ПОДЕЛИТЕСЬ В СОЦСЕТЯХ
FacebookTwitterOkGoogle+PinterestVk
Кузнечное дело – это нелегкий физический труд, требующий специального оборудования в совокупности с профильными знаниями и опытом мастера. Однако для изготовления некоторых художественных элементов необходимо просто согнуть заготовки под нужным углом. Деформация металла может выполняться без нагрева механическим способом, для этого применяются станки для холодной ковки. Какими особенностями обладают подобные агрегаты – речь пойдет в данной статье.
Станок для холодной ковки, позволяющий создавать волнообразные элементы
Может быть, вам нужен пуансон? Главные понятия
Вы уже, наверное, заметили, что на нашем сайте мы очень любим указывать на что-нибудь неправильное. Сейчас тоже себе не изменим: понятие «холодная ковка» в привычном значении в корне неверное, читайте внимательно, разъясняем.
Сначала что такое ковка: это обработка металлов, нагретых до ковочной температуры, то есть, до температуры, когда металл становится мягким и поддается деформации. Кузнечное дело – это все про ковку – с молотом, наковальней, кузнечным горном и могучими бородатыми кузнецами кожаных фартуках.
Кузнечная продукция – дело эксклюзивное и недешевое. И, в общем-то, уже экзотическое, если исключить штамповку, которая производится автоматически и в огромных объемах.
Штамповка – выдавливание или деформация металла с помощью штамповочного пресса со специальной матрицей — насадкой на конце. Это он и есть – пуансон, который делается из самой высокопрочной стали. Штамповка бывает горячей с нагревом металлов до ковочной температуры и холодной – без какого-либо нагрева. За примером холодной штамповки далеко ходить не нужно – это все металлические банки для напитков.
Виды станков для ковки.
Подбираемся, наконец, к работе с металлами холодным способом – без нагревания. Вопрос: можно ли деформировать металл без нагрева? Ответ: да, можно. Единственный способ – механический. Называется он не очень серьезным словом – наклепыванием или наклепом. Для этого вам придется до одури бить молотом по металлу, пока его структура не начнет значительно меняться.
Этот процесс как раз и является холодной ковкой – механическая деформация металлических заготовок с помощью механических ударов молотом. Если вы решите заняться ковкой наклепыванием, то заранее передаем привет вашим родным и соседям – их ждут серьезные испытания.
Ну а если серьёзно, то любители холодной ковки методом наклепывания есть, мы пожелаем им успеха и пойдем дальше – к псевдо – холодной ковке, как ее привыкли называть.
Механическую деформацию металлов с помощью различных станков без разогревания правильнее называть гнутьем металлов, потому что в этом методе обработки металлов мастера гнут металлические прутья. Больше они ничем не занимаются – только гнут. Другой вопрос – как и куда гнут, по какой оси, но все это – художественные аспекты металлического гнутья, на которых мы тоже остановимся, но попозже.
Самое главное – в дальнейшем мы будем называть этот процесс холодной ковкой – так, как это делается во всех источниках, чтобы не было путаницы. Просто теперь мы разбираемся в методах и понимаем, в чем суть так называемой «холодной ковки».
Кстати, нужен ли вам пуансон? Красивое ведь слово. Вы ведь не будете заниматься промышленной штамповкой металлических заготовок? А вот художественная ковка своими руками – вполне реальная возможность в домашних условиях. Там есть даже легкая штамповка вместе с пуансонами… Разбираемся дальше.
Соединение деталей и покраска
Теперь все завитушки нужно собрать в единое полотно. Работа непростая, но очень благодарная: именно на этом этапе начинает реализовываться главная художественная идея. А между тем, на этой стадии можно легко все испортить. Сделать это просто: начать соединять детали сваркой, а потом пройтись болгаркой для зачистки.
Но мы с вами уже говорили про профессиональное честолюбие мастеров холодной ковки, которое можно только приветствовать. Намного эффектнее будут смотреться специальные хомутики П-образной формы, которые штампуются на инерционных станках. Не лениться, а хорошенько поработать с хомутиками – вот залог успешного завершения ковки изделия.
Кручение металла на станке.
Теперь о покраске. Слава богу, сейчас есть чем красить: благодаря современным строительным технологиям, в продаже огромное количество красок на любой вкус, кошелек и, главное, назначение. Красок для металлов – бессчетное число. Чаще всего применяются специальные акриловые краски по металлу или кузнечные эмали.
Очень часто по совершенно неизвестным причинам мастера кузнечного дела предпочитают финишное покрытие краской с пигментом из кузнечной патины – «под старину», показывая при этом удивительное единодушие во вкусах. Если вы являетесь заказчиком ковки, то вам нужно вовремя остановить мастера, чтобы предложить ему свой вариант цвета и фактуры покрытия. Ну а если серьезно, то кто сказал, что ковка должна быть темной и под старину? А белая? Цветная? Вот уж где необъятное пространство для самых смелых художественных решений.
Виды станков холодной ковки
Рассуждаем логически и по пунктам. Руками вы металл не погнете, как ни старайтесь. Холодная ковка своими руками производится только с помощью специальных станков. В них все дело. Это первый пункт. Одним станком не обойтись, их целая пачка. Это второй пункт. Некоторые из них можно сделать своими руками.
Если вы решитесь, вам понадобятся чертежи для станков холодной ковки. Сколько и каких станков нужно иметь, чтобы делать то, что вам нужно и нравится, зависит от того, что нужно и нравится. Именно так и в таком порядке.
Берем прут. Есть только два варианта согнуть его:
- Вдоль оси, чтобы прут стал напоминать витой шнур.
- Поперек оси в виде различных завитков, волн и изгибов.
Разновидности инструментов для ковки.
Все станки для холодной ковки делятся на четыре группы по такому же принципу:
- Торсионные станки, делающие продольную винтовую крутку прутьев и различные филаменты, которые мы разберем ниже.
- Твистеры для формирования завитков и спиралей с узкой серединкой.
- Гибочные станки для волн и зигзагов.
- Штамповочные станки для расплющивания концов прутьев в виде лапок, хомутиков и других узорчиков.
Приспособления для изгибания металлических элементов «Улитка»
Чтобы производить изгибы заготовок по определенным параметрам используют вспомогательные кондукторы, получившие название «Улитка». Они служат в качестве специального шаблона, позволяющего воспроизвести десятки, а при необходимости и сотни однотипных деталей. Станок «Улитка» для холодной ковки гнет детали без дополнительного прогрева.
Работа основана на деформировании металла по определенному принципу. Чтобы выполнить гиб, приходится прикладывать значительные усилия. Поэтому мастера довольно часто приспособления «Улитка» оснащают электроприводом. Моторы-редукторы помогают развивать значительные усилия при ограниченном плече приложения силы. Крутящий момент в зоне обработки может достигать нескольких десятков килограммов.
Если выполнять подобную работу только за счет физической силы кузнеца, то работник довольно быстро устанет. Его производительность снизится до нуля. А при наличии вспомогательного механического помощника, можно производить сотни заготовок за смену.
Нужно учитывать, что гибка заготовок – это промежуточный этап в изготовлении сложных конструкций. Их еще нужно установить в нужном месте и приварить. Только тогда будет получен промежуточный результат. Потом потребуется окраска и монтаж изделия по месту заказа. На все операции потребуется не только время, н и физическая сила мастера.
Конструктивно приспособление может быть:
- Неразборным, тогда на нем будет производиться изгибание деталей только на определенные длины. Получаемая спираль имеет определенные ограничения в использовании.
- Сборным (присутствуют дополнительные фрагменты для увеличения продолжительности гиба), и на приспособлении можно производить догибание длинных деталей. Будут получены крупноразмерные детали.
Для работы с деталями из профильной трубы небольших номеров некоторые изготавливают приспособления с ручным исполнением. В них предусматривают использование рычагов, помогающих продвигать заготовку вокруг оправки. Готовые детали снимают с торца, слегка ослабив натяжение.
Чаще всего в подобных случаях использую квадратный прокат □8…12. Некоторые мастера вручную гнут профильные трубы 15·15 мм со стенкой 1,5 мм. Для более крупных изделий необходим механический привод.
Какой станок самый нужный?
Станок для холодной ковки своими руками: какой самый нужный и с какого начать? Однозначного ответа на этот вопрос нет, это вы должны решить сами. А чтобы решение было грамотным, пройдемся по основным видам станков, чтобы иметь представление об их функциональных возможностях и, главное, методах изготовления своими руками.
Следует помнить, с какими материалами вам придется работать в процессе холодной ковки: это металлические прутья или прутки с диаметром не больше 14-ти мм, квадраты и полосы с толщиной примерно от 3-х до 6-ти мм с шириной не более 25-ти мм.
Полный джентльменский набор станков в мастерскую для полноценной работы будет выглядеть следующим образом:
- твистер с улитками для получения спиралей различных радиусов;
- гнутик для изгибов дуг и деталей под различными углами;
- волна для выгнутых деталей и обработки металлических труб;
- глобус для получения больших дуг из профилей;
- фонарик для сгибания деталей;
- объемник.
Совсем не обязательно иметь все это сразу. Работу вполне можно начинать, имея два станка из первых двух пунктов — твистер и гнутик. У ковки своими руками есть великолепное преимущество: можно выбирать, что делать и с чего начинать. Начнем обзор с самого популярного станка – твистера или знаменитой улитки.
Твистеры
Издавна кузнецы вили завитки вхолодную по шаблону-оправке рожковым рычажным захватом, поз. 1 на рис. Способ это малопроизводительный и не для хлюпиков, но позволяет достаточно быстро и просто делать разнообразные гибочные оправки из обычной стальной полосы: концевой (упорный) рог рычага не дает шаблону податься под давлением заготовки. Серединный (обводной) рог желательно делать скользящим с фиксацией: работа пойдет медленнее, но, особенно в неопытных руках, точнее.
Простейшие приспособления для холодной художественной ковки
Другое простое приспособление для ручной фасонной гибки – прочная доска с опорным штырями – проставками, поз. 2; в качестве них подойдут обычные болты М8-М24. В зависимости от того, насколько вы дружны с домашним тренажером, работать можно с полосой до 4-6 мм. Выгибают полосу на-глаз, работа идет медленно, зато можно выводить узоры вплоть до Ильи Муромца на коне в полном вооружении или Будды в цветке лотоса. Последний, возможно, и совершенно ручной работы: люди, вполне освоившие хатха- и раджа-йогу, способны руками завивать в узор стальные арматурины.
Делаем улитку с рычагом
Чертеж станка для ковки.
Перед тем, как приступить к практической части работы, нужно подготовиться теоретически. Речь идет о расчетах и чертеже станка и деталей к нему. Точных размеров вам никто не даст, ведь это самостоятельное конструирование.
Многое будет зависеть от наличия у вас сходных материалов, масштабов будущих работ по холодной ковке, габаритов помещения, где вы собираетесь работать и многих других факторов. Главное – принципы, которые нужно понять, чтобы выполнить самодельный станок холодной ковки своими руками — самый удобный вариант для вас и только для вас.
Вот что нужно собрать перед тем, как приступить к сборке:
- металлические плиты или полотно для столешницы толщиной не менее 4-х мм;
- металлическая круглая труба для стойки или каркаса;
- металлический прут;
- подшипники разного калибра;
- дрель;
- сварочный аппарат;
- ножовка по металлу;
- болты м8.
Базовые части
Базовых частей у твистера всего четыре. К их подготовке и, самое главное, монтажу уделить особое внимание:
- каркас или стойка;
- столешница;
- основной вал;
- рычаг.
Стойка
Только из металла, никаких деревянных брусьев. Ставим на продуманном месте, чтобы у вас был доступ к станку с любой стороны. У станка будут сильнейшие нагрузки, поэтому самым оптимальным вариантом может быть толстостенная труба или металлический уголок.
Лучше всего стойку забетонировать прямо в пол, это будет надежно. Внешне такая конструкция может напоминать табуретку. Как можно крепче – вот главный принцип производства стойки для столешницы. Поэтому металлические детали соединять лучше сваркой.
Столешница
Самодельный станок для ковки.
Важнейшая часть станка, которую лучше сделать из металлической плиты с приличной толщиной, желательно не меньше 5-ти мм. В производстве станков для ковки своими руками нельзя экономить на толщине металла, ведь столешница и другие базовые элементы будут принимать на себя огромную нагрузку.
Форма предпочтительнее в виде круга. Таких столешниц нужно сделать две: вторая нужна для сгибания прутков и размещения улиток.
Основной вал
Из этой же металлической плиты нарезать четыре прямоугольных треугольника с равными сторонами. Треугольники приварить к низу конструкции, а их основание – в центре окружности. Другой вариант вала – не из треугольников, а из трубы с толстыми стенками подходящего диаметра. Крепить либо болтами, либо сваркой.
Рычаг или рукоятка
И снова «как можно крепче»: рычаг прикрепить к валу кольцом, чтобы он вращался вокруг него. Ролик для сгибания прикрепить на верхней столешнице. Очень важно правильно рассчитать длину рычага, которая зависит от диаметра круга столешницы. Один прут должен быть примерно равен этому диаметру, второй прут – длиннее.
Подшипники крепятся к рычагу в его конце, это делается для большей свободы в направлениях движения рычага. Элементы рычага и фиксированные треугольники крепятся специальной круглой гайкой с большим диаметром.
Навесные детали
Здесь будьте внимательны, вам нужно выбрать степень сложности или, если можно так сказать, «художественности». У нас с вами три варианта.
- Улитка простая статичная
Самый простой и поэтому самый примитивный с художественной точки зрения вариант. Вы наносите чертеж улитки, то есть спирали прямо на столешницу.
Ни в коем случае не игнорируем требование в чертежах — холодная ковка любит точность и продуманность во всем.
Затем вырезаете из металлических толстых полос сегменты с повторением рисунка улитки и как можно прочнее привариваете их перпендикулярно к столешнице. Просто, но вовсе не гениально: на этой намертво приваренной улитке вы сможете делать лишь одинаковые простейшие изгибы без всякого полета творческой мысли.
Станок для гибки металла.
Впрочем, все зависит от того, что вы собираетесь ковать. Если, например, у вас в планах длинный кованый забор с незатейливым рисунком, то улитка простая статичная станет самым оптимальным вариантом.
- Разборная улитка из съемных частей
Сразу скажем, что это самый популярный вариант среди самодеятельных мастеров. На столешницу так же наносится контуры улиток. Вдоль этого контура сверлятся отверстия с резьбой. Сегменты улитки из металлических полос готовятся по картонным шаблонам, в них тоже сверлятся точно такие же совпадающие отверстия, что на столешнице.
Сегменты не привариваются, а крепятся болтами или цилиндрическими упорами. Главное преимущество – возможность гнуть спиралевидные детали с разными радиусами и разным количеством оборотов.
- Модульная система с разными улитками
Вариант с самой большой художественной свободой ковки своими руками: вместо сегментов с упорами здесь используются съемные модули с разными улитками – и по форме, и по размерам. Модули готовятся на отдельных металлических площадках, на которых сегменты приварены.
Конечно, с таким станком нужно хорошенько повозиться, но эта овчинка выделки стоит: вы сможете ковать настоящие металлические кружева. Все зависит от ваших планов: простой забор или кружевная беседка в саду?
Схема гнутика и последовательность работы на нем
Конструкцию приспособления рассмотрим на примере, который приведен на рис. 2. Простейший устройство для холодной ковки состоит из
— основания, закрепляемого на столе/верстаке, касательно движущегося поводка, который и производит гибку;
— рычага, перемещающего поводок;
— лимба с указателем углов поворота рычага;
— сменных валиков, имеющих разные углы гиба;
— регулируемых прокладок и зажимных губок, фиксирующих деталь в определенном положении.
Рисунок 2 — Общий вид гнутика
Последовательность действия изготовления гнутика для холодной ковки следующая. Приспособление крепится к столу/верстаку, либо устанавливается на него. Для гибки металлов, требующих значительного усилия, приспособление лучше крепить стационарно, для чего в опорном уголке предусматриваются отверстия. В прямоугольную стальную рамку, внутренние поверхности которой должны быть шлифованными, помещается ползунок. На верхней плоскости ползунка устанавливаются следующие детали:
- Сменный пуансон, на рабочей поверхности которого имеются все наиболее часто используемые варианты гиба заготовок: по радиусу, по дуге, с прямым гибом и т.д.
- Рычаг, при помощи которого можно производить возвратно-поступательное перемещение ползунка.
- Ограничители хода ползунка в раме приспособления.
Установив сменный инструмент, болтами прикрепляют раму к опорной поверхности гнутика, после чего на верхней плоскости устанавливают два валика. Лучше, если валики будут иметь возможность для продольного перемещения вдоль рамы: это позволит производить гибку заготовок различной толщины или диаметра. Для этого пазы крепления роликов выполняют овальной формы, рассчитывая на определенный диапазон изменения толщины заготовки. Оси валиков должны допускать свободное вращение: это уменьшит усилие гибки и исключит зажим валиков при изгибании изделий из более прочных металлов.
Для повышения точности гнутья при изготовлении инструмента для ковки на опорном уголке часто устанавливают лимб с делениями, проградуированными в углах гиба (с учетом пружинения металла).
Закрепив заготовку, постепенно перемещают рычаг до сближения с заготовкой, затем корректируют ее расположение между роликами и ползунком и гнут по получения требуемого угла. Для облегчения процесса возврата ползунка в первоначальное положение, его можно снабдить возвратной пружиной. Ее усилие подбирается из учета 20-25 % от усилия гибки. Это усилие можно установить либо по имеющемуся динамометру, либо воспользовавшись приближенной зависимостью:
Р = 0,25bSσв, где:
b — ширина полосы (или диаметр прутка);
S — толщина изгибаемого материала;
σв — предел временного сопротивления материала заготовки (см. таблицу):
Таким образом, функциональность гнутика будет определяться наличием сменных пуансонов, возможностью регулирования положения заготовки перед гибкой, а также размерной шкалой, устанавливающей угол гиба.
Делаем торсионный станок
Торсионная обработка принципиально другая – это винтовое скручивание прутьев вдоль. Этот станок совсем несложный для изготовления своими руками. Главное в нем – обеспечить крепкую фиксацию двух концов металлического прута, от этого зависит успех винтового скручивания.
В одном конце прут должен крепко держаться, в другом – с помощью рычага вращаться. Составные части торсиона — металлическая цилиндрическая заготовка из профилированной трубы и два крепежных элемента с фиксирующим устройством. Их можно выполнить из подшипниковых узлов.
В фиксаторах ввариваются гайки для болтов, которые закручиваются, чтобы удержать металлический прут.
Если в ваших планах есть пункт «накачать бицепсы и трицепсы», обязательно сделайте торсионный станок и начните скручивать прутья вручную. Торсионная ковка не для слабых, у вас появится великолепная мускулатура верхнего плечевого пояса. Но так или иначе, рычаг для вращения лучше сделать длиннее, так будет легче.
Гнутики, фонарики, волны и другие станки
Как видите, все остальные виды станков для холодной ковки мы собрали в одном маленьком разделе. Откуда к ним такое неуважение в отличие от улитки и торсиона, о которых мы рассказывали в отдельных разделах? Ответ будет честным в виде совета:
Если вы решили сделать кузнечный станок своими руками, остановите свой выбор на двух станках: улитке и торсионе. Во-первых, они абсолютно необходимы с функциональной точки зрения, во-вторых, они достаточно просты для самостоятельного исполнения.
Виды холодной ковки.
Остальные станки типа фонарика или волны можно соорудить намного позже, когда вы поймете, что холодная ковка – это ваше, и когда у вас в голове появятся конкретные творческие планы.
Но есть третий станок после улиток и торсиона, без которого начать холодную ковку не получится. Это гибочный станок. Внешне он кажется самым простым из всех, да и функция у него – самая, казалось бы, простая: гнуть прутья под определенным градусом или делать волны разного размера.
Гибочный станок не нужно делать своими руками, его лучше купить в готовом виде по двум важным причинам:
- Клинья и ролики, с помощью которых меняются размеры изготавливаемых элементов, должны быть выточены с соблюдением идеальных размеров. В домашних условиях это сделать практически невозможно.
- Гибочные станки стоят совсем недорого, так что требование экономии бюджета будет выполняться.
Имея в своем распоряжении три самых нужных станка – самостоятельно сделанные улитки и торсион и купленный гибочный станок – можно приступать к холодной ковке практически любой сложности. Осталось решить еще один небольшой вопрос.
Ручной привод или электрический?
Электрический привод можно установить на любой станок. Другой вопрос – нужно ли? И снова решение зависит от ваших планов. Электрический привод позволит вам сэкономить собственные силы. Но это не главное его преимущество. Вращательный момент при электрической силе будет более равномерным, а это приведет к ровным и одинаковым элементам ковки.
Чертеж станка для холодной ковки.
Претендент номер один для электрического привода – торсионный станок, где равномерность винтового скручивания вручную соблюсти чрезвычайно трудно. Выполнить его тоже очень просто. Понадобятся полуось ведущего моста старого автомобиля, зубчатая пара дифференциала, защитный рукав. Мощность самодельного двигателя не должны быть высокой – не больше трех кВт и не выше 900 оборотов в минуту.
Что же касается электрификации остальных станков, решайте сами. Если вы планируете заниматься холодной ковкой для собственных нужд, электрическая тяга вам вряд ли понадобится.
Сделать станок для холодной ковки своими руками – задача непростая и очень увлекательная. Чем качественнее будет его выполнение, тем легче вам будет работать на нем. И тем красивее выйдут ваши металлические кружева.
Желаем прочных улиток, качественных прутьев и настоящих ценителей вашего кузнечного искусства.
