Оборудование для холодной ковки

Кузнечное оборудование или приспособления для холодной ковки

Горячая ковка требует специально оборудованной кузницы на удалении от жилых районов, чтобы избежать жалоб на повышенный уровень однообразного шума и пожароопасную ситуацию, что неизбежно при обработке горячего металла молотом. Наковальня, горн, мехи и прочие атрибуты кузнечного дела, необходимые для горячей обработки металла найти можно, но зачем тратить сил и времени больше на то, что можно выполнить, не подвергая организм мастера испытанию жаром, в более короткие сроки способом механической обработки.

https://youtube.com/watch?v=Cwmk5YzZzaM

Металлическим заготовкам можно придавать самые причудливые формы без нагрева, что позволяет получить металлические поделки высокого качества без риска повредить металл при перегреве или недостаточном нагреве. Если при горячей ковке всегда есть риск, что элементы могут несколько отличаться друг от друга, то механизация труда, при холодной ковке, даёт возможность выпускать идентичные изделия партиями. Поточное производство удобно для выполнения заказов по ограждениям территории или установки в парках изысканных лавочек и скамеек на гнутых металлических ножках, оконные решётки на несколько окон или ограждения на пролёты лестниц. Для заказчика главное — выдержать оформление в едином стиле, задача изготовителя — удовлетворить спрос в кратчайшие сроки.

Садовые беседки, перила мостиков в саду, основа козырька над крыльцом являются украшением двора и фасада. Но и для внутреннего убранства дома тоже подходят кованые изделия, например, решётка, отделяющая каминную зону, подставки под предметы домашней утвари, вазоны и ножки для мебели (более тонкие и изящные, чем те, что используются для уличной мебели). Западный поточный подход для комплексного оформления более целесообразен.

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 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.

Приспособления для выполнения «гусиной лапки»

«Гусиная лапка» — расплющивание с нанесением красивых насечек концов заготовок для придания большей изящности конструкции или с целью уменьшения толщины для различных соединений.

Концы элементов оформлены «гусиной лапкой»

Эту операцию можно выполнить при помощи станка с матрицей или приспособлением и тяжелым кузнечным молотом на наковальне. Оба варианта мы даем в виде видеоматериалов.

Видео 9. Станок для изготовления «гусиной лапки»

Видео 10. Приспособления для ковки «гусиных лапок»

Видео 11. Подробный процесс изготовления штампа

Ниже прокатный станок для выполнения той же операции.

Станок для прокатки «гусиной лапки» (расстояние между вальцами регулируется). Материалы для прокатного станка: шестерни и валы — запчасти от комбайна б/у

Принцип действия

Этапы проектирования станка холодной ковки и подготовительные процедуры

Чтобы изготовить  станок  холодной ковки, потребуются следующие чертежи:

• Чертёж рамного основания станины под установку агрегата;
• Сборочные чертёжи каждого из необходимых приспособлений;
• Чертежи сменных деталей станка.

В качестве рабочего инструмента и исходных материалов для изготовления необходимы:

• Толстолистовая сталь (или полоса) из среднеуглеродистой стали марки не ниже сталь 35;
• Толстостенная труба квадратного поперечного сечения;
• Переносной отрезной станок или шлифовальная машинка;
• Инструмент для работы с крепёжными деталями (гайковёрт, пассатижи);
• Бытовой сварочный аппарат;
• Фрезер;
• Ручной гибочный агрегат;
• Мерительный и разметочный инструмент (угольник, штангенциркуль, нутромер).

Перед началом изготовления отдельных элементов станка  холодной ковки полезно все предполагаемые действия выполнить на чертеже, прорисовав все основные перемещения отдельных узлов и деталей, из которых состоит  станок  холодной ковки.  Особенно полезно сделать это перед изготовлением сменного рабочего инструмента (под улитку, керн, гнутик).  Стоит продумать также возможность использования стандартных узлов: например, слесарных тисков, либо суппорта от небольшого списанного токарного устройства.

Для обеспечения высокого качества готовых изделий параметры шероховатости инструмента должны быть на один квалитет выше, чем изделий, которые будут изготавливаться на нём. Поэтому после производства сварочных операций, отрезки и пр. рабочие финишные поверхности необходимо тщательно прошлифовать. Когда  все  необходимые составные части станка  холодной ковки  изготовлены, рабочие сменные инструменты полезно термически обработать. Закалка до твёрдости 40…45 HRC значительно увеличит долговечность используемых приспособлений. Стоит напомнить, что после закалки изделия несколько коробятся, а потому нуждаются в последующей правке. Впрочем, закалочные и отпускные переходы лучше заказать в специализированных фирмах, имеющих необходимое оборудование.

Как построить завиток?

Эскизов завитков для художественной ковки в интернете достаточно, но при попытках подогнать их размеры к требуемым для себя нередко оказывается, что изделие зрелищно проигрывает из-за вроде бы незначительного нарушения пропорций. Поэтому желательно также уметь строить ковочные шаблоны завитков, заведомо обладающие эстетическими достоинствами.

Шаблоны для холодной ковки художественных завитков – волют – строятся на основе математических спиралей. Чаще всего используется логарифмическая спираль; это одна из широко распространенных естественных форм, выражающая фундаментальные законы природы. Логарифмическая спираль обнаруживается и в раковине улитки-моллюска, и в нашем слуховом аппарате, и в форме скрипичного ключа в нотной записи; в грифе самой скрипки тоже.

Построение образующих шаблонов для холодной ковки на основе спиралей

Принцип построения логарифмической спирали по точкам заключается в том, что при повороте образующего ее радиуса, начиная с некоего начального R0, на фиксированный угол ?, его длина умножается на показатель расхождения спирали p. Для волют p берут, как правило, не более 1,2, т.к. логарифмическая спираль расходится (раскручивается) очень быстро; на поз. В рис. для примера показана логарифмическая спираль с p = 1,25. Чтобы попроще построить спираль по точкам с достаточной для кузнечных работ точностью, принимают ? = 45 градусов.

В случае, когда требуется более плотная арифметическая спираль, при повороте образующего ее радиуса на те же 45 градусов к предыдущему радиусу прибавляется 1/8 шага спирали S, поз. Б. В том и другом случае R0 берут равным или большим поперечника d заготовки равномерного сечения, поз А. Если начальный конец заготовки заострен, R0 может быть и меньше d, вплоть до предела пластичности металла.

Осталось определиться, как уложить зрительно гармоничную спираль с заданный для нее размер проема a. Чтобы решить эту задачу аналитически, т.е. по формулам с любой заданной наперед точностью, придется решать уравнения кубические и высших степеней. Компьютерных программ для численного технического расчета волют в интернете что-то не обнаруживается, поэтому воспользуемся приближенным методом, позволяющим обойтись одним рабочим и, возможно, одним проверочным графическим построением. В его основе лежит предположение, что при небольших р суммы R2+R6 и R4+R8 сильно не различаются. Пошаговый алгоритм построения волюты для ковочного шаблона отсюда следует такой:

1. исходя из наличного материала определяем R0;
2. количество витков волюты w берем по принципу: как бог положит на душу левой задней лапы любимого кота;
3. пользуясь данными таблицы на рис., рассчитываем поперечник волюты b такой, чтобы он был немного меньше ширины проема под нее a, см. поз. Г;
4. рассчитываем рабочий начальный радиус R по формуле на поз. Г;
5. строим по точкам профиль волюты в масштабе;
6. при необходимости точно подгоняем R по той же формуле и строим профиль рабочего шаблона окончательно.

Как сделать станок торсион?

Для такого инструмента холодной ковки подготовьте:

• листовую сталь;
• тиски;
• болгарку;
• крепежи — гайки с болтами;
• понижающий редуктор;
• электродвигатель;
• цепь;
• сварочный аппарат;
• двутавр.

Чтобы быстро собрать станок, придерживайтесь следующей последовательности действий:

1. Возьмите в качестве основы двутавр.
2. Приварите с одной стороны к нему стальной лист.
3. К нему закрепите тиски — приварите и закрепите болты с гайками.
4. К тискам приварите пластины сверху и снизу — это исключит выскальзывание металла при натяжении.
5. С другой стороны двутавра закрепите ролики, а на них установите платформу.
6. Сверху на этой конструкции установите и закрепите еще одни тиски, но с подвижной центральной частью.
7. Сверьте, чтобы оба узла по разные стороны двутавра располагались на одной высоте.
8. Приделайте ручку из стальных прутков — обод, прокручиванием которой вы и будете загибать металл.
9. Соедините асинхронный двигатель с понижающим редуктором болтами.
10. С обратной стороны рабочего узла — обода штурвала, торсиона протяните цепь.
11. Закройте ее кожухом из стали.

Видео

В этом видео наглядно показана конструкция торсиона к собранном виде и принцип работы на таком станке. Внимательно ознакомьтесь с ним, чтобы облегчить себе работу.

Технология холодной ковки

Технология изготовления кованных холодным способом предметов отличается отсутствием предварительного нагревания по всей поверхности заготовки, допускается местное прогревание участка в месте будущего изгиба. В основу обработки положена пластичность металлов.

Каждый металл, будь то черный или цветной, имеет предел прочности на разрыв, изгиб и растяжение. Одни материалы легко сопротивляются изгибу, другие отлично скручиваются и растягиваются. Используя такую способность, производят обработку материала различными способами давления без нагрева. Применение усилий прессует материал в точках изгиба или кручения, структура уплотняется, металлу сообщается дополнительная прочность.

Из-за отсутствия предварительного высокотемпературного действия химические свойства металла не меняются, поэтому последующая закалка, отжиг и отпуск не делается.

Достоинства и недостатки

К положительным сторонам обработки относят:

• не требуется нагревание, это обстоятельство удешевляет работу, так как не нужно приобретать оборудование для разогрева или строить печи;
• изделия имеют повышенную прочность;
• элементы подгоняются под шаблон с высокой точностью;
• дополнительная доводка готовых деталей не требуется или сводится к минимуму;
• готовые элементы не содержат следов копоти и продуктов горения на поверхности.

К недостаткам относят:

• при изготовлении усилия прилагают намного больше, чем при горячем прессовании;
• нельзя работать с листовым литьем и болванками прочных металлов;
• для приложения силы требуются (в некоторых вариантах) мощные специализированные станки;
• требуется очищение поверхности перед работой.

Процесс изготовления изделий

Основными операциями при работе являются:

• прессование с помощью ручного или механизированного сжимающего оборудования;
• чеканка позволяет наносить рисунок или орнамент на поверхность, используется ручные инструменты или станки, чаще всего узоры ставят на меди, как мягком и податливом металле;
• гибка относится к основным технологическим приемам, распространенный в изготовлении многих заготовок.

Помимо основных технологических приемов, в холодной ковке заготовки режут, рубят, крутят, сваривают, шлифуют. Для обработки материалов и создания декоративных элементов применяют специализированное оборудование и инструменты. Ковка холодным способом представляет собой многоплановую работу с металлом для производства готовых декоративных деталей.

Приобретают универсальный аппарат, но его покупка оправдывается при массовом производстве, а изготовление типичных элементов для собственного двора и дома небольшими партиями быстро не окупится. Для одной или двух техник покупают необходимые приспособления, а дорогой станок для гибки будет работать в незагруженном режиме.

https://youtube.com/watch?v=edWs8rzHr4c

Станки для холодной ковки

Для холодной ковки металла применяются различные инструменты. Оборудование можно купить в строительных магазинах или собрать самостоятельно. Например, твистер для холодной ковки кузнец может собрать менее чем за полдня. Также нужен сварочный аппарат для соединения отдельных деталей, шлифовальная машинка для зачистки швов и поверхностей, болгарка для обрезания заготовок.

Улитка

Это ручное приспособление, с помощью которого металлическим прутам придается форма завитков. На рабочей поверхности закрепляются отдельные элементы или приваренные изгибы, через которые мастер загибает заготовку. Есть модернизированная улитка с поворотным лемехом, которая облегчает труд мастера. Приспособление для сгибания заготовок по спирали должно присутствовать в любой мастерской.

Торсионный

Необходимый станок для холодной ковки металла. Представляет собой массивное основание, на котором закрепляются тиски, а с другой стороны ворот. Заготовка закрепляется в тисках и с помощью ворота начинает закручиваться по спирали. Можно соединять несколько прутков в один скрученный элемент.

Гнутик

Гнутик для холодной ковки применяется для создания различных углов на заготовках. Состоит из двух неподвижных роликов и одного подвижного упора, располагаемого по центру.

Гнутик

Волна

Это станок по металлу для холодной ковки. С его помощью можно сделать изделие волнообразной формы или выполнить зигзаги.

Предназначение кованых изделий

Художественная ковка, созданная своими руками, прочно заняла лидирующую позицию на современном рынке. Эти изделия можно встретить не только на заборах и воротах, но и на кроватях в обычных квартирах. Существует несколько видов изделий, где ковка используются чаще всего:

1. Ворота.
2. Заборы.
3. Решетки.
4. Лестницы.
5. Беседки, мангалы.
6. Мебель и ее принадлежности.

Из-за такого большого спроса на кованые изделия невольно стоит задуматься, почему людям так нравятся элементы художественной ковки. Ведь металл — материал холодный, тяжелый, подвергающийся коррозии в окружающей среде. В противовес этим негативным факторам есть множество благоприятных:

1. Долговечность.
2. Изысканная красота.
3. Повышенные защитные функции.
4. Возможность изготовления по любым габаритам и размерам.
5. Полная возможность фантазии при изготовлении.
6. Кованые изделия прекрасно сочетаются с другими материалами.

И это далеко не весь список достоинств кованых элементов. Если объединить все вышесказанные выражения, то предметы из металла — это долговечные, прочные и весьма красивые изделия.

Особенности и преимущества твистеров

Твистеры, или торсионные станки, относятся к более сложному кузнечному оборудованию и служат для скручивания прутков вдоль их продольной оси.

Принцип действия у всех твистеров одинаковый — один конец заготовки или их группы зажимается в неподвижную оправку, другой — а подвижную. Подвижная оправка вращается вокруг своей оси, скручивая прутки.

В простейшем варианте неподвижная оправка зажимается в тиски, а подвижная оправка приводится в действие ручным воротом. В этом случае на заготовки надевают прочную трубу чуть большего диаметра, чтобы предотвратить нежелательную продольную деформацию прутков.

Существуют варианты кузнечного оборудования с механическими червячными редукторами и даже с электроприводом, также через редуктор.

Обязательным элементом механизированного твистера является прочная рама, соединяющая опоры оправок. При скручивании и деформации металла возникают большие продольные напряжения, вследствие которых он может деформироваться. Прочная рама позволяет противостоять таким деформациям.

Твистер для холодной ковки

При скручивании прутков длина их уменьшается, поэтому подвижная опора должна иметь возможность передвижения вдоль рамы.

Преимущества твистеров заключаются в возможности создания:

• выразительной формы и фактуры поверхности при скручивании одиночного прутка;
• уникальных украшений и деталей предметов интерьера — фонариков (шишек);

Создать такие формы и фактуры другими методами обработки металла крайне затруднительно или попросту невозможно.

Рычажная улитка

Простейшая разновидность станка — это рычажная улитка. На массивной платформе закреплен захват для начала изгибаемой полосы и шаблон завитка, к которому полосу притягивают рожковым рычажным захватом.

Рычажная улитка для холодной ковки

Если нужно сделать много одинаковых завитков, то полосу шаблона и захват приваривают к металлической плите, если требуются завитки разной формы и начального радиуса — используют деревянную или фанерную платформу с большим количеством отверстий, в которые вставляют закаленные болты для формирования захвата и точек шаблона. Для выполнения такой гибки нужно обладать недюжинной физической силой.

Улитка с поворотной плитой

Шаблон используется такой же, ка в рычажной улитке, но применяется поворотная платформа, в ней в шаблоне фиксируется конец заготовки, которая подается через неподвижный упор-фиксатор на верстаке.

Улитка с поворотной плитой для холодной ковки

Вращаясь, шаблон затягивает полосу металла в себя и выгибает его по намеченной траектории. Для облегчения труда при повороте плиты используют червячный привод.

Улитка с воротом и поворотным лемехом

Существует усовершенствованная разновидность улитки — улитка с воротом и поворотным лемехом. Для увеличения физической силы человека используется ворот. Он вращает серпообразный или спиралеобразный лемех, изготовленный из особо прочной стали. Применяются также складные лемехи для получения деталей переменной кривизны и сложной формы.

Улитка с воротом и поворотным лемехом

Такой лемех состоит из нескольких частей, соединенных между совой осями и закрепленных друг относительно друга штифтовыми фиксаторами. По мере прохождения того или иного участка сложной спирали соответствующий штифт извлекается и часть лемеха складывается, не принимая участи в дальнейшей холодной ковке. Заготовка закрепляется с помощью фиксатора на платформе. В пазу двигается ролик, который прижимает пруток или полосу к лемеху. При повороте ворота согласно закону рычага лемех проворачивается по меньшему радиусу, но с пропорционально большим усилием, валик и прижимает деталь к выставленным на плите фиксаторам.

На улитке с поворотным лемехом можно выгибать до 5 витков спирали, благодаря постоянному усилию изделия получаются одинаковыми, а в силу возможности регулировки прижима ролика можно получать двойные завитки и завитки переменной кривизны.