованые детали обеспечивают хороший уровень достижимой точности размеров и отличное качество поверхности.

Экономических преимуществ в сочетании с высокой производительностью и длительным сроком службы штампа более чем достаточно, чтобы убедить многих производителей в том, что холодная штамповка является для них лучшим вариантом.

Недостатки холодной штамповки

В зависимости от требований производителя некоторые характеристики холодной штамповки могут оказаться недостатками; е.г. Только простые формы в больших объемах могут быть сформированы. Достижимые уровни деформации и степень деформации намного более ограничены по сравнению с штамповкой. Поэтому, если заказчик ищет конкретный компонент, изготовленный по индивидуальному заказу, холодная штамповка не будет лучшей альтернативой.

Вторым более существенным недостатком является то, что холоднокатаные металлы менее пластичны, что делает их непригодными для определенных конфигураций. Кроме того, из-за зернистой структуры, придающей материалу прочность, могут возникать остаточные напряжения.

Важно отметить, что экструзия методом холодной штамповки, например, требует также термической обработки для устранения возможных трещин, затвердевания трещин или стропил.

Как следствие вышеизложенного, холодная ковка не может использоваться для всех марок сталей, особенно для тех, которые имеют низкую пластичность или чувствительность к деформационному упрочнению. Например, низколегированная сталь с содержанием углерода более 0,05% не подходит для холодной ковки.

Производственный процесс горячей штамповки

Производственный процесс горячей штамповки выполняется при экстремально высоких температурах (до 1150 ° C для стали, от 360 до 520 ° C для сплавов, от 700 до 800 ° C для медных сплавов). Эта температура необходима для того, чтобы избежать деформационного упрочнения металла при деформации. Штамповка - это наиболее распространенный производственный процесс горячей штамповки, при котором материал сжимается в прессе между инструментом и поверхностью штампа.

Горячие кованые детали

Преимущества горячей штамповки

Высокая температура во время горячей штамповки обеспечивает максимально возможный уровень деформации материала и доступ к сложной трехмерной геометрии.Компоненты, изготовленные методом горячей ковки, обладают повышенной пластичностью, что делает их желательными для многих конфигураций. Кроме того, горячая ковка как метод более гибкая, чем холодная ковка, поскольку детали можно изготавливать по индивидуальному заказу.

Превосходное качество поверхности позволяет выполнять широкий спектр отделочных работ, таких как полировка, нанесение покрытий или окраска, в соответствии с конкретными потребностями клиентов. Материалы для горячей штамповки доступны во всем мире, что положительно сказывается на их окончательной цене.

Недостатки горячей штамповки

Свойства горячекатаных металлов достигаются последующей термообработкой, при которой материал закаливается до 1000 ° C, а затем возвращается к 500 ° C.Это требует дополнительных затрат, которых можно избежать при использовании холодной ковки (за исключением некоторых случаев, таких как размягчение, отжиг или релаксация).

Менее точные допуски на размер - еще один возможный недостаток горячекованных компонентов по сравнению с холодноковаными. Процесс охлаждения также следует проводить в особых условиях; в противном случае существует опасность деформации. Кроме того, зернистая структура кованых металлов может различаться, и всегда существует возможность реакции между атмосферой и заготовкой.

Фактор затрат

Производственный процесс - сложный процесс, на который могут влиять многие факторы, такие как поставщики, оборудование, стили управления, спрос клиентов и т. Д. Чем интенсивнее процесс, тем больше вероятность нарушения процесса и изменения окончательной цены. . Однако есть 4 важных фактора, которые определяют окончательную цену кованого компонента. Это:

  1. Количество использованного материала;
  2. Затраты на ковку, такие как электричество, инвестиции, инструменты и т. Д .;
  3. Термическая обработка после ковки;
  4. Дополнительные операции, такие как дробеструйная обработка или контроль качества.

Экономическая эффективность холодной штамповки

Оптимизация затрат при холодной штамповке начинается с сырья. При необходимости его можно приобрести напрямую, с включенным отжигом и пилингом, что делает заготовки готовыми к процессу. Поскольку количество сырья для холодной ковки ограничено, они, следовательно, более дороги. Чтобы свести к минимуму производственные затраты, для небольших деталей предпочтительна проволока для холодной высадки.

Для достижения максимальной рентабельности сам производственный процесс должен управляться с использованием отличных ноу-хау всех задействованных инструментов и методов. Например, большие партии холодных экструдированных компонентов производятся на высокоскоростных механических прессах, а сложные детали и небольшие серии - на гидравлических.

Эффективная система смазки имеет решающее значение для успешного применения любой холодной штамповки. Все детали должны иметь цинк-фосфатное или полимерное покрытие. На многопозиционных прессах требуется дополнительная смазка специальным кузнечным маслом. Хорошая система смазки гарантирует высокое качество готовой детали и исключает дополнительные расходы на возможные поломки во время процесса.

Экономическая эффективность горячей штамповки

Минимизация затрат на электроэнергию при горячей штамповке - постоянная забота каждого производителя. Их можно оптимизировать, используя индуктор и заготовку с соответствующими диаметрами и установив гибкую многоступенчатую систему нагрева.

Автоматизация всех задействованных кузнечных прессов важна для рентабельности производственного процесса горячей штамповки, особенно в отраслях, требующих больших объемов производства, например, в автомобилестроении.

Все применяемые инструменты должны быть оптимизированы под следующие инновационные технологии:

Металлургия: консолидированный вакуум, порошковая металлургия
Перезагрузка
Термическая обработка
Обработка поверхности: азотирование, цементация и дуплексная обработка

Основное различие между горячей и холодной штамповкой

Производственный процесс холодной штамповки увеличивает прочность металла за счет деформационного упрочнения при комнатной температуре. Напротив, процесс горячей штамповки предохраняет материалы от деформационного упрочнения при высокой температуре, что приводит к оптимальному пределу текучести, низкой твердости и высокой пластичности.

Наконец, производитель предпочел бы один процесс другому по экономическим, а не качественным причинам. Решение основывается на требуемых функциях желаемого компонента, отрасли, а также на том, массовое ли это производство или небольшой объем индивидуальных деталей.

Setforge обеспечивает холодной , горячей и горячей штамповки или комбинацию различных процессов для удовлетворения различных требований клиентов, причем оба процесса выполняются в отличных условиях с использованием современного оборудования для достижения идеальных результатов.Мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами, чтобы понять их конкретные потребности и найти наилучшее решение.

Руководство по типам ковки - холодная штамповка и горячая штамповка

Горячая штамповка и холодная штамповка - это два разных процесса обработки металлов давлением, дающие схожие результаты. Ковка - это процесс деформации металла до заданной формы с использованием определенных инструментов и оборудования. Деформация выполняется с использованием процессов горячей, холодной или даже горячей ковки. В конечном итоге производитель будет рассматривать ряд критериев, прежде чем выбрать, какой тип ковки лучше всего подходит для конкретного применения. Ковка используется там, где расположение зернистой структуры придает детали свойства направленности, выравнивая зерно так, чтобы оно выдерживало самое высокое напряжение, с которым может столкнуться деталь. Для сравнения: литье и механическая обработка обычно имеют меньший контроль над структурой зерен.

Процессы ковки

Ковка определяется как формовка или деформирование металла в твердом состоянии. Большая часть ковки осуществляется в процессе осадки, когда молот или плунжер движутся горизонтально, чтобы прижаться к концу стержня или стержня, чтобы расшириться и изменить форму конца.Деталь обычно проходит через последовательные станции, прежде чем достигнет своей окончательной формы. Таким образом, высокопрочные болты имеют «холодную головку». Клапаны двигателя также сформированы высаженной поковкой.

При ковке методом капельной ковки деталь забивается в штамп по форме готовых деталей, что очень похоже на кузнечную ковку с открытым штампом, когда металл забивается молотком по наковальне для придания желаемой формы. Различают ковку в открытых и закрытых штампах. При открытой штамповке металл никогда полностью не ограничивается штампом.В закрытой штампе или штампе ковка металла ограничивается между половинами штампа. Повторяющиеся удары молотка по матрице заставляют металл принимать форму матрицы, и в конечном итоге половинки матрицы встречаются. Энергия для молота может подаваться паром или пневматически, механически или гидравлически. При истинной ковке с падением только сила тяжести толкает молот вниз, но многие системы используют усилитель мощности в сочетании с силой тяжести. Молоток наносит серию ударов с относительно высокой скоростью и небольшой силой, чтобы закрыть матрицу.

При ковке на прессе высокое давление заменяется высокой скоростью, и половины штампа закрываются за один ход, обычно обеспечиваемый силовым винтом или гидравлическими цилиндрами. Молотковая ковка часто используется для производства небольших объемов деталей, в то время как ковка на прессе обычно предназначена для больших тиражей и автоматизации. Медленное применение ковки на прессе имеет тенденцию обрабатывать внутреннюю часть детали лучше, чем удар молотком, и часто применяется к большим высококачественным деталям (например, титановым переборкам самолетов).Другие специализированные методы ковки различаются по этим основным темам: обоймы подшипников и большие зубчатые колеса изготавливаются с помощью процесса, называемого, например, ковкой катаного кольца, в результате которого производятся бесшовные круглые детали.

Горячая штамповка

При горячей штамповке кусок металла должен быть значительно нагрет. Средняя температура ковки, необходимая для горячей штамповки различных металлов:

Во время горячей ковки заготовку или блюм нагревают либо индуктивно, либо в кузнечной печи или печи до температуры выше точки рекристаллизации металла.Этот вид экстремального нагрева необходим для предотвращения деформационного упрочнения металла во время деформации. Поскольку металл находится в пластичном состоянии, можно изготавливать довольно сложные формы. Металл остается пластичным и податливым.

Для ковки некоторых металлов, таких как суперсплавы, используется метод горячей ковки, называемый изотермической ковкой. Здесь штамп нагревается примерно до температуры заготовки, чтобы избежать охлаждения поверхности детали во время ковки. Ковка также иногда выполняется в контролируемой атмосфере, чтобы минимизировать образование накипи.

Традиционно производители выбирают горячую штамповку для изготовления деталей, поскольку она позволяет деформировать материал в его пластическом состоянии, при котором с металлом легче работать. Горячая ковка также рекомендуется для деформации металла с высоким коэффициентом деформируемости - мерой того, какой степени деформации металл может подвергнуться без развития дефектов. Другие рекомендации по горячей штамповке включают:

  • Производство отдельных деталей
  • Точность от низкой до средней
  • Низкие напряжения или низкое деформационное упрочнение
  • Гомогенизированная зернистая структура
  • Повышенная пластичность
  • Устранение химических несоответствий и пористости

К числу возможных недостатков горячей штамповки можно отнести:

  • Меньшие допуски
  • Возможное коробление материала в процессе охлаждения
  • Различная структура зерна металла
  • Возможные реакции между окружающей атмосферой и металлом (образование накипи)

Холодная штамповка (или холодная штамповка)

Холодная штамповка деформирует металл, когда он находится ниже точки рекристаллизации. Холодная ковка несколько увеличивает предел прочности на разрыв и существенно снижает пластичность. Холодная ковка обычно происходит при комнатной температуре. Самыми распространенными металлами при холодной ковке обычно являются стандартные стали или углеродистые легированные стали. Холодная штамповка обычно представляет собой процесс с закрытой штамповкой.

Холодная ковка обычно предпочтительна, когда металл уже представляет собой мягкий металл, например алюминий. Этот процесс обычно менее затратен, чем горячая ковка, и конечный продукт требует небольших отделочных работ, если они вообще требуются.Иногда при холодной штамповке металла до желаемой формы его подвергают термообработке для снятия остаточных поверхностных напряжений. Из-за улучшений, которые холодная ковка вносит в прочность металла, иногда могут использоваться материалы меньших сортов для производства обслуживаемых деталей, которые нельзя изготовить из того же материала путем механической обработки или горячей штамповки.

Производители могут предпочесть холодную ковку горячей ковке по ряду причин - поскольку холодные кованые детали требуют очень мало или совсем не требуют отделочной обработки, этот этап процесса изготовления часто является необязательным, что позволяет сэкономить деньги.Холодная ковка также менее подвержена проблемам загрязнения, а конечный компонент имеет лучшую общую поверхность. Другие преимущества холодной ковки:

  • Проще придать свойства направленности
  • Повышенная воспроизводимость
  • Повышенный контроль размеров
  • Выдерживает высокие нагрузки и высокие нагрузки на матрицу
  • Производит детали формы нетто или почти нетто формы

Некоторые возможные недостатки включают:

  • Металлические поверхности должны быть чистыми и свободными от окалины до начала ковки
  • Металл менее пластичный
  • Возможны остаточные напряжения
  • Требуется более тяжелое и мощное оборудование
  • Требуется более прочный инструмент

Теплая поковка

Теплая штамповка проводится при температуре ниже температуры рекристаллизации, но выше комнатной температуры, чтобы преодолеть недостатки и получить преимущества как горячей, так и холодной штамповки. Образование окалины представляет меньшую проблему, и допуски могут быть соблюдены ближе, чем при горячей штамповке. Затраты на инструмент меньше, и для изготовления требуются меньшие усилия по сравнению с холодной штамповкой. Уменьшается деформационное упрочнение и улучшается пластичность по сравнению с холодной обработкой.

Приложения

В автомобильной промышленности ковка используется для изготовления компонентов подвески, таких как натяжные рычаги и шпиндели колес, а также компонентов трансмиссии, таких как шатуны и шестерни трансмиссии.Поковки часто используются для штоков, корпусов и фланцев трубопроводных клапанов, иногда из медного сплава для повышения коррозионной стойкости. Ручные инструменты, такие как гаечные ключи, обычно кованые, как и многие детали для тросов, такие как розетки и талрепы. Поковки широко используются в судостроении, авиакосмических компонентах, сельскохозяйственной технике и внедорожной технике. В компонентах электропередачи, таких как зажимы подвески и крышки опор, используются поковки из медного сплава для повышения устойчивости к атмосферным воздействиям.

Ковочные стали, используемые для осей, шатунов, пальцев и т. Д., Обычно содержат 0,30–0,40% углерода для повышения формуемости. Термическая обработка после ковки позволяет деталям развивать лучшие механические свойства, чем у низкоуглеродистой стали. В тяжелых коленчатых валах и высокопрочных зубчатых передачах иногда повышают содержание углерода до 0,50% с добавлением других легирующих элементов для улучшения прокаливаемости.

Сводка

В этой статье представлено краткое обсуждение горячей и холодной штамповки.Для получения дополнительной информации о других продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах. Дополнительную информацию о процессах ковки можно найти на сайте Ассоциации кузнечной промышленности.

Прочие изделия из металла

Прочие «виды» статей

Больше от Custom Manufacturing & Fabricating

Что это? Преимущества, Процесс, Горячие и холодные, Типы, Соображения

Введение

Это наиболее полное руководство по холодной ковке, доступное в Интернете.

В этой статье рассматриваются следующие темы:

  • Что такое холодная ковка и как она работает
  • Преимущества и недостатки холодной штамповки
  • Сравнение горячей штамповки и холодной штамповки
  • Металлы и оборудование / машины бывшие в употреблении
  • Холодная штамповка
  • И многое другое...
Холоднокованная деталь (с сайта ferralloy.com)

Глава первая - Что такое холодная штамповка и как она работает?

Холодная ковка - это процесс формовки и производства металла, при котором пруток металла вставляется в матрицу, а затем сжимается второй закрытой матрицей, что выполняется при комнатной температуре или ниже температуры рекристаллизации металла, чтобы сформировать металл в форму. желаемая форма или конфигурация.Холодная штамповка - это эффективный и экономичный процесс деформирования металла, позволяющий производить большие объемы деталей по низкой цене. Ковка выполняется тремя способами с разными температурами - холодной, теплой или горячей - с использованием молотков, штампов и прессов для придания формы, сжатия, деформации и прокатки металлов. Его не следует путать с механической обработкой или литьем, поскольку конечный результат ковки - более прочный и качественный продукт.

В отличие от горячей или горячей штамповки, холодная штамповка формирует и деформирует пруток при комнатной температуре с использованием локализованного сжимающего усилия.Заготовки измельчаются, забиваются молотком и сгибаются в штампы, которые имеют форму конечной детали. В зависимости от требований к конструкции детали заготовка может проходить через несколько штампов или подвергаться ударам несколько раз подряд для достижения правильной формы.

Готовые изделия из холодной штамповки имеют идеальную поверхность и улучшенную стабильность размеров, как это видно на изображении ниже. Различные процессы повышают прочность и долговечность заготовки, позволяя производить долговечные изделия или детали.

Образец холодной ковки
(изображение Gestión de Compras)

Низкая стоимость холодной штамповки обусловлена ​​сокращением трудозатрат и отказом от вторичной обработки. Детали производятся быстро и эффективно со скоростью до 1000 штук в час, что снижает удельную стоимость. Производство просто заключается в том, чтобы вставить металлическую деталь и позволить машинам быстро и экономично выполнить работу.

Как работает холодная ковка

Шаг 1: Смазка

- Перед ковкой заготовку обрабатывают смазкой, чтобы предотвратить ее прилипание к матрице и сохранить ее прохладной во время процесса формовки, поскольку при деформации могут возникать температуры от 250 ° до 450 °.

Шаг 2: Установка металлической детали

- Металлическая деталь помещается на матрицу, имеющую форму последней детали. Матрица может иметь две секции, одна из которых прикреплена к молотку, а другая - под заготовкой. Молоток - это верхняя часть и ударный механизм, создающий силу для деформации металлической детали.

Шаг 3: Ход

- Удар по заготовке или ход может производиться тремя механизмами - гидравлическим, пневматическим или механическим.Каждый из этих методов направляет вал с молотком на нем с большой силой вниз на заготовку для создания желаемой формы. Это происходит с точностью до миллисекунд. В некоторых случаях молоток может потребоваться несколько раз подряд для получения точного контура и формы.

Шаг 4: Вспышка

- Вспышка - это лишний металл вокруг матрицы или набора штампов. Он выступает из тела поковки в виде тонкой пластины в месте стыка штампов и удаляется во время обрезки.Вспышка ограничивает поток металла, обеспечивая идеальное впечатление. Наличие вспышки необходимо для того, чтобы металл полностью заполнил матрицу.

Flash
(от slideshare.net/RoxLiberato)
Шаг 5: Удаление детали

- Метод удаления детали зависит от типа процесса. Большинство современных производителей используют автоматику для удаления детали конвейером или рукой робота. Это еще одна мера экономии, которая устраняет необходимость в транспортировке материалов.

Удаление детали
(с сайта slideshare.net/RoxLiberato)
Шаг 6: После формирования

- Как и в случае с другими частями процесса, это может принимать разные формы. Для деталей, требующих одного штампа и одного хода, деталь обрезается и отправляется на отгрузку. В случае деталей, которые имеют несколько граней, они перемещаются в другие процессы штамповки для добавления элементов. Перемещение штампа от станции к станции обычно автоматизировано. С более крупными деталями используются другие механизированные методы, которые могут включать подъемник, вилочный погрузчик или кран.

Глава вторая - Преимущества холодной ковки

В этой главе подробно обсуждается шесть основных преимуществ холодной кромки. В их числе:

  • Рентабельность
  • Более быстрое производство
  • Экологичность
  • Превосходная производительность продукта
  • Высокая производительность
  • Большой выбор металлов

Приведенная ниже информация описывает некоторые преимущества холодной ковки и причины ее широкого использования.В третьей главе сравниваются холодная и горячая штамповка, а также преимущества каждой из них.

Рентабельность:

Холодная штамповка - это низкая стоимость за счет трех факторов - предварительной обработки, температуры и чистовой обработки. В других методах формовки металла заготовка должна подвергаться некоторой форме предварительной обработки, такой как нагрев. Печи, обжиговые печи или электричество обычно используются для повышения температуры металла выше точки его рекристаллизации. Они дороги в обслуживании, производят загрязняющие вещества и требуют много времени.

При холодной штамповке после обработки заготовка становится законченной и требует минимальной обработки, что снижает затраты на рабочую силу.

Холодная штамповка позволяет экономить до 70% производственных затрат, так как очень мало отходов и отходов.

Более быстрое производство:

Холодная штамповка - это простой процесс, при котором заготовка помещается непосредственно в кузнечный станок для мгновенного изготовления готовой детали.Современные производители используют автоматику для загрузки заготовки и снятия ее с пресса. Как вы можете видеть на этом видео, металл загружается в станок, обрабатывается и перемещается дальше. Время между входом и окончанием составляет менее секунды.

Экологичность:

Основная причина, по которой холодная ковка является экологически чистой, заключается в устранении потребности в тепле, поскольку дым и дым из печей вызывают значительные выбросы углерода. Это также снижает стоимость, поскольку производителям не нужно устанавливать оборудование для фильтрации и очистки воздуха.

Превосходные характеристики продукта:

Холодная штамповка позволяет получать изделия с превосходными характеристиками, поскольку изменяет структуру зерна заготовки в соответствии с конфигурацией конечной детали.

Устраняет возможные негативные реакции:

Обработка металла может создать множество потенциальных проблем.Холодная ковка устраняет некоторые негативные эффекты, такие как усталостная пористость, за счет увеличения общей прочности металла и устранения риска потери целостности материала.

Повышенное качество и долгий срок службы:

Холоднокованые детали способны выдерживать высокие нагрузки. Когда заготовка выходит за пределы предела текучести или упругости, она все еще может сохранять свою измененную форму.

Сохранение допусков детали:

Критические и строгие допуски деталей поддерживаются на протяжении всего производственного цикла.Они воспроизведены до мельчайших деталей, так что каждая часть является точной копией первой.

Свобода дизайна:

В отличие от других процессов, холодная штамповка дает свободу проектирования, когда можно получить сложные контуры и формы, которые потребуют множества различных и дорогостоящих вторичных методов в других процессах.

Высокая производительность:

Хотя могут быть различия между методами производства холодной штамповки, высокая производственная скорость холодной штамповки позволяет производить от 50 до более 400 штук в минуту.Единственное, что влияет на скорость процесса, - это размер детали.

Скорость холодной высадки
Металлы широкий выбор:

Можно ковать широкий спектр металлов, в том числе твердые, такие как углеродистая сталь, легированная сталь и нержавеющая сталь, а также мягкие металлы, такие как алюминий, латунь и медь.

Разнообразие болтов холодной ковки из различных металлов

На этом изображении представлены образцы болтов, изготовленных методом холодной штамповки.Каждый из различных болтов был сделан из разного металла. В комплекте - из меди, латуни, алюминия и стали.

Глава 3 - Горячая и холодная ковка

Разница между горячей ковкой и холодной ковкой заключается в температуре: холодная ковка деформирует и нагружает металлы при комнатной температуре, в то время как горячая ковка нагревает металлы, близкие к их точкам плавления.

Ключом к определению температурного диапазона является рекристаллизация: холодная штамповка проводится перед рекристаллизацией, а горячая штамповка нагревает металл выше точки рекристаллизации.

Выбор холодной ковки или горячей штамповки зависит от:

  • A Производители оборудования и обработки: Производители специализируются на том или ином процессе, чтобы максимально использовать свое оборудование.
  • Потребительский запрос: На этапе проектирования деталей инженеры принимают решение относительно наилучшего процесса производства своих конструкций, поскольку холодная и горячая ковка имеет свои ограничения.
  • Типы производимых деталей: Часто ограничения в отношении выбора правильного процесса определяются конструкцией детали, поскольку определенные детали могут быть подвергнуты только горячей штамповке, в то время как другие идеально подходят для холодной штамповки. Конструкции деталей, изготовленных методом холодной ковки, просты и не содержат сложных деталей, в то время как горячая штамповка позволяет получать изделия с очень точными мелкими деталями.
  • Требование более низкой стоимости: По возможности производители выбирают холодную ковку, поскольку она требует меньшего количества оборудования и не включает нагрев, что значительно снижает общую стоимость производства.
Горячая штамповка
Печь для горячей ковки

Горячая ковка выполняется при исключительно высоких температурах от 700 ° C или 1292 ° F до 1000 ° C или 1832 ° F. Повышенные температуры помогают избежать деформации и упрочнения, а также снижают поток напряжений и количество энергии, необходимое для деформации и формы металлов. После остывания металлы сохраняют свою деформированную форму. В процессе формования используются гидравлические, пневматические и механические прессы.

Характеристики горячей штамповки:
Плашки или пресс-формы:

Одной из основных статей расходов горячей штамповки является стоимость изготовления штампов и форм, изготовленных из упрочненной стали, выдерживающей экстремальные температуры, способной противостоять усталости и имеющих пластичность, ударную вязкость и предел прочности.

Матрица или пресс-форма для горячей штамповки
Формы горячей штамповки:

Хотя многие методы горячей штамповки похожи на методы холодной штамповки, другие методы включают в себя газовую формовку, закалку в штампе, формовку вытяжкой и изотермическую обработку.

Температура металла:

Тип процесса определяет температуру металла при формовании. В некоторых процессах металл полностью расплавляется и выливается в форму или проталкивается через матрицу. В других случаях его отжигают и формуют с помощью штампа или пресс-формы под давлением и сжатием.

Опасные факторы окружающей среды:

Самый большой недостаток - это количество загрязняющих веществ, образующихся в процессе нагрева.Это была серьезная проблема с момента ее возникновения во время первой промышленной революции, и производители постоянно сталкивались с этой проблемой на протяжении многих лет. На видео ниже показано количество образовавшегося дыма.


Пресс для горячей штамповки 1000 тонн: смазка для штампов на масляной основе

Нагрев металлов:

Детали необходимо нагреть выше точки рекристаллизации, которая намного превышает 300 ° F и может доходить до 1000 градусов. Для достижения соответствующей температуры требуются большие печи или обжиговые печи.

Затраченное время:

Сложный характер горячей штамповки требует времени для нагрева металла, его обработки и охлаждения. Хотя фактическая штамповка, деформация или формование занимает примерно столько же времени, что и холодная ковка, процессы нагрева и охлаждения требуют тщательного ухода и управления в течение длительных периодов времени.

Результатов горячей штамповки:

Нагрев и охлаждение металлов увеличивает их прочность, ударную вязкость и пластичность, но снижает их твердость.В процессе охлаждения металлы могут коробиться и терять форму.

Масштаб:

Горячая ковка может вызвать окисление, которое приводит к образованию окалины, которое может обесцветить поверхность металла, что затрудняет чистовую обработку.

Отделка:

Детали необходимо обработать, чтобы устранить деформации, дефекты и ошибки в процессе нагрева. Эти вторичные операции трудоемки и требуют нескольких видов специализированного оборудования.

Холодная штамповка

Как указано выше, температура, при которой происходит ковка, отличает холодную ковку от горячей. Для горячей штамповки деталь нагревают до температуры выше точки рекристаллизации, что изменяет ее микроструктуру. Когда он нагревается, его внутреннее напряжение и прочность устраняются, что делает его более пластичным. Холодная ковка не требует нагрева, позволяя металлу сохранять свою прочность и микроструктуру.

Характеристики холодной штамповки следующие:
Температура формования:

Металлы формуются при комнатной температуре ниже точки их рекристаллизации, что позволяет снизить затраты и избежать затрат на печи.

Скорость:

Скорость варьируется от семи штук в минуту для машин небольшого объема до 400 штук в минуту для машин большого объема.

Оснащение:

Холодная штамповка выполняется на станках, предназначенных для придания формы металлу, включая выжимку, гибку, резку и волочение. Оборудование доступно в широком диапазоне цен в зависимости от количества техники и ее размеров.

Стоимость:

Экономия средств за счет материала и скорости. Экономия материала достигается за счет небольшого количества производимого лома - до 70%.Поскольку детали производятся очень быстро, стоимость единицы продукции значительно ниже.

Факторы окружающей среды:

Никаких выбросов или загрязняющих веществ не происходит, как это видно на этой машине от Stalcop ниже. Все замкнуто и замкнуто. Углерод и другие загрязнители исключаются, поскольку нет необходимости нагревать металл.

Установка для холодной штамповки
Результаты холодной штамповки:

Как видно на диаграмме ниже, структура зерен металлов перестроена, чтобы следовать потоку конечной детали, что устраняет усталостную пористость, увеличивает прочность на сдвиг и снижает любой риск целостности материала.Напрягая металл, он становится прочнее и эластичнее. Недостатком является то, что после холодной ковки металл теряет пластичность и становится более хрупким.

Ковка True Grain Flow
Масштабирование:

Перед ковкой металла важно удалить любые накипи, такие как ржавчина или коррозия, которые могут образоваться во время хранения. Если не снимать, деталь будет иметь такой же износ, как при горячей штамповке.

Отделка:

Требуется минимальная отделка. После обработки деталь готова к использованию или отправке.

Недостатки холодной ковки

Холодная ковка не идеальна. Как и для любого метода производства, имеет ограничения и ограничения на холодную штамповку, которые вам необходимо принять во внимание, прежде чем выбирать его для своего следующего производственного проекта.

  • В больших объемах можно производить только простые формы и дизайн. Уникальные, необычные или замысловатые узоры не поддаются холодной ковке.Уровни деформации и качества формования ограничены, а металлы, полученные методом холодной ковки, обладают меньшей пластичностью.
  • Изменение зернистой структуры металла придает ему дополнительную прочность, но может вызвать остаточное напряжение.
  • Некоторые методы холодной ковки требуют термической обработки для устранения возможных трещин или упрочнения при ползучести.
  • Существует ограничение на типы металлов, которые можно подвергать холодной ковке.Не следует выбирать материалы с низкой пластичностью и чувствительностью к деформационному упрочнению, поскольку они теряют пластичность и ломаются под действием растягивающего напряжения. Могут использоваться только металлы с твердостью HRC 44 по шкале Роквелла.
  • Производственные процессы требуют большого усилия для создания необходимой силы сжатия и давления. Хотя добавление гидравлики и пневматики уменьшило размер оборудования, оно не уменьшило количество потребляемой мощности машин.
  • Инструменты, штампы и формы должны быть специально спроектированы, а также достаточно прочными и прочными, чтобы выдерживать постоянную повторяющуюся силу.

Глава четвертая - Процессы холодной штамповки

Развитие различных технологий и достижений в области обработки металлов привело к появлению нескольких методов холодной обработки металлов давлением. Каждый из них предназначен для разных целей, но все они предназначены для эффективного и быстрого производства продукции без необходимости вторичной отделки.

Восемь наиболее распространенных процессов холодной ковки:

  • Гибка
  • Холодная прокатка
  • Матрица закрытая
  • Рисунок
  • Экструзия
  • Открытая матрица
  • Кольцо поковка
  • Обжимка

Как я буду обсуждать в конце этой главы, существует больше процессов, чем только перечисленные.Описания ниже предоставляют вам базовые данные для начального понимания различных методов.

Кроме того, очень важным аспектом процесса холодной штамповки является тип используемой смазки. Двумя наиболее распространенными являются фосфат цинка или какое-либо полимерное покрытие. Хотя холодная ковка выполняется при комнатной температуре, в процессе гибки и формовки температура металлов повышается. Смазка может предотвратить ошибки и предотвратить прилипание заготовки к матрице и продлить срок службы инструментов.

Смазочные материалы и покрытия для ковки

Производители смазочных материалов предлагают широкий выбор продуктов для каждого типа процесса холодной штамповки. Изображены графитовые смазки, но доступны типы без графита, а также покрытия из алюмината кальция, фторида алюминия и фосфата.

Обычные методы холодной ковки:

Гибка -

Гибка выполняется с использованием пресса и штампа, когда заготовка прижимается к формовочному инструменту.Его также называют прокаткой пирамиды и иногда используют для подготовки детали к другому процессу холодной штамповки. Заготовка растягивается по одной оси, образуя угол.

Холодная штамповка
(с сайта slideshare.net/NamanDave)
Холодная прокатка -

Прокатка - это процесс формования, при котором металл пропускается через пару вращающихся роликов для пластической деформации, вызванной сжимающей силой. Напряжения сжатия вызывают трение между валками и поверхностью металлической заготовки.Обычно используется для обработки стали.

Процессы объемной деформации
(из slideshare.net/NamanDave)
Закрытая матрица -

При штамповке в закрытых штампах заготовке придают форму путем последовательных механических ударов после того, как ее поместили между двумя половинами штампа. Поскольку молоток ударяет по заготовке несколько раз, некоторые производители называют штамповку в закрытых штампах штамповкой. При ударе по металлу он течет в полости матрицы, изменяя ее форму.

Закрытый процесс штамповки
(от Кембриджского университета)
Чертеж -

Вытяжка - это протягивание заготовки через матрицу с использованием предела прочности на разрыв, приложенного на выходе из матрицы. По мере протягивания заготовки происходит уменьшение площади поперечного сечения с увеличением ее длины. Формованные металлы имеют более точные допуски по размерам, чем полученные прокаткой.

Вытянутый процесс
(из Кембриджского университета)
Экструзия -

Заготовка или заготовка проталкивается через матрицу ниже сжимающего усилия, имеющего профиль конечной детали.После прохождения его обрезают до необходимой длины, готовят к отправке или отправляют для дальнейшей обработки. Усилие, прилагаемое при холодной экструзии, может достигать 20 000 кН или 2007 тонн. Экструзия может производиться вперед, назад или в обоих направлениях.

Прямая экструзия -

металл проталкивается вперед через матрицу.

Прямая экструзия
(из open.edu)
Обратная экструзия -

металл входит в матрицу в обратном направлении, образуя отверстия или чашки, из-за чего дно становится толще его сторон.

Обратная экструзия
(из open.edu)
Боковая экструзия -
Усилие

прикладывается сбоку, сбоку к направлению экструзии, чтобы добавить в профиль второй элемент.

Открытая матрица:

Для открытой штамповки используются две плоские штампы без предварительно вырезанного профиля. Заготовке постепенно придают форму с помощью нескольких процессов, позволяющих производить широкий диапазон форм и размеров.Он в основном используется с конструкциями, включающими большие металлические компоненты, требующие высочайшей структурной целостности. Деформация достигается перемещением заготовки.

Выдавливание, также известное как калибровка по размеру, представляет собой форму открытой штамповки, при которой сила прикладывается на небольшом расстоянии, обеспечивая точную размерную отделку.

Открытый штамп
(из Кембриджского университета)
Поковка кольца -

Кольцевая ковка: круглая заготовка, пробиваемая посередине для получения формы пончика. По мере того как пробитая деталь вращается, она ударяется и сжимается. В результате производятся бесшовные кольца идеального диаметра и прочности.

Кольцо формовочное
Обжимка -

Обжимка или радиальная ковка - это деформация заготовки, при которой две части подходят друг к другу. Он автоматизирован и отличается высокой надежностью. Есть два типа обжатия: трубчатая и радиальная. Обжатие трубок похоже на экструзию, когда заготовка проталкивается через матрицу.При радиальной обжимке молоток проталкивает заготовку через две или более матрицы.

Свинг
(с сайта slideshare.net/RAHULDAS205)

Когда вы начнете поиск производителя холодной штамповки, вы найдете больше методов, чем семь описанных здесь. Базовое понимание нескольких возможных методов поможет вам авторитетно и разумно говорить с продюсерами, а также уметь интерпретировать их жаргон.

Как и любой современный метод производства, вы обнаружите, что холодная штамповка постоянно развивается по мере развития новых технологий и методов. Важным и растущим фактором является добавление автоматизации и робототехники, которые быстро меняют облик отрасли. Специалист по ковке может указать вам правильное направление, чтобы найти процесс, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.


Глава пятая - Оборудование и машины для холодной штамповки

Оборудование и станки для холодной штамповки бывают трех видов: гидравлические, пневматические и механические. Хотя некоторые поставщики специализируются только на одном типе, вы обнаружите, что у большинства есть несколько вариантов в зависимости от цены и типа операции.Технология и автоматизация являются общими, как вы можете видеть на рисунке ниже, который представляет собой пресс для холодной штамповки с сервоприводом от Marvel Machinery. Отрисовки дизайна деталей создаются с помощью инженерного программного обеспечения, такого как САПР.

Есть требования, которым должны соответствовать машины, чтобы их можно было использовать для холодной ковки.

  • Force - Процессы холодной штамповки зависят от огромного усилия. Подключенное к нему оборудование должно быть способно поглощать эту силу и рассеивать ее.
  • Весы - Машины должны быть статически и динамически сбалансированы по массе, чтобы уменьшить вибрацию и повысить производительность.
  • Долговечность с течением времени - Независимо от метода холодной ковки, для каждого из них требуется мощное повторяющееся усилие. Чтобы машина прослужила долго, она должна выдерживать эту силу.
  • Несколько операций - Современные машины для холодной штамповки или формовки, называемые коллектором, выполняют от одной до нескольких операций за один процесс.Это необходимо, поскольку существует ограниченная степень деформации, которую можно выполнить за один ход.

Виды оборудования для холодной штамповки:

Гидравлический штамповочный молот -

Гидравлический штамповочный молот разработан для обеспечения максимальной силы при минимальных затратах. Он может производить широкий ассортимент оттисков из различных штампов. Он работает с использованием инженерных концепций гидравлики, когда несжимаемая жидкость находится в цилиндре.Когда жидкость сжимается поршнем, вал с прикрепленной матрицей опускается на заготовку.

Винтовой пресс -

Винтовой пресс используется для больших деформаций из-за его низкой скорости прессования. Его можно использовать для штампов без заусенцев и поковок с длинными прутками. Конфигурация винтового пресса позволяет использовать его для однопроходных штампов, которые включают гибку и окончательную штамповку. Электродвигатель обеспечивает вращение винта, который прижимает матрицу к заготовке.

Винтовой пресс
Высокоскоростной пресс с C-образной рамой -

Конструкция с C-образной рамой подходит для операций формовки, штамповки, гибки и множественного прессования. Они выпускаются с одним или двумя кривошипами с усилием штамповки от 110 до 400 тонн и ходом скольжения от 110 до 280 мм. Они могут работать с высотой штампа от 435 до 600 мм и могут использоваться для производства мелких деталей.

Формовочный пресс C-образной формы
(от Beckwood Corporation)
Пневматический силовой пресс -

Пневматический приводной пресс может выполнять весь спектр функций штамповки.Они оснащены фрикционной муфтой и тормозом с пневматическим приводом. Мощность пресса создается воздушным компрессором, который прижимает ковочный молот к заготовке за счет давления воздуха в цилиндре с поршнем.

Пневматический силовой пресс
Механический холодный пресс -

Из разновидностей машин для холодной ковки, механическая версия становится наименее используемой, поскольку они должны быть очень большими, чтобы обеспечивать необходимое усилие. У них есть маховик, накапливающий энергию двигателя.Когда маховик приводится в действие, он вдавливает молоток или трамбовку на матрицу. Он может обеспечивать мощность в течение нескольких оборотов, но должен работать на холостом ходу, чтобы восстановить мощность своего двигателя, прежде чем он сможет продолжить свои циклы.

Механический пресс

Из многих разновидностей оборудования для холодной штамповки наиболее распространены гидравлические и пневматические, поскольку они занимают меньше места, могут обеспечивать различное усилие и программируются. Когда вы исследуете свой выбор для производства, лучше всего знать типы оборудования, которое имеет производитель, поскольку современное оборудование с большей вероятностью будет производить детали более высокого качества.

Холодная ковка предлагает широкий выбор металла для проекта. Различные разновидности включают твердые металлы, такие как углеродистая сталь, легированная сталь и нержавеющая сталь. Алюминий, латунь, медь, кремний и магний - мягкие металлы, которые можно использовать. Единственное требование к любому металлу - это его твердость 44 HRC или ниже по шкале Роквелла.

Медь -

Медь - отличный металл для холодной ковки, так как она очень пластичная и ковкая. Ему можно придать форму, согнуть или потянуть с небольшим усилием, а детали из него устойчивы к коррозии и ржавчине.

Холоднокованые медные прутки

Алюминий -

Алюминий - это цветной металл, который очень легкий и имеет низкую плотность. Он имеет температуру плавления 1220 ° F, податлив, устойчив к ржавчине и коррозии.

Холоднокованые алюминиевые листы

Углеродистая сталь -

Углеродистая сталь представляет собой сплав железа и углерода.Различные сорта зависят от количества углерода, смешанного с железом. Он обладает исключительной прочностью и пластичностью.

Холоднокатанная углеродистая сталь
(с сайта steelforgeind.com)

Нержавеющая сталь -

> Нержавеющая сталь стала одним из наиболее часто используемых металлов благодаря своей коррозионной стойкости, внешнему виду и прочности. Хотя термин нержавеющая сталь обычно используется для описания любой стали, имеющей свои характеристики, нержавеющая сталь бывает разных сортов в зависимости от содержания в ней сплава.

Холоднокатаная нержавеющая сталь
(от Wuxi NT Metal Products Co., Ltd.)

Стали, используемые для холодной штамповки -

Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода от 0,1% до 0,25%. Холодная ковка улучшает деформационное упрочнение стали, устраняя необходимость в аустенизации, закалке или отжиге.

Стальной лист
(от IndiaMART)
Металлы, пригодные для холодной штамповки
Подходящий сплав Характеристика деформируемости в холодном состоянии
Медь Отлично
Золото, серебро и большая часть их сплавов Отлично
Латунь - Картридж Латунь Хорошо
Платина, палладий, тантал и их сплавы Большинство из них формуются в холодном состоянии.
Титан и его сплавы Чистый Ti и сплавы с высокой пластичностью, да, но сплавы типа 6-4 способны только на горячую головку.
Никель и его сплавы Чистый Ni - да, сплавы с относительным удлинением при комнатной температуре 20% и более - да.
Чугун и сталь Чистое железо, да. Стали, в зависимости от стали. Многие из них поддаются холодному формованию.

Данные с веб-сайта https://www.deringerney.com
Соображения при выборе металла:

Самое логичное и важное, что вы можете сделать, выбирая металл для проекта, - это провести исследование. Каждый тип металла по-разному реагирует на пластификацию и деформацию. Выбранный вами металл должен соответствовать его конечному использованию и требуемой прочности. Если вы проконсультируетесь со специалистом по кузнечному делу, вы получите ценную информацию, которая поможет вам сделать правильный выбор.

Глава седьмая - Применение холодной штамповки

Холодная штамповка позволяет получать формы любого размера с высокой точностью размеров и структурной точностью.Экономическая эффективность и скорость холодной ковки сделали ее самой популярной производственной альтернативой.

Холодная штамповка отвечает требованиям современной промышленности, потому что:

  • Максимальное использование сырья: Основное вложение для любой операции - сырье. В процессе холодной ковки очень мало отходов. Вспышку и обрезку можно вернуть в производственный процесс.
  • Снижает затраты: Поскольку детали производятся быстро, стоимость единицы продукции очень низкая, что делает конечные продукты более прибыльными и менее дорогими в производстве.
  • Позволяет производить детали высокого качества: Холодная ковка увеличивает прочность и долговечность деталей и изделий, гарантируя их долговечность. Структура и характеристики фасонного изделия не меняются, обеспечивая превосходную точность размеров.

Области применения, в которых используются детали холодной ковки:

Automobiles -

Высокая прочность, надежность, качество и доступная цена холодной ковки сделали ее очень привлекательной для автомобилестроения.Холоднокованые детали устанавливаются в местах высоких нагрузок из-за их превосходной ударопрочности. Такие компоненты, как трансмиссии, приводные валы, стойки или амортизаторы, изготавливаются методом холодной ковки. На приведенной ниже схеме показаны некоторые детали ходовой части автомобиля, изготовленные методом холодной штамповки.

Холодная штамповка деталей для автомобилей
Ручной инструмент и скобяные изделия -

Соединители, такие как гвозди, болты, заклепки и гайки, производятся методом холодной штамповки в течение многих лет.Низкие допуски и превосходная точность размеров - вот почему производители ручных инструментов предпочитают холодную штамповку другим методам, таким как механическая обработка.

Трехпозиционные регулируемые плоскогубцы для холодной ковки
Military -

Военные имеют очень строгие правила в отношении военной техники и выбирают холодную ковку для изготовления гильз, пуль и другой военной техники. Детали обладают высокой надежностью и работоспособностью в условиях кризиса. Низкие допуски и прочность деталей делают их идеальными для боевого оружия.

Ствол орудия холодной ковки
(с сайта firearmblog. com)
Производство зубчатых колес -

Холодная ковка используется для производства зубчатых колес, поскольку она устраняет необходимость в нарезке зубчатых колес. Зубчатые колеса могут быть изготовлены из заготовок менее 50 мм или профилированы с использованием витой проволоки. Для снятия остаточных напряжений и наклепа может потребоваться некоторый отжиг. Важным преимуществом зубчатых колес холодной ковки является то, насколько плавно и бесшумно они зацепляются.

Шестерни холодной ковки
(от Kaidwell Industries, Inc.)

Заключение

Простое развитие холоднокованой детали
  • Холодная ковка позволяет получать металлы с низкими допусками и высокой точностью размеров при очень низкой стоимости и больших объемах.
  • Холодная штамповка быстро и быстро создает готовые детали, сразу же готовые и готовые.
  • Производители предложат вам широкий выбор процессов для производства именно той детали, которая вам нужна, с использованием самого современного и технически совершенного оборудования.
  • У вас будет широкий выбор металлов для завершения вашего проекта от закаленной стали и нержавеющей стали до меди и алюминия.
  • У вас будет очень мало ограничений на количество продуктов, которые вы можете производить из устойчивых к нагрузкам компонентов вашего автомобиля, заклепок, шестерен и рабочих инструментов.
  • Сравнивая холодную и горячую ковку, вы обнаружите, что холодная ковка занимает меньше времени и позволяет получать более прочные и долговечные детали и изделия.

Холодная штамповка стали - стальные ножи Nerds

Спасибо Марко Гулдиману, Даррину Томасу, Джейсону Тиллостсону, Доминику Паолантонио, Кену, Бенедикту Петерсу и Стиву Грейнеру за то, что они стали сторонниками Knife Steel Nerds Patreon!

Холодная штамповка

Холодная ковка очень похожа на горячую ковку, только при комнатной температуре или близкой к ней. Более низкая температура означает, что сталь намного прочнее и ее труднее подделать.Это также означает, что сталь более хрупкая и, следовательно, с большей вероятностью трескается во время ковки или прокатки. Форма зерен в стали изменяется путем ковки. О том, что такое зерна, вы можете прочитать в этой статье. Сталь состоит из плоскостей атомов железа, и если бы сталь состояла только из одного зерна, все эти плоскости атомов были бы параллельны друг другу:

Однако внутри стали много зерен, и границы между этими зернами находятся там, где плоскости атомов пересекаются друг с другом.Каждое зерно имеет разную «ориентацию» относительно других, что показано линиями сетки в зернах на схеме ниже:

При холодной прокатке эти зерна лепятся и растягиваются. При ковке куска стали, конечно, деформация не такая равномерная, но принципы, по сути, те же.

При этом сталь упрочняется в процессе холодной обработки. По мере обработки стали образуются «дислокации». Дислокации - это дефекты атомарного уровня, которые контролируют механические свойства стали. О них вы можете прочитать в этой статье. Это та же статья об уточнении зерна, на которую я ссылался раньше, но теперь я удвоил шансы, что вы будете обмануты, если нажмете на нее. Сталь всегда имеет дислокации, а разные микроструктуры имеют разную плотность дислокаций. Вот короткое видео с микроскопии высокого разрешения, показывающее движение дислокаций:

Прочность металлов зависит от того, насколько легко перемещаются дислокации.Различные функции могут предотвратить движение дислокаций, например, границы зерен. Таким образом, мелкий размер зерна с большим количеством границ зерен приводит к более высокой прочности, потому что дислокации блокируются этими границами. Дислокации также не могут легко перемещаться через другие дислокации, поэтому более высокая плотность дислокаций означает более высокую прочность, потому что их больше, что затрудняет движение других. Мартенсит получает свою прочность отчасти из-за очень высокой плотности дислокаций. О том, что делает мартенсит прочным, вы можете прочитать в этой статье.По мере холодной обработки стали образуется все больше и больше этих крошечных атомных дефектов, называемых дислокациями, и чем выше плотность этих дислокаций, тем прочнее сталь. Эти дислокации не следует рассматривать как макроскопические дефекты или крошечные трещины; дислокации - это неплохо, они присущи металлам, поскольку атомная структура никогда не будет идеальной. Возможно, это лучше рассматривать как увеличение степени несовершенства кристаллической структуры путем холодной обработки. Холодная обработка обычно указывается в процентах, то есть 10% обжатия в холодном состоянии означает, что толщина уменьшилась на 10%, а 50% означает, что толщина уменьшилась вдвое, с соответствующим увеличением длины, конечно. Вот увеличение твердости отожженной стали мод. А8, прошедшей холодную обработку до 50% [1]:

Когда мы начинаем с отожженной стали с мягким ферритом и карбидами, структура выглядит примерно так, как показано ниже, с относительно круглыми ферритовыми зернами и более мелкими карбидами (карбиды разных цветов для различения):

Нержавеющая сталь 13С26 отожженная [2], черная полоса 5 мкм

Это изображение было получено с помощью «дифракции обратного рассеяния электронов» (EBSD), которая позволяет различать различные фазы (аустенит, феррит, карбиды) и ориентацию зерен.Также видна относительная плотность дислокаций, потому что зерна с низкой плотностью являются «чистыми», а зерна с высокой плотностью дислокаций более грубые и темные.

Когда сталь подвергается холодной прокатке, карбиды более или менее не подвержены влиянию, но зерна становятся удлиненными, а плотность дислокаций увеличивается, что можно увидеть на изображении ниже, поскольку «качество изображения» зерен хуже:

13C26 после небольшого обжатия в холодном состоянии [2] карбиды не окрашены на этом изображении, черная полоса составляет 2 микрона

13C26 после большого обжатия на холоде [2] черная полоса составляет 5 микрон

При нагревании до достаточно высокой температуры сталь «перекристаллизовывается», что означает образование новых зерен. Чем больше энергии вложено в сталь (больше обжатия на холоде), тем выше движущая сила рекристаллизации. Эта энергия сохраняется в стали в основном за счет образования дислокаций. Таким образом, энергия выделяется из стали за счет образования новых зерен с низкой плотностью дислокаций. Вы можете увидеть процесс перекристаллизации на видео ниже:

Вы можете видеть, что металл в начале видео имеет большую структуру, затем начинают формироваться новые «чистые» зерна.Если вы внимательно посмотрите, то увидите, что новые зерна образуются на белых частицах, которые ведут себя так же, как карбиды в стали. Карбиды способствуют зарождению рекристаллизованных зерен, но они также могут закреплять рекристаллизованные зерна, поэтому взаимодействие карбидов и рекристаллизации является относительно сложным.

Рекристаллизация происходит за счет диффузии атомов железа, поэтому требуется определенная температура для обеспечения достаточной диффузии. Вот почему холодная обработка имеет такой эффект, потому что температура настолько низкая, что сталь не может «закрепиться» за счет диффузии.Однако температура, при которой начинается рекристаллизация, также зависит от степени холодной обработки. Чем больше степень холодной обработки, тем ниже температура, при которой начинается повторная установка [3]:

При холодной обработке стали, показанной выше, на несколько процентов, для начала рекристаллизации требуется полная температура 700 ° C (1300 ° F), а при холодном обжатии 50-70% для рекристаллизации требуется только 500 ° C (930 ° F). происходить. Чем больше холодная обработка, тем больше энергии было вложено в сталь в виде дислокаций, и эта энергия увеличивает «движущую силу» рекристаллизации.На скорость рекристаллизации также влияет температура: при более высоких температурах диффузия происходит быстрее, поэтому скорость рекристаллизации также увеличивается [4]: ​​

Вы можете видеть, что для стали, указанной выше, рекристаллизация завершается за 20 секунд при 760 ° C, а при 650 ° C - более 500 секунд. Опять же, эта скорость при разных температурах зависит от состава, карбидов и степени холодной обработки, но приведенный выше пример дает некоторое визуальное представление о разнице в температуре.

Холоднокатаная сталь

Вся эта информация актуальна, поскольку некоторые стали для ножей доступны в холоднокатаной форме, что может привести к некоторым отличиям от горячекатаной стали. Холоднокатаная сталь может быть желательной по множеству причин, например, улучшенное состояние поверхности. Как правило, холоднокатаная сталь имеет яркую блестящую поверхность без окалины. Сталь сначала «травится», пропускается через кислотную ванну для удаления окалины перед холодной прокаткой, и сочетание этих двух процессов придает стали очень гладкую поверхность.Толщина стали обычно более стабильна, а холоднокатаная сталь часто бывает более тонких размеров. AEB-L обычно выпускается в холоднокатаной форме и, в частности, из стали 1095.

Приводит ли холодная штамповка к превосходным конечным свойствам?

После всех этих воздействий на сталь во время холодной обработки и рекристаллизации, как это повлияет на окончательную термообработку аустенизации и закалки, а затем на полученные твердость и ударную вязкость? Процесс холодной ковки и рекристаллизации может привести к меньшему размеру зерна, что может улучшить баланс твердости и вязкости. Вы можете прочитать о том, почему, в этой статье о измельчении зерна. Я уже в третий раз ссылаюсь на эту статью и очень надеюсь, что вы ее прочитали. Уменьшение размера зерна феррита увеличивает центры зародышеобразования для образования аустенита, так что конечный размер зерна исходного аустенита также меньше.

Меньший размер зерна феррита приводит к большему количеству зародышей аустенита (синие кружки), поэтому, когда аустенит растет и замещает феррит, размер зерна меньше

В одном исследовании стали 52100 [5] они обнаружили, что холодное обжатие на 50% привело к уменьшению размера зерна с ~ 11 микрон до 6 микрон, что дало соответствующее увеличение вязкости:

В другом исследовании 52100 [6] они обнаружили, что холодная прокатка уменьшает конечный размер зерна, а также что энергия холодной обработки ускоряет растворение карбидов:

Увеличение растворения карбида при высокой температуре означает, что в растворе больше углерода. Больше углерода в растворе перед закалкой приводит к более высокой твердости и более низкой ударной вязкости (подробнее см. Аустенизация, часть 1 и часть 2). Однако, поскольку размер зерна также был уменьшен, произошло улучшение как твердости, так и ударной вязкости за счет обжатия 52100 в холодном состоянии перед термообработкой:

Чтобы лучше понять изменение размера зерна от холодной прокатки до термообработки, вот изображения границ зерен из экспериментов выше:

Другое исследование закалки 52100 [7] для бейнитной микроструктуры показало, что обжатие в холодном состоянии перед термообработкой привело к повышению ударной вязкости:

В исследовании стали D2 [8] они протестировали горячекатаный прокат, а также 10% и 20% обжатие в холодном состоянии перед термообработкой.Они подвергались аустенитизации при 1030 ° C (1885 ° F) в течение 20 минут перед закалкой, а затем измеряли твердость и наблюдали микроструктуру. Они обнаружили, что холодная обработка ускоряет растворение карбида и уменьшает размер зерна, аналогично исследованию 52100. Однако твердость снизилась, поскольку образовалось больше остаточного аустенита. Увеличение количества углерода и сплава в растворе от растворения карбида может увеличить остаточный аустенит, вы можете узнать почему в этой статье. Уменьшение размера зерна также снижает начальную температуру мартенсита и, следовательно, увеличивает конечный остаточный аустенит [9].Следовательно, использование холодной прокатки может потребовать снижения выбранной температуры аустенизации, чтобы гарантировать отсутствие чрезмерного остаточного аустенита после термообработки.

Никаких испытаний на ударную вязкость не проводилось, но вы можете увидеть уменьшение размера зерна на этих микрофотографиях:

Опасности холодной прокатки

При увеличении твердости и соответствующем снижении вязкости и пластичности существует вероятность растрескивания при холодной прокатке.Это часто происходит из-за растрескивания краев и, в некоторых случаях, «аллигаторизации», когда сталь раскалывается от центра:

Это изображение из [9]

Аллигаторство начинается с образования пустот около центра стали, которые в конечном итоге соединяются, пока сталь не расколется:

Эти изображения из [9]

Инструментальная сталь

с высоким содержанием карбидов может приводить к образованию пустот, что увеличивает вероятность образования аллигаторов. Высокая доля карбидов также означает, что пластичность отожженной стали в целом низкая. Поэтому степень холодного обжатия, которую может выдержать инструментальная сталь, относительно низкая. В случае модели A8 образование трещин по средней линии наблюдалось с обжатием всего на 20% [9]:

Увеличение количества карбидов большего размера снизит пластичность отожженной стали, что приведет к повышению вероятности образования аллигаторов и растрескивания. Поэтому стали с небольшим объемом мелких карбидов, такие как AEB-L, 1095 или 52100, будут демонстрировать лучшую пластичность при холодной прокатке, чем стали с большим количеством карбидов, такие как стали D2 или 10V.

Другой распространенный дефект при холодной прокатке стали - это растрескивание кромок [10]:

Мастера ножей, производящие холодную кузнечную сталь

Я не знаю многих мастеров ножей, которые намеренно холодно куют сталь. Мюррей Картер, вероятно, самый известный пример того, кто это делает. Холодная ковка - традиционный процесс для японских мастеров-клинков, где он и изучил эту технику. Картер утверждает [11], что он холодная штамповка для улучшения чистоты поверхности и улучшения окончательной формы и плоскостности в большей степени, чем это возможно при высокотемпературной ковке.Он также утверждает, что холодная ковка приводит к «лучшему балансу между остротой кромки, удержанием кромки и простотой заточки». В видео-демонстрации он сказал, что холодная штамповка улучшает окончательную структуру зерна. Поскольку это традиционный метод, может быть трудно понять, каковы исходные причины холодной ковки, я думаю, что улучшение плоскостности и формы более вероятно, чем намеренное улучшение размера зерна или конечных свойств. Следует признать, что большинство ножей Картера ламинированы из более мягкой стали или железа (san-mai), что может сделать сталь менее восприимчивой к растрескиванию.Чтобы практиковать холодную ковку перед производством готовых ножей, он рекомендует намеренно холодную ковку стали до образования трещин, чтобы лучше понять, сколько сталь может выдержать.

Резюме и выводы

Холодное обжатие приводит к увеличению твердости стали за счет увеличения плотности дислокаций. При нагревании сталь рекристаллизуется, образуя новые зерна, которые часто меньше исходного размера. Уменьшение размера зерна сохраняется за счет окончательной термообработки до мартенсита.Уменьшение размера зерна может привести к повышению вязкости. Холодное восстановление также приводит к ускорению растворения карбида, что означает, что может потребоваться снижение температуры аустенизации для сохранения той же твердости. Инструментальная сталь имеет относительно низкую пластичность при комнатной температуре, поэтому обжатие в холодном состоянии должно быть ограничено до 15% или меньше, если оно выполняется, и только на отожженной стали.


[1] Гасеми-Нанеса, Хади, Мохаммад Джахази, Маджид Хейдари и Том Левассер. «Влияние микропустот, вызванных деформацией, на механическое разрушение мартенситной инструментальной стали AISI A8-Mod. ”В AIP Conference Proceedings , vol. 1896, нет. 1, стр. 020021. AIP Publishing, 2017.

.

[2] Ионеску-Габор, Сорин. «Исследование и эмпирическое моделирование рекристаллизационного отжига полосы из мартенситной хромистой стали с помощью EBSD». Дисс., КТН, 2009.

[3] Х. Ф. Кайзер и Х. Ф. Тейлор, Сделки Американского общества металлов, вып. 27, стр. 256 (1939).

[4] Янг, DZa, ELb Brown, DKb Matlock и Gb Krauss. «Рекристаллизация феррита и образование аустенита в холоднокатаной стали, подвергнутой межкритическому отжигу.» Металлургические операции А 16, вып. 8 (1985): 1385-1392.

[5] Бесвик, Дж. М. «Свойства разрушения и распространения усталостных трещин в закаленной стали 52100». Металлургические операции А 20, вып. 10 (1989): 1961-1973.

[6] Ли, Чжэнь-син, Чан-шэн Ли, Цзинь-и Жэнь, Бинь-чжоу Ли, Цзянь Чжан и Юн-цян Ма. «Влияние холодной деформации на микроструктуру и ударную вязкость в процессе аустенитизации подшипниковой стали 1,0 C – 1,5 Cr». Материаловедение и инженерия: A 674 (2016): 262-269.

[7] Чакраборти, Дж., П. П. Чаттопадхьяй, Д. Бхаттачарджи и И. Манна. «Улучшение микроструктуры бейнита и мартенсита для повышения прочности и ударной вязкости высокоуглеродистой низколегированной стали». Металлургические операции и операции с материалами A 41, no. 11 (2010): 2871-2879.

[8] Нанеса, Хади Гасеми, Жюльен Булгакофф и Мохаммад Джахази. «Влияние предшествующей холодной деформации на развитие микроструктуры инструментальной стали AISI D2 после упрочняющей термообработки». Журнал производственных процессов 22 (2016): 115-119.

[9] Бесвик, Дж. «Влияние предварительной холодной обработки на мартенситное превращение в SAE 52100». Металлургические операции А 15, вып. 2 (1984): 299-306.

[10] Се, Хайбо. «Исследование краевой трещины холоднокатаной тонкой полосы». (2011).

[11] https://www.yumpu.com/en/document/read/59578865/australian-blade-ed-3-dec-2017

Нравится:

Нравится Загрузка . ..

Связанные

Горячая штамповка VS.Холодная штамповка, в чем различия?

Ковка - один из распространенных производственных процессов, при котором металлическая деталь формируется путем приложения к ней сжимающих усилий. Ковка может производиться в различных температурных условиях, например, горячая ковка, теплая ковка и холодная ковка. В процессе ковки используются молотки или прессы для сжатия и деформации материала в высокопрочные детали.

Процесс изготовления поковки полностью отличается от процесса литья, когда расплавленный материал заливается в форму (см. Разницу между ковкой и литьем).Еще одно существенное преимущество перед другими методами производства (такими как литье и механическая обработка) заключается в том, что ковка улучшает механические свойства материала, улучшая его зернистую структуру и делая его более жестким и прочным. Это делает поковку пригодной для различных промышленных применений.

В процессе горячей штамповки используется очень высокая температура, желаемая температура зависит от типа металла. Например, средняя температура, необходимая для деформации стали, составляет приблизительно 2100 градусов по Фаренгейту; для алюминиевых сплавов диапазон температур составляет от 680 до 970 градусов по Фаренгейту; для медных сплавов диапазон составляет от 1300 до 1470 градусов по Фаренгейту.Высокая температура необходима для предотвращения деформационного упрочнения при деформации.

Горячая штамповка обычно является лучшим выбором для стальных поковок, используемых в технических целях, и для деформации металла с высоким коэффициентом пластичности. Ключевые преимущества горячей штамповки включают гомогенизированную зернистую структуру, низкое деформационное упрочнение, повышенную пластичность и уменьшение химических несоответствий. С другой стороны, горячая ковка предлагает менее точные допуски, возможность коробления во время охлаждения и возможность неблагоприятной реакции между металлом и окружающей средой.

К преимуществам горячей штамповки можно отнести:

  • Основное преимущество горячей ковки заключается в том, что по мере деформации металла эффекты деформационного упрочнения устраняются процессом рекристаллизации.
  • Детали обладают повышенной пластичностью, что делает их желательными для многих конфигураций.
  • Гомогинизированная зерновая структура.
  • Качество поверхности без пористости позволяет выполнять широкий спектр операций заканчивания, таких как полировка или обработка поверхности.
  • Эффективный процесс при работе с более твердыми металлами, такими как сталь.

Лидер по покупке горячих поковок

  • Тесное сотрудничество и сотрудничество между покупателями и производителями горячей штамповки необходимы для получения наилучшего продукта по наилучшей цене.
  • В связи с последними технологическими достижениями в области горячей штамповки, требуется тесное сотрудничество и тесное сотрудничество с кузнечным станком. Сохраняя информацию о последних разработках, покупатель может гарантировать рентабельность высококачественной продукции.
  • Ковка требует большого мастерства и индивидуальной настройки. С этого момента очень важно привлекать фальшивомонетчика к этапам проектирования и спецификации продукта.
  • Покупатель горячей штамповки должен иметь общее ноу-хау об оборудовании и методах, используемых в процессе горячей штамповки. Кроме того, очень важно подтвердить, что у кузнеца есть оборудование и мощности для производства этой детали.
  • Покупатель должен знать, что производитель подделки может предоставлять такие услуги, как термическая обработка, механическая обработка, испытания, контроль качества, испытания и т. Д.
  • И последнее, но не менее важное: покупатель должен хорошо знать масштабы потенциального поставщика горячей штамповки. Покупатель может быть уверен, что предприятие по горячей штамповке привыкло производить требуемый объем.

Fly Forge обеспечивает процесс горячей штамповки методом штамповки в закрытых штампах, который выполняется в отличных условиях с использованием современного оборудования для достижения идеальных результатов. Мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами, чтобы понять их конкретные потребности и найти наилучшее решение.Свяжитесь с нами сейчас, если у вас есть проект горячей штамповки!

Холодная штамповка

Холодная штамповка деформирует металл, когда он находится ниже точки рекристаллизации. Холодная ковка обычно предпочтительна, когда металл уже представляет собой мягкий металл, например алюминий. Этот процесс обычно менее затратен, чем горячая ковка, и конечный продукт требует небольших отделочных работ, если они вообще требуются. Иногда, когда алюминий подвергают холодной ковке в желаемую форму, его подвергают термообработке для усиления детали.Это называется «закалкой».

Несмотря на слово «холодная», холодная ковка на самом деле происходит при комнатной температуре или около нее. Самыми распространенными металлами при холодной ковке обычно являются стандартные стали или углеродистые легированные стали. Один из наиболее распространенных типов холодной ковки - это процесс, называемый штамповкой в ​​штампе, когда металл помещается в штамп, прикрепленный к наковальне. Затем по металлу ударяют опускающимся молотком и вдавливают в матрицу. В зависимости от продукта молоток может падать на металл несколько раз в очень быстрой последовательности.

К преимуществам холодной ковки можно отнести :

Процессы ковки обычно не считаются экологически чистой частью производственного процесса, но холодная ковка, вероятно, является наиболее экологичным процессом такого рода, применяемым сегодня. Для компаний, которые заботятся о сокращении углеродного следа своей продукции, процесс холодной ковки может помочь сократить отходы и снизить потребление энергии по сравнению с альтернативами ковки, использующими тепло.

Другие причины, по которым процесс холодной штамповки является предпочтительным, включают:

  • Высокое качество материала поверхности
  • Консистенция каждой изготовленной детали
  • Эффективное использование материала

Помимо перечисленных выше причин и фактора экологичности, холодная штамповка также является одним из наиболее экономически эффективных методов ковки на современном рынке. Например, оценки показывают, что этот процесс может снизить стоимость вашей детали на 40–60%.

Различия между горячей штамповкой и холодной штамповкой

Основное различие между горячей и холодной ковкой можно резюмировать следующим образом: процесс производства холодной штамповки увеличивает прочность металла за счет деформационного упрочнения при комнатной температуре. Напротив, производственный процесс горячей штамповки предотвращает деформационное упрочнение материалов при высокой температуре, что приводит к оптимальному пределу текучести, низкой твердости и высокой пластичности.

Наконец, производитель предпочел бы один процесс другому по экономическим причинам и причинам качества. Решение основывается на требуемых функциях желаемого компонента, отрасли, а также на том, массовое ли это производство или небольшой объем индивидуальных деталей.

Холодная, теплая и горячая штамповка

В чем разница?

Холодная

Холодная штамповка включает в себя штамповку в штампах или штамповку в закрытых штампах со смазкой и круглыми штампами при комнатной температуре или близкой к ней. Поковки из углеродистой и стандартной легированной стали чаще всего подвергаются холодной ковке. Детали обычно симметричны и редко превышают 25 фунтов. Основным преимуществом является экономия материала, достигаемая за счет прецизионных форм, требующих небольшой отделки. Полностью закрытые оттиски и поток металла экструзионного типа обеспечивают отсутствие сквозняков и компоненты с жесткими допусками. Производительность очень высока с исключительным сроком службы штампа. В то время как холодная ковка обычно улучшает механические свойства, это улучшение не приносит пользы во многих распространенных областях ковки, и экономические преимущества остаются основным интересом.Дизайн и производство инструмента имеют решающее значение.

Теплый

Теплая поковка имеет ряд преимуществ экономии, которые подчеркивают ее все более широкое использование в качестве метода производства. Температурный диапазон для горячей ковки стали простирается от температуры выше комнатной до температуры рекристаллизации, которая составляет от 800 до 1800 градусов по Фаренгейту, в зависимости от сплава. Однако более узкий диапазон от 1000 до 1330 градусов по Фаренгейту становится диапазоном, возможно, с наибольшим коммерческим потенциалом для горячей ковки стальных сплавов.По сравнению с холодной штамповкой, теплая штамповка имеет потенциальные преимущества, заключающиеся в снижении нагрузок на инструмент, пониженных нагрузках на штамповочный пресс, повышенной пластичности стали, устранении необходимости отжига перед ковкой и благоприятных свойствах после ковки, которые могут устранить термическую обработку.

Горячий

Холодная, теплая и горячая ковка Горячая ковка - это пластическая деформация металла при такой температуре и скорости деформации, при которой рекристаллизация происходит одновременно с деформацией, что позволяет избежать деформационного упрочнения.Чтобы это произошло, на протяжении всего процесса необходимо поддерживать высокую температуру детали (соответствующую температуре рекристаллизации металла). Одной из форм горячей ковки является изотермическая ковка, при которой материалы и штампы нагреваются до одинаковой температуры.