Что такое холодная ковка металла: Холодная ковка металла: оборудование, инструмент, элементы

Холодная ковка металла: оборудование, инструмент, элементы

Содержание:

1. Что такое холодная ковка?
2. Оборудование и инструменты.
3. Приемы, способы и технологии.
4. Холодная ковка своими руками.

Изменение формы металла происходит под воздействием высоких температур или механического давления. Холодная ковка — это изготовление кованых изделий без разогрева заготовки. Рассмотрим особенности и нюансы данной технологии.

Что такое холодная ковка?

Горячая и холодная ковка являются древнейшими технологиями обработки металлов. Горячая ковка — это процесс изменения формы раскаленной металлической заготовки. Холодная ковка позволяет изготавливать кованые изделия без полноценной кузницы и контакта с раскаленными предметами.

Работа с холодными металлами представляет собой не совсем ковку, а механическую деформацию. В результате меняется только форма заготовки. Кузнец берет прокат, лист железа, затем сгибает, навивает, скручивает или вытягивает его. Работы выполняют ручными инструментами, сварочными аппаратами, на прокатных станках, прессах.

Для механической ковки подходят пластичные, вязкие металлы. Например, низкоуглеродная сталь марок Ст 3, Ст 20, Ст 25, алюминий, бронза, медь. Пластичные металлы устойчиво переносят механические воздействия, полностью сохраняют целостность.

Виды технологических операций

Для получения декоративных деталей холодным способом мастера выполняют различные виды технологических операций:

• осадка — увеличение ширины заготовки под высоким давлением;
• прямое или обратное прессование — повышение плотности детали под высоким давлением;
• штамповка — объемное, листовое прессование для изменения формы детали;
• прошивка — создание открытых, закрытых отверстий;
• волочение — протягивание заготовки через специальную матрицу;
• поперечная, винтовая прокатка — обработка детали с помощью трения;
• калибровка, вырезка, навивка и т. д.

Детали, прошедшие механическую обработку, собирают по эскизу в одну композицию. Элементы соединяют сваркой, закрепляют на основании. Кованая композиция получается плоской или объемной в зависимости от эскиза, задумки мастера.

Плюсы и минусы

Холодная ковка металла позволяет получать красивую и прочную продукцию с эффектом старения металла. Изделия выглядят аккуратно, так как элементы не подвергаются горению в печах. Они более долговечны, устойчивы к повреждениям.

Механическая обработка металлов имеет ряд преимуществ перед горячей технологией.

• Экономичность: благодаря высокой производительности изделия стоят в десятки раз меньше, чем изготовленные горячим методом.
• Технология позволяет за короткий срок создавать изящные узоры, симметричные орнаменты, конструкции из базовых элементов.
• Повторяемость деталей: мастера производят серии одинаковых элементов для оград, решеток, наборов мебели.
• Легкость освоения техники — работа требует меньшего мастерства, поэтому становится доступнее.
• Нагрев заготовок до высоких температур не требуется, технология более безопасна.

С помощью холодной ковки мастера изготавливают только некоторые виды кованой продукции. Набор операций, инструментов, исходных материалов ограничен.

Применение

Изделия из холодной ковки применяются в хозяйственных целях, а также для декора придомовых территорий, помещений, мебели. Мастера изготавливают навесы, крылечки, решетки, заборы, стойки для фонарей, перила для мостиков. Они могут быть украшены завитками, спиралями, витыми элементами, красивыми навершиями. Замысловатые узоры оживляют беседки, столики, скамейки, даже мангалы. Благодаря витым элементам изделия получаются изящными, воздушными, легкими.

Механическая обработка металлов часто применяется при производстве стоек, вешалок, гардин, портьер, каминных инструментов, дверных ручек, шпингалетов. Большим спросом пользуется садовая и домашняя кованая мебель.

Оборудование и инструменты

Для деформации металлических деталей предусмотрены ручные и механизированные инструменты.

Основные приспособления:

• гнутик — штамп для создания пространственных фигур, зигзагов;
• улитка — специальный рычаг для сгибания;
• волна — приспособления с фиксаторами для получения волнистых изгибов;
• твистер — устройство для закручивания спиралей;
• фонарик — инструмент для создания объемных фигур;
• глобус — устройство для сгибания деталей по окружности.

Мастера применяют различные оправки для ручных и гидравлических станков. Для создания одинаковых деталей используют шаблоны, упоры.

Приемы, способы и технологии

Холодная художественная ковка выполняется с помощью простых кузнечных приемов.

• Гибка — это основной прием для холодной деформации. Закрепленную заготовку гнут вокруг оправки. Получаются завитки, размер которых зависит от диаметра оправки.
• Прессование выполняют ручными или механическими сжимающими устройствами.
• Кручение — это сложный прием, выполняемый простыми тисами. Для перекручивания используют ребристые пруты, так как на них хорошо будут видны витые края.
• Протяжку делают для изменения сечения заготовки с заостренными краями.
• Чеканка — это способ нанесения рисунка ударами с другой стороны листа металла. Прием позволяет создавать объемные рисунки, орнаменты или элементы для больших композиций. Чаще всего чеканку выполняют на медных листах.

На первых и последних этапах работ мастера применяют стандартные приемы резки, рубки, волочения, прошивки.

Холодная ковка своими руками

Механической ковкой можно заниматься в домашних условиях.

Для этого не потребуется кузница и промышленные станки. Многие умельцы создают кованые изделия своими руками с помощью простых инструментов. Простейшие станки, шаблоны, насадки для работ тоже собирают своими руками. Используют прессы, шаблоны, установки с ограничителями, то есть штырями и прокладками.

Фабрика кованой мебели «Металлдекор» предлагает приобрести уникальные изделия холодной ковки. Опытные мастера изготавливают кованую мебель, предметы для декора придомовых территорий, помещений. Фабрика осуществляет доставку по всей России. Предусмотрен бесплатный выезд замерщика, беспроцентная рассрочка.

Холодная ковка металла

 

Очень красиво смотрятся ворота с коваными деталями или камины, заборы, решетчатые окна и двери, элементы мебели, декоративные изделия в помещении и на территории загородного дома. Такие мелкие детали обычно делают из металла, который обрабатывается методом холодной ковкой.

 

При таком методе обработки металла, заготовки на мелкие изделия или детали для соединения не нагревают. А сырьем для них служит железо или мягкая сталь, которое, при необходимости, может сшиваться сварочным аппаратом.

 

Холодная или художественная ковка выполняется при помощи кувалд, автоматических молотов, гидравлических прессов (метод штамповки) или вручную. Часто для их изготовления делают специальные шаблоны, которые могут использоваться даже в серийном производстве. Этот метод выполнения художественных металлических изделий считается наименее трудозатратным и быстрым, поэтому себестоимость таких деталей не очень высокая.

 

Метод холодной ковки для изготовления изделий имеет несколько преимуществ перед горячим. Одно из главных его достоинств — экономичность. Производитель, имея на вооружении широкие возможности технологии, изготавливает качественные и красивые детали, которые ценятся сегодня достаточно высоко.

 

А благодаря специальным шаблонам, можно заняться тиражированием кованых деталей, при этом их себестоимость не возрастет. Поэтому изготовленные таким образом детали, будут иметь вполне умеренную и стабильную стоимость. Их цена зависит лишь от стоимости чернового сырья. Такой металл можно приобрести уже в заготовках на металлургических комбинатах. Для холодной ковки подойдет черновая труба, квадрат, профиль, и т. д.

 

Работая методом горячей ковки, для того чтобы заготовка стала более мягкой и приобрела нужную форму, ее поддают обработке высокими температурами. Но холодная ковка металла не требует ее предварительного нагрева. Только в исключительных случаях металл нагревают в некоторых местах. Обычно, это стыки или швы, где под действием температуры сглаживают неровности или шероховатости.

 

Виды

 

Чтобы изготовить художественные детали или элементы из металлических заготовок, существует несколько методов холодной ковки. Но главными являются два: штамповка и вальцовка.

 

1. Штамповка. Она используется при работе с листовым металлом. Чтобы придать заготовке определенную форму, вид или объем, используют пресс, который специально настраивают на определенную деформацию листа.

 

2. Вальцовка. Материалом для нее может быть профильная труба, квадрат, прутья или полоса. Инструмент: станок со сменными валами, настраиваемые на определенную форму заготовки, которая должна получиться на выходе из него. Такие станки имеют достаточно высокую пропускную способность, если пересчитать количество готовых деталей за определенное время.

 

Сегодня холодную ковку все чаще стали использовать дизайнеры для реализации своих идей при создании интерьера или ландшафтном проектировании. Процесс изготовления деталей таким методом дает возможность вырезать или выгибать заготовки по определенному лекалу. Поэтому производители, вырабатывая большое количество одинаковых кованых деталей, не повышают их цены. Именно это учитывают дизайнеры для снижения стоимости готового проекта.

 

Для холодной ковки чаще всего используют металлы с заниженным уровнем в нем углерода (0,22%). А чтобы улучшить свойства металла, в него могут вводиться примеси мышьяка, фосфора, меди, никеля и т. д.

 

Учитывая такие достоинства метода холодной ковки изделий, сегодня многие начали заниматься этим в домашних условиях. Из рук таких мастеров можно получить совершенно уникальные элементы для дома или сада. Ведь у каждого из них свои идеи художественных элементов, а зачастую совершенно оригинальные и неожиданные. Тем более что все они — довольно тонкая работа, ведь для ручного производства не используются заготовки из толстого металла.

Что такое гидравлический пресс холодной штамповки?

Гидравлический пресс для холодной штамповки представляет собой пресс с гидравлическим приводом, который выполняет операции холодной штамповки (часто холодной штамповки или холодной обработки давлением). Процесс холодной ковки относится к процессу, при котором заготовке придают форму с помощью усилия прессования при комнатной температуре. Напротив, горячая ковка использует сжатие и тепло для формирования материалов. В промышленных производственных условиях часто используются гидравлические прессы.

Помимо гидравлических прессов, также широко используются механические прессы.

Пресс необходим как для холодной, так и для горячей штамповки. Его конструкция проста. В основании станка находится станина (или валик). Кровать обычно представляет собой неподвижный элемент. В верхней части пресса находится подвижный плунжер. Баран движется вертикально сверху вниз.

Матрицы состоят из двух частей: одна на поршне, другая на станине. Заготовка будет помещена в нижнюю матрицу. Когда ползун опускается, заготовка формуется матрицей. Нижняя матрица служит контейнером для заготовки. В современном автоматизированном контексте валик можно перемещать, чтобы улучшить процесс подачи, регулировки или замены.

В обычном процессе прессования усилие создается оператором вручную. Есть кривошип или винтовой вал для вращения. Ползунок движется, когда оператор вращает рукоятку. Поршень возвращается назад, когда кривошип вращается в обратном направлении. В автоматизированной настройке поршень вместо этого управляется гидравлической системой. Система способна придать большую силу и лучший контроль для завершения операции.

Гидравлический пресс для холодной штамповки использует гидравлический цилиндр для создания усилия. В гидравлическом прессе есть два цилиндра, соединенных друг с другом. Эти два цилиндра содержат достаточное количество гидравлической жидкости. Один цилиндр больше другого. Поршень в большом цилиндре приводит в движение поршень гидравлического пресса для холодной штамповки. Меньший называется плунжером. Когда на поршень действует сила, давление передается равномерно во всех направлениях и поднимает плунжер.

Сила, приложенная к плунжеру, может быть небольшой, но давление, действующее на плунжер и плунжер, одинаково. В результате меньший цилиндр может перемещать поршень большего размера и большего веса. К недостаткам гидравлического пресса для холодной ковки можно отнести риск утечки жидкости при плохом обслуживании или неправильной эксплуатации станка. Кроме того, есть опасения по поводу жары. Температура машины становится выше по мере того, как она используется дольше.

:: Подробнее: Гидравлические прессы опережают эпоху

Процесс ковки на прессе включает постепенное давление на заготовку. Поскольку металлические материалы обладают пластичностью, при сжатии куска металла он деформируется и меняет форму в ответ на усилие прессования. Процесс холодной ковки использует это физическое свойство для изменения формы заготовки. Чтобы придать металлическим заготовкам желаемую форму, необходимо точно контролировать усилие прессования, время и инструменты, участвующие в этом процессе.

Пресс-инструменты, используемые при ковке на прессах, представляют собой штампы или пресс-формы. Заготовка помещается между матрицей/формой перед операцией. После приложения давления металлическая заготовка изменит форму в соответствии с фигурой штампа. Обычно набор штампов состоит из двух половинок. В процессе ковки в открытых штампах используется только половина штампов. В процессе штамповки в закрытых штампах участвуют обе половины.

Независимо от того, открыта ли операция или закрыта, тепло не учитывается. Холодная ковка относится конкретно к процессу металлообработки, при котором заготовке придают форму при температуре окружающей среды. Металлические детали формируются посредством гибки, сжатия, волочения или резки в холодной штамповке. Основными факторами в этом процессе являются время и давление.

:: Подробнее: Электрогидравлический пресс – универсальный механический станок

Использование гидравлического пресса для холодной штамповки имеет несколько преимуществ. Во-первых, операция упрощается, так как включается меньше элементов; не требуется нагрева или термической обработки. Холодная ковка может улучшить качество поверхности заготовки. Более того, контроль размеров лучше, а загрязнение сведено к минимуму. Гидравлический пресс холодной ковки обладает большей универсальностью, чем механический пресс. Он тихий и мощный, но при этом компактный. В большинстве случаев гидравлический пресс безопаснее обычных механических прессов. Идеально подходит для обработки менее дорогостоящих, более слабых металлических деталей, а также когда требуется точность и чистовая обработка.

IMTS объединила производителей гидравлических прессов со всего мира на этой онлайн-платформе. Просмотрите и найдите вашего следующего поставщика вместе с нами.

Если у вас возникнут какие-либо трудности, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Быстрая ссылка на поставщиков

Холодная, теплая и горячая ковка

Ковка — это процесс, при котором металлическому объекту придается другая форма под действием локальных сжимающих усилий. Хотя ковка была признана жизнеспособным методом металлообработки тысячи лет назад, она продолжает оставаться распространенным ремеслом в металлообрабатывающей промышленности и сегодня. В ранних цивилизациях ковка в основном использовалась для создания оружия, инструментов и украшений, но сейчас существует множество методов ковки для создания металлических изделий для ряда современных отраслей промышленности. Эти отрасли включают сельское хозяйство, строительство, аэрокосмическую и автомобильную промышленность.

Разнообразие рынка кузнечного производства свидетельствует о настраиваемости аспекта кузнечной промышленности. Например, процесс ковки может проводиться при различных температурах, в зависимости от физических свойств конкретных материалов и используемого оборудования. Поскольку температура играет такую ​​важную роль в процессе ковки, она фактически используется для классификации методов ковки. Эти методы ковки известны как горячая ковка, теплая ковка и холодная ковка. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, но они выбираются на основе предполагаемого применения готового продукта и пределов стоимости, а не просто потому, что один лучше другого.

Что такое холодная ковка? (Применение и преимущества)

Холодная ковка происходит при температуре ниже температуры рекристаллизации металла, часто при комнатной температуре или близкой к ней. Поскольку холодная ковка часто проводится при гораздо более низких температурах, чем горячая или теплая ковка, в этом процессе заготовка оказывает большее сопротивление деформации. Поэтому этот процесс обычно требует промежуточных этапов отжига между деформацией заготовки, чтобы свести к минимуму деформационное упрочнение в процессе ковки. Отжиг — это процесс, при котором заготовка укрепляется путем ее нагревания и последующего медленного охлаждения для снятия внутренних напряжений. Поскольку температура процесса холодной штамповки близка к температуре закалки заготовки, в этом методе не возникает проблемы образования окалины из-за реакций с атмосферными газами. С другой стороны, заготовка не такая податливая в процессе деформации, как при других методах, поэтому для придания формы заготовке требуются большие нагрузки на пресс.

Диапазон температур холодной ковки

Известно, что методы холодной ковки обеспечивают наилучшую точность размеров по сравнению с методами горячей ковки. Эта особенность связана с тем, что заготовка деформируется вблизи сетчатой ​​формы конечного изделия. Холодные поковки не нужно охлаждать после ковки, потому что они уже изготовлены при температурах, близких к их закалке. Горячие и теплые поковки могут испытывать усадку по мере затвердевания, что не является проблемой при холодной ковке. Хотя заготовка остается в твердом состоянии при холодной ковке, напряжение от трения между заготовкой и оборудованием, используемым для ее деформации, может привести к тому, что температура заготовки достигнет 250°C. В результате метод холодной ковки обычно используется с более мягкими металлами, такими как алюминий, медные сплавы и низколегированные стали, которые обычно весят менее 50 фунтов. Мягкие металлы легче деформируются при более низких температурах и требуют меньшего давления ковки.

Оборудование и материалы для холодной ковки

Высокая производительность связана с холодной ковкой. Условия работы не только более благоприятны при комнатной температуре, но и энергоэффективны. Эта среда также обеспечивает эффективность производства больших объемов продукции. Процесс холодной ковки, как и другие, улучшает механические характеристики заготовки. Готовый продукт обычно прочнее исходного материала. Кроме того, размеры конечного продукта холодной ковки являются наиболее точными по сравнению с другими методами ковки.

Оборудование, используемое для холодной ковки, аналогично другим методам ковки, но штампы должны быть изготовлены из высокопрочных материалов, чтобы уменьшить износ в процессе ковки. Поэтому технический дизайн важен при разработке подходящего оборудования для этого процесса. Высокие затраты, связанные с оборудованием, компенсируются более длительным сроком службы.

Преимущества	Недостатки
Недорогой Минимальные отделочные работы Накипь образуется редко Хорошее качество поверхности Более жесткие допуски, чем у других методов ковки, детали почти сетчатой ​​формы Выдерживает высокие нагрузки и высокие нагрузки на штамп Подходит для высоких нагрузок и высоких нагрузок на штамп Минимальные затраты энергии	Требуется большее давление для деформации Сложный дизайн трудно воплотить Заготовка должна быть очищена от окалины перед ковкой Заготовка не такая податливая Напряжение от ковки может иметь место Более высокая стоимость более мощного оборудования

Что такое горячая ковка? (Применение и преимущества)

Процесс горячей ковки имеет характеристики, сходные как с горячей, так и с холодной ковкой, и является самым последним разработанным методом ковки. Этот процесс протекает при температуре выше температуры наклепа заготовки, но ниже температуры образования окалины. Отсутствие шкалы позволяет уменьшить допуски в готовом изделии.

Диапазон температур горячей штамповки

В зависимости от физических свойств отдельной заготовки температура горячей штамповки может варьироваться от 650 до 1000°C. Детали более простой конструкции можно изготавливать при температурах от 740 до 770°С, что ниже температуры, при которой происходит фазовый переход. Однако детали, изготовленные при этих температурах, после ковки должны пройти процесс термической обработки, чтобы обеспечить сохранение новой структуры при остывании.

Оборудование для горячей штамповки и материалы

Поскольку температура горячей ковки обычно ниже, чем при горячей ковке, заготовка становится менее податливой во время этого процесса, а сложные формы труднее изготавливать. Теплые поковки также имеют более низкие допуски, чем холоднокованые детали. Наиболее распространенными металлами, которые используются в горячей ковке, являются стальные сплавы. Горячая ковка облегчает деформацию стальных сплавов, чем при холодной ковке, и может иметь лучшие допуски, чем при горячей ковке. Эти преимущества способствовали более широкому использованию метода производства горячей штамповки, особенно при создании крупносерийных автомобильных деталей.

Оборудование, используемое для горячей штамповки, должно быть спроектировано таким образом, чтобы обеспечить соответствующий срок службы инструмента для увеличения экономии. Это оборудование должно быть совместимо с размером и качеством материалов заготовки, которые будут выковываться с использованием этого метода. Матрицы должны поддерживаться в хорошем состоянии на протяжении всего срока службы, чтобы увеличить срок службы.

Преимущества	Недостатки
Меньшие нагрузки на ковочный пресс, чем при холодной ковке Качество поверхности хорошее Гибкие формы Более высокая пластичность заготовки, чем при холодной ковке Может удовлетворить спрос на большие объемы деталей	Требуются квалифицированные инженеры для разработки соответствующих инструментов Более высокие нагрузки на ковочный пресс, чем при горячей ковке Строгий контроль температуры Затраты на энергию, связанные с отоплением Более низкая точность, чем при холодной ковке

Что такое горячая штамповка? (Применение и преимущества)

В терминах ковки металлический объект, который необходимо деформировать, обычно называют заготовкой или заготовкой. Готовое изделие называется ковкой. При некоторых методах ковки, особенно при горячей ковке, заготовку помещают в кузнечный горн, тип очага, в котором металл нагревается до желаемой рабочей температуры перед началом процесса формовки. Как только заготовка достигает необходимой температуры, инструменты, такие как кузнечные молоты и кузнечные прессы, можно использовать для формовки или деформации заготовки в новую форму или дизайн.

Горячая ковка — самый известный процесс ковки. Он работает выше заданной температуры рекристаллизации металла на протяжении всего процесса, чтобы позволить поковке сохранить свою новую форму после охлаждения. Этот высокотемпературный процесс изменяет зернистую структуру заготовки, разбивая ее на более мелкие зерна. Нагрев металла выше температуры его рекристаллизации или пластической деформации препятствует деформационному упрочнению материала. Горячая ковка позволяет изготавливать сложные металлические конструкции, которых нельзя достичь при более низких температурах. Этот метод не только изменяет внешний вид исходного металла, но также повышает его пластичность и ударную вязкость в качестве конечного продукта.

Диапазон температур горячей штамповки

Горячая штамповка обычно проводится с металлами, имеющими высокий коэффициент формуемости, чтобы предотвратить их повреждение в процессе деформации. Некоторые из этих металлов включают углеродистую сталь, титан, медь, алюминиевые сплавы и сплавы никеля. Некоторые металлы могут подвергаться горячей ковке только из-за их жестких физических свойств. Температура рекристаллизации стали может составлять от 400 до 700°С, а температура горячей штамповки стали может достигать 1200°С. Из-за высоких температур, при которых происходит этот процесс, заготовка становится более податливой, и ей можно придавать сложные формы. Как только поковка полностью сформирована, следует строгий процесс охлаждения, чтобы придать поковке новую форму. Хотя в этом процессе необходимо быстрое охлаждение, слишком быстрое охлаждение материала также может повредить готовую деталь. Этот процесс охлаждения должен выполняться очень осторожно, чтобы предотвратить деформацию поковки.

Оборудование для горячей штамповки и материалы

Оборудование, необходимое для горячей штамповки, может варьироваться в зависимости от области применения готового изделия. Штампы представляют собой металлические блоки, которые подвергаются механической обработке, чтобы содержать оттиски для поковок, которые используются для производства поковок. Эти штампы обычно состоят из верхнего и нижнего штампов и, как правило, изготавливаются на заказ, чтобы соответствовать желаемой форме клиента, которая будет использоваться в методе горячей штамповки. Существуют закрытые и открытые формы ковки. В методе с открытой матрицей используются матрицы, которые не полностью охватывают заготовку, тогда как в методе с закрытой матрицей заготовка полностью закрывается. Ковочный пресс также можно использовать для одновременного приложения большого давления ко всей заготовке. Кузнечные молоты прикладывают усилие к локализованным участкам заготовки.

Поскольку метод горячей ковки сильно зависит от температуры, штампы и другие инструменты предварительно нагревают, чтобы ограничить снижение температуры заготовки во время процесса, когда она находится в контакте с штампами. Это снижение температуры связано с кондуктивным переносом тепла. Практика нагрева оборудования до той же температуры, что и заготовка, привела к развитию специального метода ковки, известного как изотермическая ковка, типа ковки в закрытых штампах. Изотермическая ковка включает в себя нагрев металла и штамповки до той же температуры в вакуумной среде, чтобы избежать снижения температуры из-за теплопроводности. Вакуумная среда также ограничивает любые реакции окисления, которые могут происходить между металлической заготовкой и атмосферными газами. Другой способ избежать окисления — покрыть заготовку стеклянным покрытием внутри печи, чтобы предотвратить загрязнение, или подавать в печь инертный газ. Если происходит окисление заготовки, это может привести к образованию накипи, повреждающей готовое изделие.