Ковка это что: Ковка — это… Что такое Ковка?

Содержание

Ковка — это… Что такое Ковка?

Ковка — это высокотемпературная обработка различных металлов (железо, медь и её сплавы, титан, алюминий и его сплавы), нагретых до ковочной температуры. Для каждого металла существует своя ковочная температура, зависящая от физических (температура плавления, кристаллизация) и химических (наличия легирующих элементов) свойств. Для железа температурный интервал 1250–800 °С, для меди 1000–650 °С, для титана 1600—900 °С, для алюминиевых сплавов 480–400 °С.

Различают:

  • ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)
  • ручная ковка
  • штамповка.

Изделия и полуфабрикаты, получаемые ковкой, называют поковкой.

При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками штампа. При деформации он приобретает форму этой полости (см. Штампование, Ротационная ковка).

При свободной ковке (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или же ограничен с одной стороны. При ручной ковке непосредственно на металл или на инструмент воздействуют кувалдой или молотом.

Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняется, завариваются так называемые несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.

Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании — молотах с массой падающих частей от 40 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2–200 МН (200–20000 тс), а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при ковке используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы.

Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет ковка в штампах, а в мелкосерийном и единичном — свободная ковка.

При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры.

Основные операции ковки

  • осадка
  • высадка
  • протяжка
  • обкатка
  • раскатка
  • прошивка и др.

Ковка железа и стали по технологии конца XIX в

Данные в этой статье приведены по состоянию на конец XIX века
(требуется перевод в современные единицы измерения).
Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

Ковка применяется для разных целей, и из-за этого способы обработки металла могут быть различными:

  • обжимка криц — ковка, при которой происходит уплотнение и сварка частиц, а также выделение шлаков из тестообразной железной массы (крицы) (см. Кричный передел).
  • сварка — ковка, при которой сращиваются пакеты, состоящие из отдельных кусков нагретых до вара (см. Сваривание).
  • обыкновенная ковка — уплотнение и придание желаемых форм предмету.

В зависимости от величины обрабатываемых изделий, ковка разделяется на ручную и на механическую.

Инструменты

  • наковальня
  • молот
    • ручные молоты (небольшие), которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает предмет.
    • механические молоты. Важный элемент механического молота – наковальня, или нижний боек, на который кладётся предмет.
  • кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладёт на наковальне и поворачивает предмет во время ударов молота.
  • подъёмные краны по обеим сторонам механического молота. Они служат для посадки болванки в печь, переноса под молот и поворачивания её во время ковки. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит
    державка,
    состоящая из прочного, длинного стержня, имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

Процесс ковки

Нагрев болванки

Для изготовления предметов путём ковки берётся отлитая стальная болванка. Её необходимо сперва нагреть. Для этого вблизи молота устраиваются нагревательные печи или горны. Их размер, форма и количество зависит от производства и размера болванок. Для мелких вещей применяются обыкновенные кузнечные горны. Для крупных — пользуются сварочными печами, нагреваемыми дровами, или каменным углем, а для нагревания больших болванок устраивают газовые печи.

Печь сперва разогревают до тёмно-красного каления. Затем в неё помещают горячую болванку. (В холодных болванках внутренние слои всегда находятся в более или менее напряжённом состоянии из-за условий, в которых они после отливки затвердевают. Если в горячую печь положить холодную болванку, то наружные слои, нагреваясь и удлиняясь, вызовут возникновение трещин в малоподатливых внутренних слоях). Такая болванка должна оставаться горячей после отливки, ей не надо давать остыть ниже тёмно-красного каления и сразу же после вынимания из формы для отливки её следует поместить в печь. Если это не удалось, и болванка начала остывать, то прежде чем поместить её в печь, её надо зарыть в горячий мусор для более медленного остывания.

Если она остынет сильно, то надо её подогреть на полу мастерской. Даже после подогрева на полу в болванке могут возникнуть внутренние трещины. Чтобы избежать такой порчи болванки, её надо сначала подогревать только с концов. Тогда нагрев будет идти по направлению оси болванки, от её концов к середине, и расширение всех концентрических слоев будет равномерней. Предварительный подогрев — достаточно до 300°, что легко узнать по дыму и зажиганию масла, налитого на поверхность болванки.

Болванки кладут в печь по одной или несколько, в зависимости от их величины. Вначале жар держат небольшой. Затем его постепенно увеличивают и доводят до требуемой степени. Чем сильнее нагрев, тем сталь делается мягче, легче её обрабатывать под молотом и тем успешнее идёт ковка. Однако этим опасно злоупотреблять — чем выше нагрета сталь, тем она больше стремится кристаллизоваться при остывании, из-за чего может уменьшиться связь между отдельными кристаллами (зёрнами), и они могут разъединиться даже от одного или нескольких ударов молота. Таким образом — болванка при ковке получит надрыв, трещину, а иногда даже отваливается целыми кусками. Это называется перегревом стали. Перегрев стали не следует путать с пережогом

стали. Пережог влияет не на кристаллическую структуру металла, а уже на его химический состав, заставляя его изменяться: когда сталь долго находится под воздействием печных газов, сварочного жара, она мало-помалу теряет свой углерод и приближается к железу. Пережжённая сталь ни на что не годится, тогда как перегретую ещё можно поправить.

Чем твёрже сталь, тем больше она стремится к кристаллизации и тем ниже температура, при которой она кристаллизуется. Поэтому степень нагрева надо сообразовать с твёрдостью стали:

  • мягкая сталь переносит ковку даже при сварочном жаре, около 1300° С.
  • твёрдую инструментальную сталь выше 1000° С ковать уже опасно.
  • для средних сортов стали температура 1000° С совершенно достаточна для ковки и вполне надёжна.

Низкая температура тоже не годится для ковки. Во-первых, она сильно затрудняет обработку. Во-вторых — при перемещении малоподвижных частиц во время ковки образуются сильные натяжения, которые иногда вызывают внутренние надрывы и трещины. Надо вести нагрев так, чтобы внутренняя часть болванки успела прогреться надлежащим образом. И хотя наружные слои всегда прогреваются сильнее, но это уравновешивается быстро вследствие их охлаждения во время ковки.

Вообще, для успешной ковки надо принять за необходимое правило, что кроме степени нагрева имеет очень важное значение и равномерность нагрева. Для этого после посадки болванки в печь, надо температуру поднимать очень медленно, наблюдая, чтобы болванка нагревалась одинаково со всех сторон.

Время нагрева зависит главным образом от величины болванки и от жаровой способности печи. На Обуховском заводе для нагрева 1800-пудовой болванки требуется около 27 часов, для 900-пудовой около 12 часов, для 300-пудовой около 8 часов.

Обжимка болванки

Стальная болванка — это не одно сплошное однородное тело.

Она переполнена внутри раковинами и пустотами различной формы и величины. Поэтому сразу после выдачи болванки из печи их уплотняют — ударами молотка обковывают болванку кругом, начиная от середины к нижнему концу болванки, затем к верхнему , прибыльному. Это называется «обжимкой болванки». Образовавшаяся во время нагрева окалина на поверхности болванки частью сама отваливается при обжимке, частью отбивается ломиками и счищается метлой. Поэтому болванка отливается значительно большего размера и веса по сравнению с задуманным предметом. Отношение площади поперечного сечения болванки к площади готового изделия принимали раньше от 6 до 10. Теперь, при более плотных отливках, довольствуются отношением от 3 до 4.

Заготовка
Ковка заготовки на заводе Borsig, 1954 год

Обработку стальной болванки под молотом можно разделить на две части: на заготовку и на окончательную отделку.

Заготовка

предназначена для того, чтобы уплотнить болванку, и придать ей в грубом виде необходимые размеры и формы. Формы и размеры заготовок и способы ковки зависят от вида изделий. Заготовки по виду разделяются: на заготовку сплошных цилиндров, пустотелых цилиндров, колец, заготовку плоских вещей, и т. п. Способы ковки при этом также имеют разные названия.

  • Заготовка сплошных цилиндров.

При такой заготовке обжимка болванки производится на вырезном нижнем бойке, где после каждых нескольких ударов молота её поворачивают на 1/8 оборота и, после образования восьмигранника, подвигают на ширину верхнего бойка и продолжают ковку. Когда, таким образом, обожмут всю болванку, её опять подвигают на старое место и, ударяя молотом по граням, образуют шестнадцатигранник. Сообразно диаметру цилиндра продолжают ковку, пока болванка не примет надлежащих размеров. При такой обработке она уменьшается в диаметре, а металл при обжимке перемещается по направлению оси, и вследствие этого болванка удлиняется, вытягивается, отчего и самую обработку называют

вытягиванием.

В случае, если при таком вытягивании заметят на поверхности болванки трещины, или другие пороки, тогда останавливают ковку, пока их не вырубят кузнечными зубилами. Верхний конец, так называемый прибыльный, заключающий в себе всегда пустоты, считается негодным для употребления и потому 1/4 по весу болванки отрубается, что носит название отрубки прибыли. Для рубки употребляется стальной топор, который накладывается на верх болванки и вдавливается молотом в её тело. Потом на верх топора накладываются бруски квадратного сечения и продолжают нажимать молотом, пока топор не углубится до половины тела болванки; наконец, её поворачивают на 180° и таким же образом продолжают рубку с противоположной стороны. Подобным образом разрубается на части заготовленная болванка, когда она предназначается для изготовления нескольких предметов.

При заготовке больших изделий молот за один нагрев не успеет обжать и заготовить всей болванки, поэтому сперва обжимают и заготовляют нижнюю половину болванки, потом переносят державку на отделанный уже конец, подогревают остальную часть болванки, обрабатывают её таким же самым образом, и, наконец, отрубают прибыль.

Если цилиндр должен иметь на конце уступы, или фланцы, диаметр которых больше, чем поперечник болванки, тогда после обжимки болванки и отрубки прибыли нижний боек удаляется прочь, а на его место устанавливается болванка стоймя (на попа) и ударами молота осаживается, причём диаметр её, в особенности на концах, увеличивается. Для выковки вала меньших размеров, или такой длины, что он не помещается стоймя под молотом, пользуются услугами так называемой балды, подвешенной на цепи, посредством ударов которой осаживают конец вала. Для заготовки изделий кольцеобразной формы, как, например бандажей, скрепляющих орудийных колец и проч., сперва, как было сказано выше, болванку обжимают, вытягивают, очищают от окалины и трещин, отрубают прибыль и разрубают на куски; после вторичного нагрева каждый кусок немного осаживают, или сплющивают в виде лепёшки. Потом пробивают отверстие посредством пробоя или прошивня, вдавливая его сперва с одной стороны до половины, потом, повернув болванку — с другой. Дальнейшая обработка кольца, то есть разводка, производится уже на оправке в особой стойчатой наковальне. Разводку бандажных шин производят на особой наковальне с рогом, где, кроме того, посредством раскатки а, делают выступ, называемый ребордой.

Для изготовления более длинных пустотелых цилиндров, как, например, скрепляющих орудийных оболочек, сперва отрезают на токарном станке прибыльную часть болванки, потом высверливают вдоль оси насквозь отверстие около 30 см в диаметре и, после нагрева болванки, просовывают в отверстие железный пустотелый стержень и на нём её обжимают. Такая обработка носит название К. на штревеле. Чтобы стержень не нагревался и не сжимался вместе с болванкой, внутри него постоянно циркулирует вода. Когда К. окончена, вынимают штревель из цилиндра посредством особого прибора, представляющего собой гидравлический пресс, или домкрат. Он состоит из пустотелого цилиндра А с двойными стенками а и а 1, между которыми пускается вода для выдвигания второго цилиндра В, который упирается в гайку С, навинченную на конец штревеля. На другом конце цилиндра А укреплена муфта D, упирающаяся в откованную оболочку. Вода выдавливает цилиндр В, который тянет за собой штревель. Заготовка для вещей прямоугольного поперечного сечения производится на плоских наковальнях, где, после предварительной обжимки, болванку сплющивают сперва наплоско, потом поворачивают на 90° и куют на ребро. Надо заметить, что вообще при ударе молота удлинение совершается по направлению её оси, по перпендикулярному же направлению перемещению частиц мешает трение о поверхность бойка и наковальни. Чтобы К. расширить размеры болванки по этому последнему направлению, раздают металл посредством раскатки. Для этого на поверхность болванки, по направлению её оси, накладывают полуцилиндрический валик, называемый раскаткой (фиг. 15), и ударом молота вдавливают его в тело. После такой раскатки по всей поверхности болванки металл расползается по направлению стрелки (фиг. 16), а причинённые неровности выглаживаются потом ударами молота. Такой обработке подвергаются броневые плиты. Для изготовления коленчатого вала, заготовляется сперва прямоугольный брус, в котором, посредством топора, делают два надреза (фиг. 17). Потом молотом отгибают оба конца (фиг. 18), отрубают топором (как показано пунктиром) образовавшиеся выступы и, наконец, обжимают, закругляют и отделывают шейки (фиг. 19). Эта сложная работа требует много времени, частых нагревов, ловкости и опытности кузнеца. Вырез, показанный на чертеже пунктиром, производится на долбёжном станке. Цапфельное кольцо (с шейками) для орудий заготовляется следующим образом. Отрезанный диск от болванки сплющивают, после нагрева, под молотом в продолговатый брус и пробивают в нём продольную щель (фиг. 20) посредством клинообразного прошивня. Потом коническими оправками расширяют постепенно эту щель (фиг. 21), пока отверстие не примет круглой формы, и, наконец, на горизонтальной оправке разводят до надлежащих размеров (фиг. 22).

Вообще для разных предметов требуются разные заготовки. От умелости выбора приёмов, от рациональной последовательности переходов из одной формы в другую, в особенности при более сложных конструкциях, зависит успешность К. и уменьшение расходов на лишний нагрев и угар металла.

Окончательная отделка

После заготовки предмет имеет довольно грубую и неровную поверхность, для выравнивания которой оставлен некоторый запас против требуемых размеров. Для этого предмет очищают ещё раз зубилом от всех трещин, волосовин и лёгкими и частыми ударами молотка проходят кругом всю его поверхность. Наконец, окончательно проверяют предмет посредством кронциркулей, линеек, или шаблонов и, если окажется надобность, его выправляют и т. п.

Для придания более чистого и гладкого вида употребляются разного рода гладилки и штампы, а иногда во время ударов молота поливают поверхность водой, вследствие чего приставшая окалина лучше отскакивает и предмет выходит чище. Такое выглаживание производится всегда в самом конце, когда изделие уже остыло до буро-красного каления и поэтому носит название холодной К. или наклепки.

После наклепки замечаются всегда такие же явления, как и при закалке, то есть металл делается твёрже и менее тягуч и образуются внутренние натяжения. Вследствие малой подвижности металла, при сильной наклёпке, нарушается связь между частицами и даже иногда получаются внутренние трещины. Если отполированный разрез сильно наклёпанного бруска подвергнуть действию слабой кислоты, то образовавшийся при этом рисунок прямо показывает на внутреннее изменение металла. Вначале предполагали, что наклёпка увеличивает абсолютную плотность стали однако, дальнейшие опыты показали обратное. Так, например, при волочении проволоки, после первого прохода через волочильную доску, плотность её уменьшилась с 7,839 до 7,836; после второго до 7,791, после третьего до 7,781. Кстати заметить, что при наклёпке меди или серебра получаем результаты совершенно противоположные.

Так как влияние наклёпки аналогично закалке, то, чтобы придать металлу желаемую твёрдость и упругость, очень часто прибегают к наклёпке. При изготовлении таких изделий, как, например резцы, инструменты, клинки и пр., этот способ оказывает большую услугу, но что касается более крупных вещей, при которых получается только поверхностная наклёпка, вызывающая внутренние натяжения, этот способ, вместо пользы, приносит изделию только вред. Лучшим доказательством служит пример изготовления локомотивных или вагонных осей, у которых шейки отделаны штамповкой. При пробе на изгиб таких осей часто случается, что при ударе груза посередине оси отламывается её конец, как раз в том месте, где была отштампована шейка. Хотя все эти вредные натяжения можно уничтожить, или, по крайней мере, уменьшить отжигом (см. Отжиг стали), однако никто не может поручиться, что во время самой наклёпки не образовались уже трещины, которых отжиг исправить не в состоянии. При изготовлении более сложных поковок, где неизбежно применять штамповку, гораздо лучше совершать это при высоком нагреве, тем более, что сталь в раскалённом состоянии хорошо выдерживает штампование и отчётливо воспроизводит форму штампы; чтобы воспрепятствовать образованию натяжения, надо делать её в несколько приёмов, каждый раз подогревая сталь до надлежащей температуры.

После обработки болванки под молотом, не прибегая даже к наклёпке, всегда появляются внутренние натяжения, происшедшие вследствие неравномерного остывания концентрических слоев, и вследствие того, что разные части болванки приходится ковать при разных температурах. Чем больше диаметр откованной болванки и чем резче переход от одной формы к другой, тем неравномернее происходит остывание и тем резче будут проявляться внутренние натяжения. Для избежания трещин и искривления откованных изделий, зарывают их сейчас же после К. в горячий мусор. Подобное зарывание может принести пользу, когда вещь довольно простой формы и когда она ещё красная. В противном случае надо непременно подвергать изделие отжигу, то есть осторожно его подогреть до температуры около 700°, затем, замазав печь, дать ему медленно остыть до полного охлаждения.

Выше было упомянуто, что назначение ковки, кроме сообщения требуемой формы, заключается ещё в уплотнении металла вследствие пороков, встречаемых внутри болванки. Газовые пузыри, образующиеся при затвердевании стали, размещаются, главным образом, снаружи. Большинство из этих пузырей, имея сообщение с окружающей атмосферой, окисляется под действием печных газов и покрывается внутри слоем окалины, которая не дозволяет им свариваться при обжимке болванки под молотом, а потому они только сплющиваются в виде прослоек и вытягиваются в виде волосовин. Толщина рыхлого слоя откованного предмета зависит от величины пузырей, глубины их размещения в болванке и от большей или меньшей обработки под молотом. Поэтому всякое откованное изделие, подвергающееся окончательной отделке на токарных или строгательных станках, должно иметь соответствующий запас металла, для удаления рыхлого слоя.

Чтобы получить чистую и гладкую поверхность, достаточно оставить, для удаления рыхлого слоя запас на обточку толщиной в ½» для больших и от ¼» до ⅛» для мелких предметов. Кроме уплотнения пороков в болванке, ковка изменяет и свойства самого металла. Если сравнить изломы кусков стали, взятых от одной и той же болванки до и после её проковки, то они представляют большую разницу. Первый из них крупнокристаллический с блестящими и сильно развитыми плоскостями отдельных зёрен, второй же мелкозернистый, матовый и как бы аморфного сложения. Испытывая на разрыв эти бруски, оказывается, что как упругость и прочное сопротивление, так и удлинение кованного бруска гораздо больше. Так, например, механические испытания бессемеровской стали от одной и той же болванки дали следующие результаты:

До ковки После ковки
Упр. сопротивление на кв. мм 24,1 кг 11,5 кг
Абсол. сопротивление на кв. мм 45,0 кг 59,8 кг
Удлинение 8 % 5 %

Поэтому долгое время полагали, да ещё и до сих пор многие такого убеждения, что К., вследствие своего сильного давления, производит сближение частиц между собой, их сжатие, а тем самым и уплотнение самого металла, и благодаря только такому действию, сталь приобретает другие свойства. Придавая К. такое значение, старались подвергать болванку как можно большей обработке и давать по возможности большее отношение площади поперечного сечения болванки к площади изделия. Однако, более тщательные исследования не оправдали этого взгляда. Во-первых, опыт показал, что удельный вес кованной стали меньше, чем литой. Ещё в 60-х годах Н. В. Калакуцкий доказал, что удельный вес литой стали, при отсутствии пороков, есть предел её уплотнения и что К., увеличивая гравиметрическую плотность болванки, уменьшает её абсолютную плотность. Из его опытов видим, что удельный вес куска стали от литой болванки равен 7,852; удельный же вес куска от этой болванки после нагрева его до светло-красного каления и хорошей проковки равнялся 7,846. Во-вторых, что повторительные нагревы и проковка не влияют уже на увеличение сопротивления и вязкости. В-третьих, что простым нагревом до известной температуры и соответственным охлаждением можно достигнуть таких же результатов относительно структуры, повышения упругости и вязкости металла. Это последнее явление было впервые замечено Д. К. Черновым и опубликовано в «З. И. Т. Общества», 1868 г.

Этот факт объясняется тем, что сталь при нагревании, начиная с некоторой температуры, принимает воскообразное состояние, то есть что отдельные зерна её размягчаются и слипаются между собой в виде тестообразной несжимаемой массы. Если станем охлаждать эту массу, тогда частицы опять собираются в отдельные зерна или кристаллы и эта группировка продолжается до тех пор, пока сталь не остынет до некоторой определенной температуры около 700°, ниже которой кристаллизация совершаться уже не может (см. Критические точки стали). Чем более нагрета сталь, то есть чем больше размягчена, и чем медленнее и спокойнее она остывала, тем более свободы и времени имели частицы для этой группировки. Если же во время этого охлаждения воспрепятствуем частицам свободно собираться в отдельные зерна ударами молота или вальцовкой, или посредством быстрого охлаждения не дадим времени к подобной группировке, или, наконец, если сталь нагреем только до температуры и позволим ей медленно остывать от этой температуры, ниже которой кристаллизация невозможна, то во всех этих случаях получим более или менее мелкозернистое сложение. Если остановить ковку при температуре выше 700°, то группировка частиц опять возможна и структура стали будет зависеть от этой температуры. Если же, наконец, нагреем болванку до очень высокой температуры и позволим болванке некоторое время остывать без ковки, то кристаллизация может принять такие размеры, что сталь теряет свойства ковкости и носит название перегретой стали.

Надо заметить, что эти замечательные исследования были сделаны г. Черновым ещё в 1860-х гг., и что они послужили исходной точкой для всех дальнейших исследований и теперешних теорий стали. Таким образом, на перемену структуры, от которой зависит вязкость и прочность стали, имеет влияние главным образом степень нагревания и условия остывания. Ковка препятствует кристаллизации и уплотняет пороки в болванке. Для успешности ковки надо стараться ковать быстро, чтобы не оставлять какого-нибудь места болванки долгое время без ударов молота. Поэтому при обжимке и вытягивании больших болванок, лучше довольствоваться зараз меньшей степенью обжимки и обрабатывать их в несколько приемов, проходя ударами молота каждый раз всю нагретую часть. Кроме того, нельзя допускать, чтобы болванка, нагретая до высокой температуры, дожидалась долго ковки или остывала в печке. При таких благоприятных условиях кристаллизация совершается очень быстро и болванка получает свойства перегретой стали. Лучше тогда дать болванке спокойно остыть, снова её нагреть до надлежащей температуры и затем ковать.

При обработке стальных болванок имеет очень важное значение, как с экономической стороны, так и относительно влияния ковки на качество изделия, сила молота, то есть отношение веса бьющей части к весу обрабатываемой болванки. Если принять вес бабы G и вес болванки g, то общепринятое отношение G/g = 2 доходит до 1. Однако, это отношение очень условное и зависит от многих причин, главным образом от формы изделия, приёмов ковки, сорта стали, допускающей более или менее сильный нагрев и, наконец, от приспособлений, имеющихся при молоте. Для обжимки болванок или для изготовления цилиндрических валов отношение G/g = 1 может быть допускаемо только в крайних случаях; вообще, для успешности действия куют при отношении 2. Так, например, под 5-тонным молотом можно свободно отковать орудийную трубу из болванки в 3 тонны, но для изготовления такого же веса коленчатого вала, следует употребить, по крайней мере, 15-тонный молот. Чем тяжелее молот в сравнении с весом болванки, тем энергичнее идёт ковка и тем глубже передаётся давление внутренним слоям болванки. Слабые удары передаются только поверхностным слоям, которые поэтому уплотняются и вытягиваются больше внутренних и откованная болванка при этих условиях имеет вогнутые концы (фиг. 25). Подобного рода явления замечаются чаще всего на ковке больших болванок. Поэтому для их успешной ковки приходится иметь громадных размеров молоты или же прибегать к частым подогревам.

В настоящее время для ковки стальных болванок стали применять гидравлические прессы, называемые пресс-молотами или жомами. Отлагая описания устройства и действия разных систем жомов, о чём будет подробно сказано в статье Пресс-молот, представителем которых есть ковальный пресс Витворта (см. Витвортов жом), сравним только в общих чертах действие парового молота и жома на болванку. Мгновенный удар молота, с громадной вначале живой силой и с полнейшей потерей в конце своего действия, распространяясь по верхней плоскости болванки, переходит по реакции и на нижнюю, соприкасающуюся с наковальней; промежуточные же слои, исполняя только передаточную роль, перемещаются, а вместе с тем и уплотняются гораздо меньше. Жом, с момента соприкосновения бойков с болванкой, своим растущим от 0 до 3 тонн давлением передаёт его, во все время нажимания, одинаково всем слоям металла. Расползанию наружных слоев металла, в плоскости нормальной к направлению давления, мешает трение о поверхности бойков, и вследствие этого, во время давления жома, главным образом перемещаются частицы внутренних слоев, которые уплотняются больше наружных, то есть жом производит действие обратное молоту. Это, впрочем, может быть устранено применением более узких бойков. Предположение лучших качеств металла, откованного под жомом, чем под молотом, пока ещё не оправдывается, тем более, что качество плотного металла зависит, главным образом, от температуры нагрева болванки, от температуры, при которой была остановлена ковка и от условий, при которых остывала болванка. Жом имеет большое преимущество перед молотом в экономическом отношении, так как он ускоряет К. в несколько раз в сравнении с молотом. Однако, надо заметить, что силой жома чересчур нельзя злоупотреблять. Очень большой сразу нажим делает на поверхности складки и наплывы металла, а при недостаточном нагреве возможны надрывы и трещины в сердцевине болванки. Подобным образом, как при К. под молотом, лучше довольствоваться и здесь небольшими нажимами и стараться поскорее пройти всю нагретую часть болванки. Если наклёпка, то есть К. при сравнительно низкой температуре под молотом, имеет дурное влияние на качество металла, вследствие образования внутренних натяжений, то тем более при К. под жомом она не должна быть допускаема. Кроме того, надо стараться по возможности хорошо прогревать центральные слои болванки, которые претерпевают самую большую работу при давлении жома. Потеря или угар металла, вследствие образования окалины, зависит от степени и продолжительности нагрева, от величины болванки и от количества повторительных нагревов. Для первого нагрева, в зависимости от диаметра, угар составляет от 1½ до 3 %, для каждого последующего подогрева болванка теряет по весу около 1 %.

Виды ковки

Ковка лошадей

Ковка лошади — прикрепление к её копытам подков, защищающих копыта от повреждений. Ковку лошади выполняет коваль — кузнец, имеющий познания в ветеринарной ортопедии и обладающий навыками обращения с лошадью.

Художественная ковка

Художественная ковка — это изготовление методом обработки металлов, который имеет общее название ковка, любых кованых изделий, любого предназначения, имеющих в обязательном порядке свойства художественного произведения. Близкое к такой формулировке пояснение можно встретить в Словарь по общественным наукам. Глоссарий.ру и других современных словарях.

Образцы художественной ковки
Изготовление кованых изделий

Основная статья: Кованные изделия

Ковка мож

Ковка — это… Что такое Ковка?

         С древности К. (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла (холодная, а затем и горячая К. в Иране, Месопотамии, Египте в 4—3 тысячелетии до н. э.; холодная К. у индейцев Северной и Южной Америки до 16 в. н. э.). Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы пользовались особым почётом у народов древности, а их искусство окружалось легендами. В средние века, в том числе в России кузнечное дело достигло высокого уровня; вручную отковывались ручное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном искусстве до 19 в. (светцы, крюки, подсвечники и т.д.). В 15—19 вв. выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решётки, ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула — оружием, Ноттингем, Золинген, Павлово на Оке — ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры — замками и т.д. В 19 в. ручная художественная К. была вытеснена штамповкой и литьём, интерес к ней возродился в 20 в. (работы Ф. Кюна в ГДР, И. С. Ефимова, В. П. Смирнова в СССР; оформление общественных интерьеров в Таллине, Каунасе и др.).

         Основы теории К. были разработаны в России: П. П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д. К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы К.; большой вклад в теорию К. сделали сов. учёные Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др.

         К., как правило, производят при нагреве металла до так называемой ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал К. зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для стали температурный интервал 800—1100 °С., для алюминиевых сплавов — 420—480 °С.

         Различают К. в штампах и без применения штампов — так называемую свободную К. При К. в штампах металл ограничен со всех сторон стенками рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой полости (см. Штампование, Ротационная ковка). При свободной К. (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной К. кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную К. выполняют на специальном оборудовании — Молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических Прессах, развивающих усилия 2—200 Мн (200—20000 тс), а также на ковочных машинах (См. Ковочные машины). Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при К. используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи (См. Кантователь) и специальные Манипуляторы Сводную К. применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняется, завариваются так называемые несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.

         К. является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет К. в штампах, а в мелкосерийном и единичном — свободная К.

         Лит.: Обработка металлов давлением, М., 1961; Ковка и объемная штамповка стали. Справочник, под ред. М. В. Сторожева, 2 изд., т. 1, М., 1967.

         Л. А. Никольский.

Ковка — это… Что такое Ковка?

Кованием или К. называется такая механическая обработка, посредством которой тягучий металл в нагретом состоянии уплотняется, сращивается, или получает желаемую форму. В нашей статье будет описана только ковка железа и стали. Сообразно своему назначению, К. принимает разные названия и, вместе с тем, изменяются и способы самой обработки. К., при которой происходит уплотнение и сварка частиц, а также выделение шлаков из тестообразной железной массы (крицы), называется обжимкой криц (см. Кричный передел). Если К. сращиваются пакеты, состоящие из отдельных кусков нагретых до вара, то она называется сваркой (см. Сваривание). Обыкновенной же К. называется уплотнение и придание желаемых форм предмету. В зависимости от величины обрабатываемых изделий, ковка разделяется на ручную и на механическую. Главной и необходимой принадлежностью при К. служит наковальня и молот производящий своими ударами требуемое действие. В кузнечном деле употребляются небольшие ручные молотки, которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает данный предмет. Для К. более крупных вещей устраиваются молоты, приводимые в действие паром или водой. Нераздельной принадлежностью механического молота есть наковальня, или нижний боек, на котором покоится предмет, назначенный для К. Оставляя в стороне описание молотов разных систем (устройство и действие), о чем будет сказано подробно в статье Молот, упомянем только, что, вообще, паровой молот состоит из железного штока, на нижнем конце которого находится утолщение, называемое головой, верхним бойком или бабой, на верхнем же — поршень, который движется в паровом цилиндре, укрепленном на прочной станине. Величина и форма его зависят от размеров обрабатываемой штуки (болванки). При К. под паровым молотом необходимы разные приборы для подачи предметов под молот и поддерживания их во время самой К. Для небольших предметов служат обыкновенные кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладет на наковальне и поворачивает предмет во время ударов молота. При К. более крупных изделий по обеим сторонам молота устанавливают подъемные краны (ручные, паровые, а при пресс-молотах даже гидравлические; см. Краны). Они служат для посадки болванки в печь, переноса под молот и поворачивания ее во время К. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит державка, состоящая из прочного, длинного стержня (фиг. 1), имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

КОВКА I.

КОВКА II.

Для прочности на лапы надевают кольца, между которыми помещается цепь подъемного крана. Более удобная державка представлена на фиг. 2, где вместо лап на стержне помещен патрон с прочными болтами, посредством которых в нем укрепляется болванка, а на другой конец стержня, для противовеса, свободно надеваются кольца. Поворачивание при К. болванки совершается, или вручную посредством клещей, ломиков, или державки, или все движения совершаются посредством машины крана. Один из самых простых способов представлен на фиг. 3. Болванка В, подвешенная на блоке А посредством бесконечной цепи D, поднимается сперва немного вверх, потом крючком p задевают за одно из звеньев a бесконечной цепи и при обратном опускании блока точка a остается неподвижной, а левая сторона цепи, опускаясь вниз, заставляет болванку переваливаться, как показано на чертеже. Фигура 4 представляет похожий прибор, где поворот совершается посредством рычага r и собачки n. Поднимая и опуская рычаг r, посредством особого гидравлического прибора поворачивается блок А, а вместе с тем и болванка. Чтобы отковать какой-нибудь предмет из отлитой стальной болванки, необходимо ее сперва нагреть до известной степени, для чего вблизи молота устраиваются нагревательные печи или горны. Число, форма и величина печей зависит от данного производства и размеров нагреваемых предметов. Для мелких вещей довольствуются обыкновенными кузнечными горнами (см. Горн). Для более крупных болванок пользуются сварочными печами, нагреваемыми дровами, или каменным углем, а для нагревания больших болванок устраивают газовые печи. Сперва печку разогревают до темно-красного каления, а потом помещают в нее горячую болванку. В холодной болванке внутренние слои всегда находятся в более или менее напряженном состоянии, вследствие условий, при которых затвердевала болванка после отливки. Если холодную болванку положить прямо в горячую печь, то наружные слои, нагреваясь и удлиняясь, скорее тянут за собой мало податливые, напряженные внутренние и вызывают в них трещины. Лучше всего не давать болванке после отливки остывать ниже темно-красного каления и, сейчас же после вынимания из формы, посадить ее в печь для нагревания. Если бы болванке, по каким-нибудь причинам, пришлось дожидаться нагрева, тогда нужно ее зарыть в горячий мусор для более медленного остывания, а в случае, если сильно остынет, то необходимо предварительно подогреть ее на полу мастерской. Даже во время подогрева на полу получаются иногда внутренние трещины, о появлении которых узнаем только благодаря сопровождающему их звуку. Чтобы избежать такой порчи болванки, следует ее вначале подогревать только с концов; тогда нагревание будет идти по направлению оси болванки, от ее концов к середине, и расширение всех концентрических слоев будет совершаться равномернее. Предварительный подогрев достаточно доводить приблизительно до 300°, что легко узнать по дыму и зажиганию масла, налитого на поверхность болванки. В зависимости от величины болванок их кладут по несколько (или одну) в печь и вначале держат жар небольшой, а потом постепенно увеличивают и доводят нагрев до требуемой степени. Чем сильнее нагрев, тем сталь делается мягче, легче ее обрабатывать под молотом и тем успешнее идет ковка. Однако, этим злоупотреблять весьма опасно. Как увидим дальше, чем выше нагрета сталь, тем она имеет большее стремление при остывании к кристаллизации, которая иногда, при благоприятных условиях, может развиться так сильно, что уменьшится связь между отдельными кристаллами (зернами), и довольно будет одного или нескольких ударов молота, чтобы разъединить эти зерна. При этих условиях болванка при ковке получает надрыв, трещину, а иногда даже отваливается целыми кусками. Такое явление называется перегревом стали. Надо отличать выражение перегрев от пережога стали, так как перегрев представляет только особое крупнозернистое сложение стали, между тем пережог влияет на изменение ее химического состава и имеет место тогда, когда сталь находится долгое время под действием печных газов, при сварочном жаре, а вследствие этого сталь мало-помалу теряет свой углерод и приближается к железу. Такая сталь уже никуда не годится, между тем как перегретую можно еще поправить. Чем тверже сталь, тем больше она стремится к кристаллизации и тем ниже температура, при которой она кристаллизуется. Поэтому степень нагрева надо сообразовать с твердостью стали. Мягкая сталь переносит ковку даже при сварочном жаре, около 1300° Ц., между тем твердую инструментальную сталь выше 1000° Ц. ковать уже опасно. Для средних сортов стали температура 1000° Ц. совершенно достаточна для ковки и вполне надежна. Низкая температура тоже не годится для ковки. Во-первых, она сильно затрудняет обработку, а во-вторых — при перемещении малоподвижных частиц, во время ковки, образуются сильные натяжения, которые иногда вызывают внутренние надрывы и трещины. Надо вести нагрев таким образом, чтобы внутренняя часть болванки успела прогреться надлежащим образом, и хотя наружные слои всегда прогреваются сильнее, но это уравновешивается быстро вследствие их охлаждения во время ковки. Вообще, для успешной ковки надо принять за необходимое правило, что кроме степени нагрева имеет очень важное значение и равномерность нагрева. Для этого после посадки болванки в печь, надо температуру поднимать очень медленно, наблюдая, чтобы болванка нагревалась одинаково со всех сторон. Время нагрева зависит главным образом от величины болванки и от жаровой способности печи. На Обуховском заводе для нагрева 1800-пудовой болванки требуется около 27 часов, для 900-пудовой около 12 часов, для 300-пудовой около 8 часов. Стальная болванка не представляет одного сплошного и однородного тела, но переполнена внутри раковинами и различной величины и формы пустотами, размещенными в разных местах болванки. Для уплотнения, или, по крайней мере, сжатия этих пустот, тотчас после выдачи болванки из печи, ударами молотка обковывают ее кругом, начиная сперва от середины к нижнему концу болванки, а потом таким же образом к верхнему, прибыльному. Эта операция носит название «обжимки болванки». Образовавшаяся окалина на поверхности болванки, во время ее нагрева, частью сама отваливается при обжимке, частью же отбивается ломиками и счищается метлой. Вследствие необходимости такой обжимки, болванка отливается значительно большего поперечного размера и веса, сравнительно с откованным предметом. Отношение площади поперечного сечения болванки к площади готового изделия принимали раньше от 6 до 10. Теперь, при более плотных отливках, довольствуются отношением от 3 до 4. Обработку стальной болванки под молотом можно разделить на две части: на заготовку и на окончательную отделку.

I. Заготовка имеет целью уплотнить болванку и придать ей в грубом виде такие размеры и формы, какие необходимы для окончательного изготовления обрабатываемого изделия. Сообразно требуемым изделиям и употребляемым для них болванкам, изменяются формы и размеры заготовок и способов К. Заготовки по виду разделяются: на заготовку сплошных цилиндров, пустотелых цилиндров, колец, заготовку плоских вещей, и т. п. Способы К. при этом тоже имеют различные названия. Заготовка сплошных цилиндров. При такой заготовке обжимка болванки производится на вырезном нижнем бойке (фиг. 5), где после каждых нескольких ударов молота ее поворачивают на 1/8 оборота и, после образования восьмигранника, подвигают на ширину верхнего бойка и продолжают К. Когда, таким образом, обожмут всю болванку, ее опять подвигают на старое место и, ударяя молотом по граням, образуют шестнадцатигранник. Сообразно диаметру цилиндра продолжают К., пока болванка не примет надлежащих размеров. При такой обработке она уменьшается в диаметре, а металл при обжимке перемещается по направлению оси, и вследствие этого болванка удлиняется, вытягивается, отчего и самую обработку называют вытягиванием. В случае, если при таком вытягивании заметят на поверхности болванки трещины, или другие пороки, тогда останавливают К., пока их не вырубят кузнечными зубилами. Верхний конец, так называемый прибыльный, заключающий в себе всегда пустоты, считается негодным для употребления и потому 1/4 по весу болванки отрубается, что носит название отрубки прибыли. Для рубки употребляется стальной топор, который накладывается на верх болванки и вдавливается молотом в ее тело (фиг. 6). Потом на верх топора накладываются бруски квадратного сечения и продолжают нажимать молотом, пока топор не углубится до половины тела болванки; наконец, ее поворачивают на 180° и таким же образом продолжают рубку с противоположной стороны. Подобным образом разрубается на части заготовленная болванка, когда она предназначается для изготовления нескольких предметов. При заготовке больших изделий молот за один нагрев не успеет обжать и заготовить всей болванки, поэтому сперва обжимают и заготовляют нижнюю половину болванки (фиг. 7), потом переносят державку на отделанный уже конец, подогревают остальную часть болванки, обрабатывают ее таким же самым образом, и, наконец, отрубают прибыль. Если цилиндр должен иметь на конце уступы, или фланцы, диаметр которых больше, чем поперечник болванки, тогда после обжимки болванки и отрубки прибыли нижний боек удаляется прочь, а на его место устанавливается болванка стоймя (на попа) и ударами молота осаживается, причем диаметр ее, в особенности на концах, увеличивается. Для выковки вала меньших размеров, или такой длины, что он не помещается стоймя под молотом, пользуются услугами так называемой балды, подвешенной на цепи (фиг. 8), посредством ударов которой осаживают конец вала. Для заготовки изделий кольцеобразной формы, как, например бандажей, скрепляющих орудийных колец и проч., сперва, как было сказано выше, болванку обжимают, вытягивают, очищают от окалины и трещин, отрубают прибыль и разрубают на куски; после вторичного нагрева каждый кусок немного осаживают, или сплющивают в виде лепешки (фиг. 9). Потом пробивают отверстие посредством пробоя или прошивня, вдавливая его сперва с одной стороны до половины, потом, повернув болванку — с другой (фиг. 10). Дальнейшая обработка кольца, т. е. разводка, производится уже на оправке в особой стойчатой наковальне (фиг. 11). Разводку бандажных шин производят на особой наковальне с рогом, где, кроме того, посредством раскатки а (фиг. 12), делают выступ, называемый ребордой. Для изготовления более длинных пустотелых цилиндров, как, например, скрепляющих орудийных оболочек, сперва отрезают на токарном станке прибыльную часть болванки, потом высверливают вдоль оси насквозь отверстие около 30 см в диаметре и, после нагрева болванки, просовывают в отверстие железный пустотелый стержень и на нем ее обжимают (фиг. 13). Такая обработка носит название К. на штревеле. Чтобы стержень не нагревался и не сжимался вместе с болванкой, внутри него постоянно циркулирует вода. Когда К. окончена, вынимают штревель из цилиндра посредством особого прибора (фиг. 14), представляющего собой гидравлический пресс, или домкрат. Он состоит из пустотелого цилиндра А с двойными стенками а и а1, между которыми пускается вода для выдвигания второго цилиндра В, который упирается в гайку С, навинченную на конец штревеля. На другом конце цилиндра А укреплена муфта D, упирающаяся в откованную оболочку. Вода выдавливает цилиндр В, который тянет за собой штревель. Заготовка для вещей прямоугольного поперечного сечения производится на плоских наковальнях, где, после предварительной обжимки, болванку сплющивают сперва наплоско, потом поворачивают на 90° и куют на ребро. Надо заметить, что вообще при ударе молота удлинение совершается по направлению ее оси, по перпендикулярному же направлению перемещению частиц мешает трение о поверхность бойка и наковальни. Чтобы К. расширить размеры болванки по этому последнему направлению, раздают металл посредством раскатки. Для этого на поверхность болванки, по направлению ее оси, накладывают полуцилиндрический валик, называемый раскаткой (фиг. 15), и ударом молота вдавливают его в тело. После такой раскатки по всей поверхности болванки металл расползается по направлению стрелки (фиг. 16), а причиненные неровности выглаживаются потом ударами молота. Такой обработке подвергаются броневые плиты. Для изготовления коленчатого вала, заготовляется сперва прямоугольный брус, в котором, посредством топора, делают два надреза (фиг. 17). Потом молотом отгибают оба конца (фиг. 18), отрубают топором (как показано пунктиром) образовавшиеся выступы и, наконец, обжимают, закругляют и отделывают шейки (фиг. 19). Эта сложная работа требует много времени, частых нагревов, ловкости и опытности кузнеца. Вырез, показанный на чертеже пунктиром, производится на долбежном станке. Цапфельное кольцо (с шейками) для орудий заготовляется следующим образом. Отрезанный диск от болванки сплющивают, после нагрева, под молотом в продолговатый брус и пробивают в нем продольную щель (фиг. 20) посредством клинообразного прошивня. Потом коническими оправками расширяют постепенно эту щель (фиг. 21), пока отверстие не примет круглой формы, и, наконец, на горизонтальной оправке разводят до надлежащих размеров (фиг. 22). Вообще для разных предметов требуются разные заготовки. От умелости выбора приемов, от рациональной последовательности переходов из одной формы в другую, в особенности при более сложных конструкциях, зависит успешность К. и уменьшение расходов на лишний нагрев и угар металла.

II. Окончательная отделка. После заготовки предмет имеет довольно грубую и неровную поверхность, для выравнивания которой оставлен некоторый запас против требуемых размеров. Для этого предмет очищают еще раз зубилом от всех трещин, волосовин и легкими и частыми ударами молотка проходят кругом всю его поверхность. Наконец, окончательно проверяют предмет посредством кронциркулей, линеек, или шаблонов и, если окажется надобность, его выправляют и т. п. Для придания более чистого и гладкого вида употребляются разного рода гладилки и штампы, а иногда во время ударов молота поливают поверхность водой, вследствие чего приставшая окалина лучше отскакивает и предмет выходит чище. Такое выглаживание производится всегда в самом конце, когда изделие уже остыло до буро-красного каления и поэтому носит название холодной К. или наклепки. После наклепки замечаются всегда такие же явления, как и при закалке, т. е. металл делается тверже и менее тягуч и образуются внутренние натяжения. Вследствие малой подвижности металла, при сильной наклепке, нарушается связь между частицами и даже иногда получаются внутренние трещины. Если отполированный разрез сильно наклепанного бруска подвергнуть действию слабой кислоты, то образовавшийся при этом рисунок (фиг. 23) прямо показывает на внутреннее изменение металла. Вначале предполагали, что наклепка увеличивает абсолютную плотность стали однако, дальнейшие опыты показали обратное. Так, например, при волочении проволоки, после первого прохода через волочильную доску, плотность ее уменьшилась с 7,839 до 7,836; после второго до 7,791, после третьего до 7,781. Кстати заметить, что при наклепке меди или серебра получаем результаты совершенно противоположные. Так как влияние наклепки аналогично закалке, то, чтобы придать металлу желаемую твердость и упругость, очень часто прибегают к наклепке. При изготовлении таких изделий, как, например резцы, инструменты, клинки и пр. , этот способ оказывает большую услугу, но что касается более крупных вещей, при которых получается только поверхностная наклепка, вызывающая внутренние натяжения, этот способ, вместо пользы, приносит изделию только вред. Лучшим доказательством служит пример изготовления локомотивных или вагонных осей, у которых шейки отделаны штамповкой. При пробе на изгиб таких осей часто случается, что при ударе груза по середине оси отламывается ее конец, как раз в том месте, где была отштампована шейка. Хотя все эти вредные натяжения можно уничтожить, или, по крайней мере, уменьшить отжигом (см. Отжиг стали), однако никто не может поручиться, что во время самой наклепки не образовались уже трещины, которых отжиг исправить не в состоянии. При изготовлении более сложных поковок, где неизбежно применять штамповку, гораздо лучше совершать это при высоком нагреве, тем более, что сталь в раскаленном состоянии хорошо выдерживает штампование и отчетливо воспроизводит форму штампы; чтобы воспрепятствовать образованию натяжения, надо делать ее в несколько приемов, каждый раз подогревая сталь до надлежащей температуры. После обработки болванки под молотом, не прибегая даже к наклепке, всегда появляются внутренние натяжения, происшедшие вследствие неравномерного остывания концентрических слоев, и вследствие того, что разные части болванки приходится ковать при разных температурах. Чем больше диаметр откованной болванки и чем резче переход от одной формы к другой, тем неравномернее происходит остывание и тем резче будут проявляться внутренние натяжения. Для избежания трещин и искривления откованных изделий, зарывают их сейчас же после К. в горячий мусор. Подобное зарывание может принести пользу, когда вещь довольно простой формы и когда она еще красная. В противном случае надо непременно подвергать изделие отжигу, т. е. осторожно его подогреть до температуры около 700°, затем, замазав печь, дать ему медленно остыть до полного охлаждения. Выше было упомянуто, что назначение К., кроме сообщения требуемой формы, заключается еще в уплотнении металла вследствие пороков, встречаемых внутри болванки. Газовые пузыри, образующиеся при затвердевании стали, размещаются, главным образом, снаружи (фиг. 24). Большинство из этих пузырей, имея сообщение с окружающей атмосферой, окисляется под действием печных газов и покрывается внутри слоем окалины, которая не дозволяет им свариваться при обжимке болванки под молотом, а потому они только сплющиваются в виде прослоек и вытягиваются в виде волосовин. Толщина рыхлого слоя откованного предмета зависит от величины пузырей, глубины их размещения в болванке и от большей или меньшей обработки под молотом. Поэтому всякое откованное изделие, подвергающееся окончательной отделке на токарных или строгательных станках, должно иметь соответствующий запас металла, для удаления рыхлого слоя. Чтобы получить чистую и гладкую поверхность, достаточно оставить, для удаления рыхлого слоя запас на обточку толщиной в 1/2» для больших и от 1/4» до 1/8» для мелких предметов. Кроме уплотнения пороков в болванке, К. изменяет и свойства самого металла. Если сравнить изломы кусков стали, взятых от одной и той же болванки до и после ее проковки, то они представляют большую разницу. Первый из них крупнокристаллический с блестящими и сильно развитыми плоскостями отдельных зерен, второй же мелкозернистый, матовый и как бы аморфного сложения. Испытывая на разрыв эти бруски, оказывается, что как упругость и прочное сопротивление, так и удлинение кованного бруска гораздо больше. Так, например, механические испытания бессемеровской стали от одной и той же болванки дали следующие результаты:

——————————————————————————————————————

|                                                              | До ковки         | После ковки    |

|—————————————————————————————————————-|

| Упр. сопротивление на кв. мм                | 24,1 кг            | 11,5 кг             |

| Абсол. сопротивление на кв. мм            | 45,0 кг            | 59,8 кг             |

| Удлинение                                             | 8%                  | 5%                  |

——————————————————————————————————————

Поэтому долгое время полагали, да еще и до сих пор многие такого убеждения, что К. , вследствие своего сильного давления, производит сближение частиц между собой, их сжатие, а тем самым и уплотнение самого металла, и благодаря только такому действию, сталь приобретает другие свойства. Придавая К. такое значение, старались подвергать болванку как можно большей обработке и давать по возможности большее отношение площади поперечного сечения болванки к площади изделия. Однако, более тщательные исследования не оправдали этого взгляда. Во-первых, опыт показал, что удельный вес кованной стали меньше, чем литой. Еще в 60-х годах Н. В. Калакуцкий доказал, что удельный вес литой стали, при отсутствии пороков, есть предел ее уплотнения и что К., увеличивая гравиметрическую плотность болванки, уменьшает ее абсолютную плотность. Из его опытов видим, что удельный вес куска стали от литой болванки равен 7,852; удельный же вес куска от этой болванки после нагрева его до светло-красного каления и хорошей проковки равнялся 7,846. Во— вторых, что повторительные нагревы и проковка не влияют уже на увеличение сопротивления и вязкости. В-третьих, что простым нагревом до известной температуры и соответственным охлаждением можно достигнуть таких же результатов относительно структуры, повышения упругости и вязкости металла. Это последнее явление было впервые замечено Д. К. Черновым и опубликовано в «З. И. Т. Общества», 1868 г. Этот факт объясняется тем, что сталь при нагревании, начиная с некоторой температуры, принимает воскообразное состояние, т. е. что отдельные зерна ее размягчаются и слипаются между собой в виде тестообразной несжимаемой массы. Если станем охлаждать эту массу, тогда частицы опять собираются в отдельные зерна или кристаллы и эта группировка продолжается до тех пор, пока сталь не остынет до некоторой определенной температуры около 700°, ниже которой кристаллизация совершаться уже не может (см. Критические точки стали). Чем более нагрета сталь, т. е. чем больше размягчена, и чем медленнее и спокойнее она остывала, тем более свободы и времени имели частицы для этой группировки. Если же во время этого охлаждения воспрепятствуем частицам свободно собираться в отдельные зерна ударами молота или вальцовкой, или посредством быстрого охлаждения не дадим времени к подобной группировке, или, наконец, если сталь нагреем только до температуры и позволим ей медленно остывать от этой температуры, ниже которой кристаллизация невозможна, то во всех этих случаях получим более или менее мелкозернистое сложение. Если остановить ковку при температуре выше 700°, то группировка частиц опять возможна и структура стали будет зависеть от этой температуры. Если же, наконец, нагреем болванку до очень высокой температуры и позволим болванке некоторое время остывать без ковки, то кристаллизация может принять такие размеры, что сталь теряет свойства ковкости и носит название перегретой стали. Надо заметить, что эти замечательные исследования были сделаны г. Черновым еще в 60-х гг., и что они послужили исходной точкой для всех дальнейших исследований и теперешних теорий стали. Таким образом, на перемену структуры, от которой зависит вязкость и прочность стали, имеет влияние главным образом степень нагревания и условия остывания. Ковка препятствует кристаллизации и уплотняет пороки в болванке. Для успешности ковки надо стараться ковать быстро, чтобы не оставлять какого-нибудь места болванки долгое время без ударов молота. Поэтому при обжимке и вытягивании больших болванок, лучше довольствоваться зараз меньшей степенью обжимки и обрабатывать их в несколько приемов, проходя ударами молота каждый раз всю нагретую часть. Кроме того, нельзя допускать, чтобы болванка, нагретая до высокой температуры, дожидалась долго ковки или остывала в печке. При таких благоприятных условиях кристаллизация совершается очень быстро и болванка получает свойства перегретой стали. Лучше тогда дать болванке спокойно остыть, снова ее нагреть до надлежащей температуры и затем ковать. При обработке стальных болванок имеет очень важное значение, как с экономической стороны, так и относительно влияния ковки на качество изделия, сила молота, т. е. отношение веса бьющей части к весу обрабатываемой болванки. Если принять вес бабы G и вес болванки g, то общепринятое отношение G/g = 2 доходит до 1. Однако, это отношение очень условное и зависит от многих причин, главным образом от формы изделия, приемов ковки, сорта стали, допускающей более или менее сильный нагрев и, наконец, от приспособлений, имеющихся при молоте. Для обжимки болванок или для изготовления цилиндрических валов отношение G/g = 1 может быть допускаемо только в крайних случаях; вообще, для успешности действия куют при отношении 2. Так, например, под 5-тонным молотом можно свободно отковать орудийную трубу из болванки в 3 тонны, но для изготовления такого же веса коленчатого вала, следует употребить, по крайней мере, 15-тонный молот. Чем тяжелее молот в сравнении с весом болванки, тем энергичнее идет ковка и тем глубже передается давление внутренним слоям болванки. Слабые удары передаются только поверхностным слоям, которые поэтому уплотняются и вытягиваются больше внутренних и откованная болванка при этих условиях имеет вогнутые концы (фиг. 25). Подобного рода явления замечаются чаще всего на ковке больших болванок. Поэтому для их успешной ковки приходится иметь громадных размеров молоты или же прибегать к частым подогревам. В настоящее время для ковки стальных болванок стали применять гидравлические прессы, называемые пресс-молотами или жомами. Отлагая описания устройства и действия разных систем жомов, о чем будет подробно сказано в статье Пресс-молот, представителем которых есть ковальный пресс Витворта (см. Витвортов жом), сравним только в общих чертах действие парового молота и жома на болванку. Мгновенный удар молота, с громадной вначале живой силой и с полнейшей потерей в конце своего действия, распространяясь по верхней плоскости болванки, переходит по реакции и на нижнюю, соприкасающуюся с наковальней; промежуточные же слои, исполняя только передаточную роль, перемещаются, а вместе с тем и уплотняются гораздо меньше. Жом, с момента соприкосновения бойков с болванкой, своим растущим от 0 до 3 тонн давлением передает его, во все время нажимания, одинаково всем слоям металла. Расползанию наружных слоев металла, в плоскости нормальной к направлению давления, мешает трение о поверхности бойков, и вследствие этого, во время давления жома, главным образом перемещаются частицы внутренних слоев, которые уплотняются больше наружных, т. е. жом производит действие обратное молоту. Это, впрочем, может быть устранено применением более узких бойков. Предположение лучших качеств металла, откованного под жомом, чем под молотом, пока еще не оправдывается, тем более, что качество плотного металла зависит, главным образом, от температуры нагрева болванки, от температуры, при которой была остановлена ковка и от условий, при которых остывала болванка. Жом имеет большое преимущество перед молотом в экономическом отношении, так как он ускоряет К. в несколько раз в сравнении с молотом. Однако, надо заметить, что силой жома чересчур нельзя злоупотреблять. Очень большой сразу нажим делает на поверхности складки и наплывы металла, а при недостаточном нагреве возможны надрывы и трещины в сердцевине болванки. Подобным образом, как при К. под молотом, лучше довольствоваться и здесь небольшими нажимами и стараться поскорее пройти всю нагретую часть болванки. Если наклепка, т. е. К. при сравнительно низкой температуре под молотом, имеет дурное влияние на качество металла, вследствие образования внутренних натяжений, то тем более при К. под жомом она не должна быть допускаема. Кроме того, надо стараться по возможности хорошо прогревать центральные слои болванки, которые претерпевают самую большую работу при давлении жома. Потеря или угар металла, вследствие образования окалины, зависит от степени и продолжительности нагрева, от величины болванки и от количества повторительных нагревов. Для первого нагрева, в зависимости от диаметра, угар составляет от 11/2 до 3%, для каждого последующего подогрева болванка теряет по весу около 1%.

А. Ржешотарский. Δ.

Способы обработки металлов при помощи ковки

На чтение 8 мин. Просмотров 2.7k. Опубликовано Обновлено

Начнем с дефиниций. Ковка – это способ обработки металла с целью его изменить. Это не , хотя металл обрабатывается в основном с помощью высокой температуры.

Ковка – это нагревание металла до его ковочной температуры, чтобы он стал пластичным для придания заготовкам новых форм. У каждого металла свои характеристики, которые включают в себя уровень ковочной температуры.

Алюминий и его сплавы поддаются ковке при температуре 400°С, медь – при 1000°С, а для ковки железа придется подогреть его до 1250°С.

Разновидности обработки

Виды ковки следующие:

  • С помощью пневматического, гидравлического, парового типа;
  • Ручная, при которой воздействие на металл прямое, молотом или кувалдой.
  • , в которой деталь во время воздействия на него принимает форму штампа.

Поковка – это продукты, получаемые в результате ковки, в том числе полуфабрикаты.

Свободная ковка – это альтернатива штамповке: деталь деформируется свободно, без помещения ее в форму штампа. Дополнительно этот способ используется для повышения качества и структуры вещества, тогда это называется проковкой.

После проковки сплав значительно меняется в лучшую сторону, он становится прочнее и более мелкозернистым за счет разрушения крупных кристаллов.

[box type=”fact”]Машинная ковка – это деформация сплавов с помощью автоматических молотов или гидравлических прессов, которые падают с колоссальным весом вплоть до 5-ти тонн. Вес поковок после машинной ковки могут достигать 100 тонн и даже больше.[/box]

Здесь не обойтись без мощных подъемных кранов и специальных манипуляторов разного калибра. Данный способ обработки – самый экономичный из всех существующих. Если говорить о массовом промышленном производстве, то первое место по популярности у штамповки.

Свободная ковка – удел единичного или мелкосерийного кузнечного производства.

Ковочные операции и инструменты

Таких операций много, это некоторые виды ковки металла, названия говорят сами за себя:

  • осадка;
  • прошивка;
  • протяжка;
  • обкатка;
  • раскатка и пр.

Вот чем должен запастись уважающий себя мастер кузнечного дела перед работой:

  • молот или кувалда;
  • наковальня;
  • горн или печь;
  • ручные и механические молоты небольшого размера;
  • клещи для захвата раскаленных кусков металла
  • «державка» – стержень с лапами для захвата болванки.

Физика процесса

Рассмотрим подробнее обработку при помощи ковки.

Нагрев заготовки

Судьбоносный этап: как нагреете, так процесс ковки пойдет дальше. Берется металлическая заготовка, которую необходимо нагреть. Делается это в горнах или нагревательных печах – это зависит от размера заготовки.

Первым делом разогревают печь, критерий готовности – темно-красный цвет. Следующий этап – размещение заготовки в раскаленной печи. Заготовка обязательно должна быть горячей, в противном случае вы получите трещины во внутренних слоях сплава.

Температура предварительного подогрева будет вполне достаточна на уровне 300°С: проверить можно по появившемуся дыму и легкому зажиганию масла на поверхности детали.

Когда детали или несколько деталей внутри печи, нагрев постепенно нагнетают до необходимого уровня. Зависимость здесь прямая: чем выше температура, тем мягче и пластичнее деталь. Но и перегревать заготовки категорически нельзя.

Чем выше нагрев стали, чем выше риск образования отдельных кристаллов со слабыми связями, что делает сплав после ковки хрупким, с надрывами и трещинами. Такое нежелательное явление называется перегревом стали.

[box type=”warning”]Для ковки не подходит и недостаточная высокая температура. С недогретыми заготовками практически невозможно работать. Да и в этом случае внутри металла происходят надрывы и трещины.[/box]

Важно понимать, что для эффективной и качественной ковки важны две вещи в равной степени: правильный уровень температуры и постепенность нагревания.

Обжим металлической заготовки

Это только кажется, что металл – вещество однородное и плотное. На самом деле внутри можно найти различные пустоты и так называемые раковины. Поэтому заготовку, вынутую из печи нужно немедленно уплотнить: от середины к концам бьют по ней молотком.

Действия, производимые молотом, делятся на два этапа: подготовку и окончательную отделку.

Подготовка

Главное в подготовке – «привести в порядок» сплав заготовки: уплотнить его и придать «в черновую» нужную форму и размеры. Этап подготовки тоже подразделяется на виды с точки зрения формы: цилиндры сплошные или пустотелые, плоские вещи, кольца, вытягивание и т.д.

Способ ковки на этом этапе также может различаться, названия у них такие же смешные.

[box type=”info”]У подготовки сплошных цилиндров свои правила с четкой последовательностью шагов. Она производится на нижнем бойке наковальни. Заготовку бьют молотком, и после каждых нескольких ударов поворачивают по оси ровно на 1/8 оборота.[/box]

В итоге должен образоваться восьмигранник. Его обжимают снова – удары молотком с поворотом на 1/8, после чего формируется уже форма с шестнадцатью гранями. Дальше все проходит по такому же сценарию, чтобы получить цилиндр со значительно уменьшенным диаметром.

Заготовка становится длиннее, металл перемещается по оси. Такая обработка называется вытягиванием.

Во время работы нужно следить за состоянием металла. Если, например, на поверхности обнаружатся трещины, ковку нужно остановить, а трещины вырубить с помощью кузнечного зубила.

Если металлическая деталь для ковки слишком больших размеров, обработку делают в два этапа: сначала обжимают и подготавливают нижнюю часть, затем греют и обрабатывают оставшуюся часть.

Финиш данного этапа –это «отрубка прибыли», которая заключается в удалении верхней «прибыльной» части заготовки из-за содержания в ней пустот.

Для формирования детали в виде кольца кусок заготовки нужно всего ничего: обжать, вытянуть, очистить от окалины, отрубить прибыль и… разрубить на куски. Эти куски хорошенько греем второй раз и занимаемся чудесным делом – формируем из них лепешки.

Отверстия в этих лепешках пробивают с двух сторон, чтобы получились уже реальные кольца. Дальше производится обработка под названием «разводка» в специальной наковальне стойчатого вида.

Одна из самых распространенных форм заготовок – это детали с прямоугольным поперечным сечением. Их ковка проводится по своим правилам. Во-первых, работать нужно на специальных плоских наковальнях. Сначала делают обжим, а затем их сплющивают «наплоско».

Следующий этап – поворот заготовки по оси на 90°С и сплющивание «на ребро». Под ударами и сплющиванием деталь становится длиннее по оси.

Для того, чтобы она не превратилась в тонкую ленту, одновременно производят «раскатку» для расширения размеров, а все образующиеся неровности выглаживаются с помощью молотка. Таким образом куются плиты из брони.

Вариантов заготовок по форме и природе металла огромное количество. Так же много и способов ковки. Нужно уметь выбирать самый оптимальный из них, планировать последовательность операций свободной ковки.

От правильности такого выбора будет зависеть качество ковки и расход ресурсов в виде энергии на неоднократные нагревы и другие расходные материалы.

Окончательная отделка

В результате этапа обработки у заготовки вид совсем нетоварный – это больше похоже на металлический черновик. Она неровная, с грубой поверхностью и не всегда совпадает с нужными размерами. Приведение ее в полный порядок – содержание данного этапа ковки.

Деталь чистят зубилом для удаления трещин и волосовин. Затем проходятся по всей поверхности молотком. Следующий шаг – проверка специальными линейками размеров и неровностей с выправлением любых несоответствий.

Существуют специальные гладилки и штампы для финишной «полировки» металлических поверхностей. Все эти действия по выглаживанию производятся только при остывании деталей, которые находятся на стадии буро-красного каления. Поэтому они называются наклепкой или .

Следующее состояние металла заготовки – снижение его тягучести и общее отвердевание. Это чрезвычайно ответственный момент, так как на этом этапе существует риск образования трещин из-за малой подвижности металла как такового и нарушения связей между частицами после ковки.

Чем больше размеры произведенной металлической заготовки, тем сложнее проходит процесс остывания с различными проявлениями внутренних натяжений, которые могут вызвать нежелательную деформацию металла. Чтобы избежать таких неприятностей, деталь после ковки зарывают в горячий мусор.

Главное – успеть, пока она еще красного цвета. Такой способ годится при условии, что деталь не бог весть какая большая и сложная. Если же заготовка сложной конструкции, производят дополнительный отжиг – подогрев до уровня температуры примерно в 700°С с последующим медленным остыванием в печи с замазанными щелями.

В последнее время появились и используются все чаще гидравлические прессы, которые выполняют роль классического кузнечного молота. Они называются жомами или пресс-молотами.

[box type=”fact”]С экономической точки зрения пресс-молот намного выгоднее молота: ковка происходит быстрее в несколько раз. Но и к нему нужно относиться с осторожностью, потому что появляется риск образования на поверхности складок или наплывов.[/box]

Одним словом, свободная ковка – это искусство компромисса, нужно знать основные операции ковки, чтобы определить способ, форму и вид применяемых инструментов. Для этого нужны опыт и мастерство. Дело того стоит.

сувениры и узоры художественной ковки, эскизы элементов и станки для работы

На чтение 8 мин. Просмотров 3.1k. Опубликовано Обновлено

Если говорить о кованых изделиях как предметах нашего быта, то самыми подходящими словами будут высокая эстетика, эксклюзивность и прочность. Это очень редка комбинация свойств – чтобы было функционально и красиво одновременно.

К продуктам кузнечного мастерства это относится в полной мере. Именно поэтому интерес и спрос на предметы художественной ковки не снижается уже очень долгое время.

Где применяется художественная ковка?

Кованые предметы уместны везде: и внутри жилых помещений, и на садовых участках. Главное – понимать и чувствовать стиль окружения, чтобы оно гармонировало с новыми аксессуарами из металла.

[box type=”fact”]Естественно, кованые вещи должны поддерживать уже существующую эстетику участка и внутреннего интерьера. Поэтому при выборе декоративных элементов, перед тем, как их заказать, нужно изучить все возможные образцы самым тщательным образом.[/box]

Дело облегчается тем, что практически все декоративные кованые элементы прекрасно уживаются с любым типом ландшафта парка или садового участка.

Художественная ковка хороша везде: и в окружении мраморных скульптур итальянских площадей, и на фоне яркой зелени английских парков, и в строгой симметрии парков французского устройства, и в усадьбах классического русского стиля. Главное – чувство меры: уместен ли орнамент, не слишком ли много декоративных элементов и т.д.

Множество мелких асимметричных завитушек на общем пышном фоне подойдут не везде и не в каждом доме или саду. Барокко, а это именно оно, всегда требует больших пространств как внутри помещений, так на открытых участках.

Современные технологии ковки и декоративной обработки металла позволяют делать вещи любых стилей, включая самые современные. Их тонкость и изящность украсят любой ландшафт.

Классификация декоративных элементов

Главная граница различия проходит между горячей и холодной ковками.

Горячая ковка

Если идет речь о создании сложных изделий из художественной ковки из стали с обширными орнаментами, то это можно сделать только с помощью горячей классической ковки с нагревом металла до ковочной температуры и достижения достаточной пластичности заготовок.

Если изделие из стали с низким содержание углерода, температуры нагрева вполне будет достаточно на уровне 1000 – 1100°С. Чем выше доля углерода в стальном сплаве, тем ниже уровень ковочной температуры. Заготовки нагреваются в печах или кузнечных горнах, в которых используется твердое топливо.

Штамповка или холодная ковка

Штамповка или холодная художественная ковка проводится при обычной температуре или небольшом нагреве до уровня начальных структурных изменений в металле – примерно 200 – 250°С.

[box type=”info”]Сказать, какой вид ковки лучше – трудно. намного комфортнее в работе, не дает на поверхности окалины, кованые изделия отличаются точностью форм и размеров. Холодной ковкой отлично делаются рельефные узоры на листовом металле, с ее помощью куются капризные цветные металлы.[/box]

Зато при горячей ковке возможны любые модификации и формообразования – широта воплощения художественных идей намного больше.

Кованые узоры

Их множество: от классических до самых современных и порой неожиданных стилей.

Из проволоки или стальных прутков можно соорудить следующие декоративные элементы:

  1. Спираль.
    Этот рисунок составлен из множества окружностей, которые уменьшаются к основанию спирали. Спираль может быть двусторонней или односторонней.
  2. Двойная спираль.
    Это сложная пространственная конструкция, в которой каждая фигура представляет из себя двустороннюю спираль. Самый большой диаметр спирального кольца расположен в средней части орнамента, поэтому данный орнамент иногда называют китайским фонариком. Данный элемент производится из двух прутков или толстой проволоки.
  3. Волюта.
    Это один из самых популярных элементов, которые могут располагаться в большом количестве и разном положении, составляя разнообразные картины узоров. По сути это простой завиток. Но он может по-разному располагаться и быть с однонаправленной вогнутостью, когда завитки располагаются с одной стороны оси. А могут быть разнонаправленные, с завитками по обе стороны оси узора.
  4. Крутень.
    Часть стержня или весь стержень закручивается в одном и том же направлении.
  5. Навершие.
    Эти кованые изделия со смешным названием производятся для украшения верхушек решеток для окон, оград и заборов. Это прутки с острыми кромками, к которым потом крепятся завитки.

Типы художественных кованых изделий

Все существующие типы в данной статье не опишешь – их слишком много. Пройдемся по некоторым из них – самым популярным.

Ограждения

Это самое популярное решение среди владельцев загородных домов и участков – заборы с элементами ковки. Особое место занимают которые могут быть расположены отдельно или быть встроенными в стену.

К этой же популярнейшей группе кузнечных изделий относятся и ворота. Вот где творческая мысль домовладельцев не знает границ: от средневековых створок с башенками до кружевных металлических полотен с лебедями.

Такие ограждения могут нести функции защиты, а могут служить для зонирования участков или малых изгородей для цветников.

Садовая мебель

Если есть возможность каждый владелец участка земли старается обустроить место в качестве зоны отдыха со столом, скамейками и креслами. подходит для этого как ничто другое, ведь металлические изделия не боятся ни осадков, ни времени.

Кованые столики могут быть оформлены самым разнообразным образом. Они могут быть выполнены только из металла, а могут быть представлены со столешницами из других материалов: камня, пластика, дерева.

[box type=”fact”]Кованые скамейки – отдельная тема, это очень популярный вид кованых продуктов. Их также делают в комбинации с другими материалами, чаще – с деревом.[/box]

Прочность, долговечность, устойчивость и высокая эстетика, которая станет украшением любого участка возле любого дома. Это отличный выбор варианта .

Садовые беседки

Такая беседка – предел мечты многих владельцев открытых приусадебных участков. Это красиво, функционально, неповторимо и чрезвычайно долговечно. Такая конструкция защитит от непогоды, ей не страшен ветер.

Вариантов дизайнерского оформления беседок – бессчетное множество, это великолепные перспективы для мыслей самого высокого полета.

Кованые мостики

Если есть вода, нужен мостик. Если он даже самый маленький, он привнесет в пейзаж вашего участка уют, неповторимость и уникальную сказочную атмосферу. Такие мостики обычно делают изящными, тонкими, с декоративными элементами в виде растений, бабочек, лепестков.

https://youtu.be/LoBmHmF2zZI

Арочные перекрытия и перголы

Пергола – это и не беседка, и не навес. Это специальные конструкции для поддержки цветов, из которых получаются целые стенки и перекрытия. С их помощью можно создавать целые коридоры из цветов и вьющихся растений.

Кованые решетки и арки – великолепные компаньоны для самых изысканных растений, они будут только подчеркивать всю эстетику листьев, лепестков и древесных стволов.

Дачные мангалы и другие аксессуары

Шашлыки на природе стали повсеместным воплощением отдыха на природе. Мы не говорим об обычных мангалах – маленьких уродцах, разбросанных по общественным паркам как мусор. Речь о садовых мангалах, выполненных по эскизам художественной ковки и несущими дополнительную роль украшения любого приусадебного участка.

Если нет возможности приобрести недешевые кузнечные предметы обстановки или быта, можно ограничиться мелкими аксессуарами типа кованых светильников, миниатюрных подставок для цветов корзинок для зонтов в прихожую и т.д. – вариантов таких мелочей великое множество.

Несмотря на свой малый размер, они добавят в общую картину серьезную долю высокой эстетики.

https://youtu.be/eOQjp43kPro

Кованые изделия своими руками

Понятное дело, что кузнечное мастерство всегда было ремеслом элитарного характера для узкого круга мастеров, это удовольствие не из дешевых и не из простых. Помимо технического опыта нужно обладать художественным вкусом и чувством стиля.

Вместе с тем вместо и наковальни сегодня все чаще используются . Они делают кузнечное ремесло более доступным, но опыта и, самое главное, кузнечного творческого таланта никто не отменял.

Хорошо развитое пространственное мышление, изобретательность, умение делать правильный выбор, быстрота действий и, конечно же, творческая фантазия – вот необходимый набор свойств мастера кузнечной ковки высокого полета, чтобы делать настоящие произведения кузнечного искусства.

К тому же горячая свободная ковка – тяжелая физическая работа, о чем обязательно нужно помнить, чтобы решить начинать свое кузнечное дело. И кузнечная мастерская по своим условиям очень далека от привычных офисных помещений.

[box type=”info”]Если желание все же есть, можно найти компромиссный технологический вариант – так называемые аналоги ковки: изделия из металлопроката или профиля с декоративными готовыми коваными элементами.[/box]

Оборудование для художественной ковки в этом случая будет вполне доступным и недорогим: сварочный аппарат, болгарка, источник питания и электроды.

Значение слова КОВКА. Что такое КОВКА?

Ко́вка — это высокотемпературная обработка различных металлов (железо, медь и её сплавы, титан, алюминий и его сплавы), нагретых до ковочной температуры. Для каждого металла существует своя ковочная температура, зависящая от физических (температура плавления, кристаллизация) и химических (наличия легирующих элементов) свойств. Для железа температурный интервал 1250—800 °С, для меди 1000—650 °С, для титана 1600—900 °С, для алюминиевых сплавов 480—400 °С. Особым видом ковки является холодная ковка, осуществляемая без нагрева деформируемого металла.

Различают:

ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)

ручная ковка

штамповка

Изделия и полуфабрикаты, получаемые ковкой, называют «поковка».

При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками штампа. При деформации он приобретает форму этой полости (см. Штампование, Ротационная ковка).

При свободной ковке (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или же ограничен с одной стороны. При ручной ковке непосредственно на металл или на инструмент воздействуют кувалдой или молотом.

Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняется, завариваются так называемые несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.

Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании — молотах с массой падающих частей от 40 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2-200 МН (200-20000 тс), а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при ковке используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы.

Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет ковка в штампах, а в мелкосерийном и единичном — свободная ковка.

При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры.

Что такое ковка — ковка 101 и процессы

Процесс ковки металла

Когда покупатели должны выбрать процесс и поставщика для производства критически важного металлического компонента, они сталкиваются с огромным количеством возможных альтернатив. Сейчас доступно множество процессов металлообработки, каждый из которых предлагает уникальный набор возможностей, затрат и преимуществ. Процесс ковки идеально подходит для многих областей применения; однако некоторые покупатели могут не знать об исключительных преимуществах, которые дает только эта форма обработки металлов давлением.Фактически, ковка часто является оптимальным процессом как с точки зрения качества детали, так и с точки зрения стоимости, особенно для приложений, требующих максимальной прочности детали, нестандартных размеров или критических характеристик производительности.

Доступно несколько процессов ковки, в том числе штамповка или закрытая штамповка, холодная штамповка и экструзия. Однако здесь мы подробно обсудим методы, применение и сравнительные преимущества процессов ковки в открытых штампах и бесшовных катаных колец. Мы приглашаем вас принять во внимание эту информацию при выборе оптимального процесса производства ваших металлических деталей.

Исторический взгляд на ковку металла

Чтобы удовлетворить меняющиеся потребности промышленности, ковка была разработана с учетом огромных достижений в области оборудования, робототехники, компьютеров и электронного управления, которые произошли за последние годы. Эти сложные инструменты дополняют творческие человеческие навыки, которые даже сегодня необходимы для успеха каждой металлической ковки. Современные кузнечные заводы способны производить металлические детали превосходного качества практически безграничного множества размеров, форм, материалов и отделки.

В процессе горячей ковки литая крупнозернистая структура разрушается и заменяется более мелкими зернами. Усадка и газовая пористость, присущие литому металлу, консолидируются за счет уменьшения размера слитка, достижения прочных центров и структурной целостности. Таким образом, механические свойства улучшаются за счет уменьшения литой структуры, пустот и расслоения. Ковка также обеспечивает средства для выравнивания потока зерна для наилучшего получения желаемой направленной силы.Вторичная обработка, такая как термообработка, также может использоваться для дальнейшей обработки детали.

Ковка может создавать множество размеров и форм с улучшенными свойствами по сравнению с отливками или сборками.

Перейти к следующему разделу: Процесс открытой штамповки

Типы процессов ковки

Определение ковки

Ковка определяется как процесс обработки металла, при котором заготовке придают заданные размеры за счет сжимающих сил, прилагаемых с помощью штампов и инструментов.Процесс ковки осуществляется путем удара или прессования металла. Это один из старейших известных процессов металлообработки, зародившийся несколько тысяч лет назад. Сначала ковка усложнялась кузнецом с использованием молотка и наковальни. Использование молотка и наковальни — грубая форма ковки. Кузница или кузница были усовершенствованы и превратились в объект со спроектированными процессами, производственным оборудованием, инструментами, сырьем и продуктами, отвечающими требованиям современной промышленности.

В настоящее время промышленная ковка выполняется с помощью прессов или молотов, работающих от сжатого воздуха, электричества, гидравлики или пара.Некоторыми примерами продуктов, полученных в процессе ковки, являются крюк крана, шатун двигателя внутреннего сгорания, гаечный ключ, заготовки шестерен, коронное колесо, шестерня и т. Д.

Процесс ковки позволяет получать детали с превосходными механическими свойствами с минимальными отходами материала. В этом процессе исходный материал имеет относительно простую геометрию; этот материал пластически деформируется за одну или несколько операций в продукт относительно сложной конфигурации. Ковка обычно требует относительно дорогих инструментов.Таким образом, этот процесс является экономически привлекательным, когда необходимо произвести большое количество деталей и / или когда механические свойства, требуемые в готовом продукте, могут быть получены только путем ковки.

Несмотря на то, что ковка показывает превосходное качество продукции по сравнению с другими процессами производства металла (литье, сваркой, механической обработкой и т. Д.), Все же есть некоторые дефекты, которые могут незначительно возникнуть, если при проектировании процесса ковки не проявить должного внимания, дефекты можно определить как недостатки, превышающие определенные пределы.Существует множество недостатков, которые можно рассматривать как дефекты, от тех, которые прослеживаются до исходных материалов, до тех, которые вызваны одним из процессов ковки или операциями после ковки. Как и при прямой ковке, мы также могли видеть некоторые дефекты штамповки во всем процессе.

Типы процессов ковки

При ковке первоначально простая деталь — заготовка пластически деформируется между двумя штампами для получения желаемой окончательной конфигурации. Для понимания и оптимизации операций по ковке полезно систематизировать этот процесс.Существует большое количество процессов ковки, которые можно классифицировать следующим образом:

1) Типы в соответствии с температурой заготовки ( холодная ковка против теплой ковки против горячей ковки )

a) Холодная ковка: Ковка осуществляется при комнатной температуре (ниже температуры рекристаллизации) или близкой к ней. Углеродистые и стандартные легированные стали чаще всего подвергаются холодной ковке. Холодная ковка обычно предпочтительна, когда металл уже является мягким, например алюминий.Этот процесс обычно менее затратен, чем горячая ковка, и конечный продукт требует незначительных отделочных работ или совсем не требует их. Холодная ковка также менее подвержена проблемам загрязнения, а конечный компонент имеет лучшую общую поверхность.

Преимущества: очень высокая производительность, исключительный срок службы штампа, улучшенные механические свойства, меньшее трение между поверхностью штампа и заготовкой, простая смазка, отсутствие окисления или образования накипи на работе.

Недостатки: может возникнуть остаточное напряжение, требуется более тяжелое и мощное оборудование, требуется более прочный инструмент, критически важны конструкция и производство инструмента.

b) Теплая ковка: диапазон температур для горячей ковки стали составляет от температуры выше комнатной до температуры ниже температуры рекристаллизации. По сравнению с холодной ковкой теплая ковка имеет следующие потенциальные преимущества: снижение нагрузки на инструмент, уменьшение нагрузки на пресс, увеличение стали пластичность, устранение необходимости в отжиге перед ковкой и благоприятные свойства после ковки, которые могут исключить термическую обработку. При горячей ковке заготовку нагревают ниже температуры рекристаллизации, до 700-800 ° C для сталей, чтобы снизить температуру напряжение течения и давление ковки.

Преимущества: высокая производительность, отличные допуски на размеры и качество поверхности кованых деталей, значительная экономия материалов и обработки, благоприятный поток зерна для повышения прочности, большая вязкость кованой детали.

c) Горячая ковка (наиболее широко используется): ковка выполняется при температуре выше температуры рекристаллизации металла. Температура рекристаллизации определяется как температура, при которой в металле образуются новые зерна. Этот вид экстремального нагрева необходим для предотвращения деформационного упрочнения металла во время деформации.

Преимущества: возможны высокие скорости деформации и, следовательно, легкий поток металла, рекристаллизация и восстановление, требуемые усилия меньше.

Недостатки: смазка затруднена при высоких температурах, на заготовке происходит окисление и образование накипи, плохая обработка поверхности, менее точные допуски, возможное коробление материала во время процесса охлаждения.

2) Типы в соответствии с расположением штампов

a) Ковка в открытых штампах: ковка, при которой используются плоские штампы простой формы, позволяющие материалу свободно деформироваться в боковых направлениях приложенной нагрузки.Ниже показана операция открытой штамповки.

Особенности: ковка в открытых штампах подходит только для простых форм из-за меньшей точности размеров, высокие требования к навыкам операторов, штампы открытых штамповок простые и менее дорогие, что является наиболее простым из всех операций ковки.

b) Поковка в закрытом штампе (также называемая штамповкой в ​​штампе): штамповка, при которой материал полностью удерживается в полости, образованной верхней и нижней половинами штампа. Он позволяет формировать детали более точной формы, требовать более высокого давления на границе раздела, требует очень точного контроля объема материала и правильной конструкции штампа.Ковка в закрытых штампах — это форма штамповки в штампах, которая не зависит от образования заусенцев для достижения полного заполнения штампа. Материал деформируется в полости, которая позволяет практически или полностью исключить выход излишков материала, что предъявляет более высокие требования к конструкции штампа.

Характеристики: Черновая ковка заготовки приближается к окончательной форме с помощью блокирующего штампа, деталь кованая до окончательной формы и размеров путем чистовой штамповки, и блокирующий штамп, и чистовой штамп обрабатываются в одном и том же штампе, требуется большее количество штампов в зависимости от сложность работы, две половинки штампа сближаются, и работа деформируется под высоким давлением, высокая точность размеров / строгий контроль допусков, подходят для сложных форм, штампы сложные и более дорогие, необходимы большие производственные мощности, чтобы оправдать высокие затраты .

См. Различия между штамповкой в ​​открытых и закрытых штампах …

Параметры конструкции штампа: конструкция штампа зависит от знания прочности и пластичности материала детали, чувствительности материала к скорости деформации и температуры, фрикционных характеристик, формы и сложности штампа. заготовка, деформация штампа при высоких ковочных нагрузках.

Требования к материалу штампа: прочность и ударная вязкость при повышенных температурах, закаливаемость и способность к равномерному затвердеванию, стойкость к механическим и термическим ударам, износостойкость для сопротивления абразивному износу из-за накипи на заготовке.

Выбор подходящего материала штампа зависит от: размера штампа, состава и свойств заготовки, сложности формы, количества этапов выполнения, температуры ковки, типа операции штамповки, стоимости материала штампа, количества необходимых поковок, теплопередачи от заготовки до штампов и т. д.

Используемые штампы: инструментальная и штамповая сталь с содержанием Cr, Ni, Mo, Va.
3) Типы в соответствии с оборудованием для ковки

Кованые детали формуются с помощью молотка или Нажмите.Ковка на молотке выполняется в серии оттисков штампа с использованием повторяющихся ударов. Качество поковки, а также экономичность и производительность молоткового процесса зависят от инструментов и навыков оператора. При ковке на прессе заготовка обычно поражается только один раз в каждом слепке штампа, и конструкция каждого штампа становится более важной, а навыки оператора менее важны. Непрерывное развитие кузнечной технологии требует глубокого и фундаментального понимания возможностей и характеристик оборудования.Оборудование, то есть прессы и молотки, используемые при ковке, влияет на процесс ковки, поскольку оно влияет на скорость деформации и температурный режим, а также определяет скорость производства. Требования данного процесса ковки должны быть совместимы с характеристиками нагрузки, энергии, времени и точности данной ковочной машины.

1) Ковка с молотком: Наиболее распространенным типом ковочного оборудования является молот и наковальня. Молоток является наименее дорогим и наиболее универсальным типом оборудования для создания нагрузки и энергии для выполнения процесса ковки.Эта технология характеризуется многократными ударами между фигурными штампами. Молоты в основном используются для горячей штамповки. В основном существует два типа молотов с наковальней: отбойные молотки и отбойные молотки. В простом отбойном молотке верхний плунжер соединен с доской (отбойный молоток), ремнем (отбойный молоток), цепью (отбойный молоток) или поршнем (масляный, воздушный). , или паровой отбойный молоток). Плунжер поднимается на определенную высоту и затем опускается на приклад, установленный на опоре.Во время хода вниз гидроцилиндр ускоряется силой тяжести и накапливает энергию удара. Ход вверх происходит сразу после удара. Принцип действия отбойного молотка аналогичен принципу действия пневмоударника. При движении вниз, помимо силы тяжести, гидроцилиндр ускоряется паром, холодным воздухом или давлением горячего воздуха. В пневмоударнике ускорение гидроцилиндра увеличивается за счет давления воздуха, приложенного к верхней стороне цилиндра гидроцилиндра. На Рисунке 3 показан молоток с механической доской — это машина с ограниченным ходом.Неоднократно доска (груз) поднимается фрикционными роликами и опускается на матрицу. Его рейтинг зависит от веса тарана и передаваемой энергии. На рис. 4 показан паровой молот — он использует пар в расположении поршня и цилиндра. Имеет большую ковочную способность. Он может производить поковки весом от нескольких килограммов до нескольких тонн. Это предпочтительно при ковке в закрытых штампах.


2) Ковка на прессе: при ковке на прессе металлу формируют не серию ударов, как при ковке с молотком, а за счет однократного непрерывного сжатия.Есть два основных типа прессов: механические и гидравлические. Механические прессы работают с использованием кулачков, кривошипов и / или переключателей для создания заданного (заранее заданного усилия в определенном месте хода) и воспроизводимого хода. Из-за характера системы этого типа в разных положениях хода действуют разные силы. Механические прессы быстрее своих гидравлических аналогов (до 50 ходов в минуту). Их мощность колеблется от 3 до 160 МН (от 300 до 18 000 коротких тс).Гидравлические прессы используют давление жидкости и поршень для создания силы. На рисунке 5 показан гидравлический пресс — машина с ограничением нагрузки. У него больше сжимающее действие, чем ударное. Следовательно, матрицы могут быть меньше и иметь больший срок службы, чем у молотка. Характеристики гидравлического пресса: полная нагрузка пресса доступна во время полного хода плунжера, скорость плунжера можно контролировать и изменять во время хода, это медленная машина и, следовательно, имеет более длительное время контакта и, следовательно, более высокие температуры штампа, медленное сжатие Действие дает высокую точность поковок, начальная стоимость выше по сравнению с молотками.Преимуществами гидравлического пресса перед механическим прессом являются его гибкость и большая производительность. К недостаткам можно отнести более медленную, большую и более дорогую машину в эксплуатации.

Ковка ▷ Испанский перевод

эста форхандо (17) эста креандо (3)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *