Кузнечное ремесло — один из самых старых способов обработки металла. Однако, даже в наш век развития высоких технологий, оно не утратило своего значения и даже набирает большую популярность.
Ковка своими руками довольно непростой технологический процесс, для этого нужно знать хотя бы основные приемы работы с заготовкой, а также правила нагрева и закалки металла. Также нужно иметь понятие, как использовать оборудование. Какими навыками нужно обладать для изготовления изделий кузнечным способом и как ковать металл?
Немного истории + интересные факты
Интересно, что одна из наиболее распространенных фамилий во всем мире пошла именно от кузнечного дела. В России это Кузнецов, во Франции Ферран, а в Британии Смит. Это показывает, насколько данное ремесло было и остается распространенным в этом мире.
Принято считать, что основой слова «коварство» является такое глагол, как «ковать». Дело в том, что большинство племен и народов считали, что кузнечное дело – это что-то малопонятное и покрыто страшной тайной. Кузнец (коварь) делал ковы, вязал путы, и со временем слово «коварство» стало синонимом к мудрости, умениям и навыкам. Спустя какое-то время оно стало синонимом к злобным планам и умыслам. Одновременно стали появляться такие распространенные словосочетания, как «ковать свое счастье» и «ковать судьбу», что носит исключительно позитивный характер.
При масштабной унификации производства и использования таких типов оборудования, как штамповочное, прокатное, использования управления посредством компьютерного обеспечения почти вытеснило кузнечное дело из индустрии, но, тем не менее, оно осталось и сейчас пользуется невероятной популярностью среди дизайнеров, а также специалистов, которые занимаются проектированием интерьера. Современный кузнец умеет делать такую продукцию, которую будут использовать в качестве оград, лестниц, а также в роли архитектурного оформления строений и прочее.
В 21 веке это привело к тому, что проектирование кованых изделий делаю в специальных программах-конструкторах 3D, которые предназначены для разработки деталей разного предназначения. Свободная ковка используется для многих видов металла. При помощи данной операции есть возможность сделать и предметы обихода, а также предметы, которые представляют собой исключительно художественную ценность.
К слову, данный способ обработки металла используют и в деле ювелиров. Кстати, самым ковким металлом считается золото, так как оно имеет невероятную пластичность, текучесть, тягучесть и много других свойств, которые дают возможность делать из него невероятно красивые и практически бесценные изделия. Вы можете посмотреть на фото и видео ковки металла, в частности золота. На практике чаще всего используют лишь два типа ковки – холодный и горячий.
Соответствие стилей
Кованые беседки, лавочки, арки и мостики пользуются огромной популярностью, так как с их помощью можно привнести разнообразие и свежие нотки практически в любой ландшафтный дизайн. Эти элементы декора позволяют своим авторам воплотить в жизнь разнообразные творческие задумки и фантазии.
Однако не следует забывать и о стилевом соответствии, которое необходимо тщательно соблюсти. Выбранные образцы кованых изделий никоим образом не должны выпадать из общей стилистики пространства и расположенных на нем строений. Необходимо тщательно изучить выбираемые образцы художественной ковки. В противном случае выбранный элемент может не вписаться в общую картину и выглядеть инородным, даже если сам по себе он весьма красив.
Как правило, кованые изделия очень хорошо сочетаются практически с любым типом ландшафтного дизайна. Французские парки и английские газоны легко приемлют этот стиль, более того, такие изделия подчеркивают их элегантность, а порой и вычурность. Для российского стиля оформления приусадебных участков такие элементы декорирования так же свойственны, как, собственно, и для итальянского колорита с мраморными бассейнами и фонтанами.
Важную роль здесь играет непосредственно орнамент, а также количество кованых элементов в нем. Обилие всевозможных мелких деталей, замысловатый и пышный дизайн подойдет далеко не каждому стилю. Стиль барокко подойдет для участка с большой территорией, на котором дом и другие строения выполнены в том же стиле. В то же время для легкого и утонченного изделия нет особых ограничений. Оно органично вписывается в любой дизайн.
Основные способы ковки металла
Свободная ковка может быть выполнена, если металл разогрет до требуемого уровня. Данный способ называют еще горячей ковкой, и еще недавно это был единственный и основной способ изготовления кованых деталей. Но за последние несколько десятков лет способ холодной ковки стал не менее популярен. Он отличается от горячего тем, что его использование дает возможность экономить на площадках производства, нет необходимости поддерживать в рабочем состоянии энергетически затратный кузнечный горн и прочее.
Горячая ковка
Как уже говорилось, проведение горячей ковки возможно, если нагревать металл до температур, когда тот меняет свои характеристики прочности и становится пластичным, что дает возможность относительно легко его обрабатывать при помощи ударного инструмента и других приспособлений. Горячий способ обработки предполагает использовать особые технологии обработки металла, которые дают возможность сделать готовые изделия разнообразнее.
Но кроме преимуществ есть и некоторые недостатки метод. К ним отнесем то, что для нагревания металла требуется наличие горна или муфельной печи. Отметим, что такое оборудование помимо своей цены будет дорого обходиться и в дальнейшем, при использовании, так как потребуется оплачивать его обслуживание и топливо.
Также использование открытого источника огня является далеко небезопасным занятием и требует от мастеров соблюдения мер безопасности в повышенной мере. Кроме того, для выполнения горячей ковки требуется, чтобы у мастера были определенные знания и навыки, чтобы разбираться в температурных параметрах различных видов металла.
Ручная ковка
Ручная ковка металла обязательно должна быть выполнена в специальных мастерских, которые оснащены всем необходимым.
В перечень оснастки входит такое оборудование:
- Система воздухоотвода.
- Муфельная печь или кузнечный горн.
Наковальня, которая представляет собой металлическую чушку большого размера (и весом до ¼ тонны) может иметь такие технологические приспособления, как калиброванные отверстия или рога. Для изготовления наковальни требуется легированная сталь 45-ого номера. На наковальне можно выполнять ковку металла своими руками и придавать разогретым заготовкам требуемые размеры и формы. Помимо этого, на наковальне можно даже ковать лист.
Холодная ковка
Большую часть работ из холодной ковки выполняют на спроектированном по особым чертежам оборудовании. Можно перечислить определенный список оборудования, которое следует использовать при холодной обработке металла. Обычно такое оборудование может показать свою эффективность при выполнении большого объема работ для архитектурного оформления сооружений и зданий.
Среди оборудования, которое используют для получения изделий способом холодной ковки, назовем следующие:
- Торсионный, с ним можно выполнять кручение прутка вокруг собственной оси.
- Волновой, на нем делают волнообразные детали.
В парке оборудования для холодного способа ковки насчитывается лишь десяток единиц. Некоторые из них могут работать от мускульной системы оператора, а что-то работает от привода. Некоторые мастера делают самостоятельно подобное оборудование, а также создают модификации.
Самодельные «Улитки»
По сути это модернизированный гибочный станок (трубогиб), но эти усовершенствования позволяют легко делать завитки из довольно толстых прутков (сечением до 10-12 мм) и повторять их с высокой степенью точности.
Один из самодельных станков для холодной ковки
Конструкций эти станки для холодной ковки имеют несколько, но проще всего в реализации вариант с круглым столом, имеющем центральную ножку. К ножке подвижно закреплен рычаг с роликами на подшипниках на конце. Они облегчают процесс гибки.
Поверхность стола можно сделать из стального листа толщиной от 10 мм и больше. Для ножки можно использовать любую толстостенную круглую трубу. Важно сделать конструкцию устойчивой, так как будут прилагаться боковые усилия, потому нужны боковые стойки, распорки, а также устойчивое основание.
Yandex.RTB R-A-1479455-8 Чертеж станка для холодной ковки «Улитка»
Рычаг проще делать из квадратной трубы с толстой стенкой — не меньше 2-3 мм. Сечение трубы 25*40 мм или около того. Крепление рычага к ножке можно сделать на подшипнике, а можно просто взять небольшой кусок толстостенной трубы большего диаметра, надеть ее на ножку, а снизу приварить полосу-упор — чтобы рычаг вниз не падал. Вариант с подшипником дает более легкое движение, но при наличии смазки и второй вариант рабочий.
Вариант крепления рычага
Важна еще форма рычага. Рычаг двойной, верхняя часть — рабочая, нижняя — опорная. Везде где есть соединения желательно доварить усиление, так как усилия значительные.
Рычаг должен быть надежным, с усилением
На столе закрепляется оправка или кондуктор — форма, по которой сгибаются завитки. Делают их разного диаметра — чтобы можно было делать разные по диаметру завитки. Такие оправки могут быть сборными — для формирования большего количества изгибов. В каждом таком образце должны быть стержни, которые устанавливаются в отверстия в столе. Так этот шаблон фиксируется. Также его форма должна быть разработана с таким учетом, чтобы конец прутка в ней хорошо фиксировался.
Вариант кондукторов для улитки
Часто оправки вытачивают из металлического круга подходящего диаметра при помощи болгарки, но есть варианты из металла с наваренными на него стальными пластинами, изогнутыми соответствующим образом.
Как сделать подобный станок для холодной ковки — в следующем видео. Там же неплохо описан способ доведения концов заготовки до приличного состояния — обычные необработанные края смотрятся очень грубо. Для их обработки есть специальное оборудование, но, как оказалось, можно справится и без него.
Разновидности кузнечных работ
Ковка металла выполняется при помощи механического или ручного ударного инструмента – это может быть пресс или кувалда, причем пресс может работать от гидравлического, электрического или пневматического привода. Штамповка и ковка дают возможность получить детали, которые бывают разные по весу и размерам.
Использование ковки дает возможность повысить механические параметры стали и оптимизирует внутреннюю структуру. Именно по этой причине такие детали, как шатуны, делают с использованием ковки или штамповки. Ковку можно поделить на такие типы – ручная и машинная. Для ручной используют ударные инструменты ручного типа, к примеру, кувалду и молот, а все работы по обработке выполняют непосредственно на наковальне.
Машинная ковка требуется для объемных и тяжелых заготовок, которые после обрабатывают под прессовым оборудованием, а меньшие по размеру и с небольшим весом можно обработать молотом.
Обработка материала изготовления при помощи ударов, в свою очередь, разделяют на обработку в штампах и свободную ковку. Второй вид подразумевает сжатие заготовки между основанием и прессом. Формирование готового изделия происходит благодаря вспомогательным инструментам, применяемым кузнецом. При штамповке металл получает размеры и форму в пределах штампа инструмента.
Для того, чтобы изготовить отдельные детали, следует для начала сделать отдельный штамп. По сути, штамповка и ковка являются промежуточными операциями в технологии, которые помогают сделать заготовки, а те в будущем будут использовать и дополнительно обрабатывать посредством сварки или фрезеровки.
Коррозия металла
Коррозия металла — один из важных факторов воздействия на изделие. Элементы художественной ковки металла следует обрабатывать покрасочными маслами, чтобы коррозия не появлялась долгое время.
На более дорогих изделиях перед покраской используют специальный станок по очистке металла. Несмотря на стоимость такой работы, это одно из лучших средств по очистке металла от ржавчины и коррозии.
Если бюджет позволяет использовать дорогостоящую работу по отчистке металла, то можно позволить и дорогостоящую покраску. Обычно для такой работы используют цинксодержащие масла, которые могут проникать в верхний слой металла и не дают воздействовать влаге.
Типы современного оборудования
Кузнечно-штамповочное оборудование
В промышленном масштабе часто используют много кузнечно-штамповочного оборудования, которое можно классифицировать по таким параметрам:
Температура обрабатываемой заготовки. Для этого используют ковочные машины, а также оборудование для холодной и горячей штамповки (объемной и плоской).- По операциям, которые выполняют на оборудовании. Их можно разделить на основное, заготовительное и финишное KШO.
- По типу подачи и удаления готовых изделий с рабочего пространства. На практике же используют оборудование, на котором все описанные операции можно выполнить в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режиме.
- По разновидности привода. Штамповочные машины и прессы могут работать от сжатого воздуха, гидравлики и электричества.
- По ключевому параметру, обычно это номинальное усилие, которое создается при помощи пресса, или же рабочий момент.
Индукционные нагреватели
Перед проведением горячей обработки (горячей ковки металла) заготовки следует разогреть до определенного уровня температуры. Для этой задачи используют различные типы нагревательного оборудования, причем в этот список входят индукционные нагреватели. В них заготовка предварительно прогревается перед штамповкой, ковкой, гибкой и прочими операциями.
Обратите внимание, что данная форма прогревание имеет ряд преимуществ перед остальными способа нагрева, к примеру, перед электрическим или газовым.
В частности, отмечают:
- Использование индукционного типа нагревателей дает возможность снижать затраты на энергию и это важно, особенно при постоянном возрастании тарифов также это дает возможность сделать изделие дешевле, благодаря чему продажи возрастут.
- Использование нагревателей дает возможность повысить производительность труда, так как индукционное нагревание дает возможность уменьшить время, которое затрачивается на прогревание детали.
- В автоматических печах благодаря точности установки и расположения заготовки в индукторе точность нагрева повышается.
- Нагревание заготовки в таких печах отличается малым количеством окалины, что положительно сказывается на сроке эксплуатации штампового инструмента.
- Установка индукционного типа оборудования дает возможность освободить место в производственных помещениях.
Процесс изготовления изделия
Необходимо будет создать металлическую сварную конструкцию, используя металлопрокат либо металлопрофиль. Впоследствии ее украсят детали художественной ковки. Потребуются:
- источник электричества;
- ровная поверхность, подходящая для сборки изделия;
- болгарка с металлическими щетками, а также отрезными и зачистными кругами;
- маркер;
- молоток;
- две шпильки;
- нетянущаяся веревка;
- сварочный аппарат;
- маска;
- перчатки;
- электроды.
Металлопрокат лучше использовать маленького сечения, так как его легче будет согнуть без использования специального нагрева. Следует заранее выбрать рисунок. Не стоит выбирать слишком сложные эскизы. Поскольку очень тяжело работать с таким материалом, как металл, особенно делая это впервые. Металл следует покупать с запасом (небольшим), заранее просчитав потребность в нем. Следует учесть, что длина стандартного металлического прута — 6 метров.
Обработать металл лучше всего сразу же, иначе потом это совершить будет гораздо сложнее. Его необходимо в первую очередь очистить от ржавчины, используя для этого металлическую щетку, надетую на болгарку.
Затем необходимо будет собрать рамку, используя для этого процесса ровную поверхность. Рассчитывать ее размер следует по внешним поверхностям. Сварной шов будет у каждого из углов рамки. Сначала нужно прихватить одну из сторон во избежание перекоса рамки. Несколько капель сварки необходимо капнуть на нижний и верхний углы, затем выровнять диагональ путем постукивания по неприваренным углам. После чего свариваем остальные два угла.
На заранее подготовленную ровную поверхность наносится рисунок в масштабе 1:1. С помощью веревки измеряем элементы рисунка, прикладывая ее к каждому из них, как к трафарету. Таким образом, узнаем длину, на которую необходимо будет порезать металлические пруты.
Для деформации заготовок понадобится следующее приспособление: две шпильки необходимо приварить на расстоянии 2—3 см друг от друга. С их помощью и с использованием молотка можно выгибать железные пруты, при этом ориентируясь на трафарет.
Когда пруты уже изогнуты, следует разложить и собрать рисунок на трафарете. Если присутствуют лишние детали, их следует обрезать. После чего изделие сваривается поочередно с обеих сторон. Дефекты и изъяны после сварки нужно аккуратно зачистить. Купленные заранее декоративные кованые элементы, которые украсят основу, привариваем на предназначенные для них места. В местах сварки снова производим зачистку.
Для грунтовки лучше всего использовать белый грунт, поскольку на нем видны все огрехи. Краска должна обладать теми же свойствами, что и грунт. Искусственное состаривание или позолота придаст особого шика изделию, которое внешне будет очень похоже на кованое.
У тех же, кто в этом деле уже «набил руку», изделия получаются просто великолепными.
Уход за коваными изделиями
Кованые изделия, как и любые другие, нуждаются в уходе. Располагаясь на улице, они подвергаются разнообразным воздействиям окружающей среды, что негативным образом сказывается на их внешнем виде. Их желательно окрашивать один раз в 2−3 года. Обязательно необходимо смазывать трущиеся детали ворот, качелей и калиток. Таким образом, они прослужат гораздо дольше.
Подводя итог, следует заметить, что все гениальное просто, как гласит известная пословица. Если возникает желание собственноручно украсить свой приусадебный двор, следует как можно быстрее воплощать его в жизнь. Кованые изделия, созданные своими руками, помогут создать уютную и дружественную атмосферу, привнесут яркие краски в повседневную жизнь.
Ручная ковка
Ручная ковка металла должна выполняться в специально оснащенной мастерской. В перечень оснащения входит следующее оборудование и устройства:
- горн или муфельная печь;
- система отвода воздуха;
Наковальня, представляющая собой солидных размеров (до 250 кг весом) металлическую чушку, которая может обладать такими технологическими приспособлениями, как рога, калиброванные отверстия. Для ее изготовления применяют сталь 45Л.
На наковальне может быть выполнена ковка металла своими руками и придание нагретым заготовкам необходимых форм и размеров.
Кроме того, на поверхности наковальни существует возможность ковки листа.
Холодный метод ковки
Большая часть работ холодной ковки выполняется на специально спроектированном для этих целей оборудовании. Можно назвать определенный перечень оборудования, который применяют для холодной обработки металла. Как правило, такое оборудование показывает свою эффективность при выполнении больших объемов работ при архитектурном оформлении зданий и сооружений.
Среди оборудования, применяемого при получении изделий холодной ковкой можно назвать следующее:
- торсионный, с его помощью выполняют кручение прутка вдоль оси;
- волновой, на нем выполняют различные волнообразные детали.
Всего парк оборудования для холодной ковки насчитывает порядка десятка единиц. Некоторые работают от мускульной силы оператора, некоторые от электрического привода. Некоторые умельцы занимаются самостоятельным изготовлением подобного оборудования.
