что нужно для ковки металла в домашних условиях
Ковка металла в домашних условиях
Ковка своими руками довольно непростой технологический процесс, для этого нужно знать основные приемы работы с заготовкой, а также правила нагрева и закалки
Кузнечное ремесло — один из самых старых способов обработки металла. Однако, даже в наш век развития высоких технологий, оно не утратило своего значения и даже набирает большую популярность.
Ковка своими руками довольно непростой технологический процесс, для этого нужно знать хотя бы основные приемы работы с заготовкой, а также правила нагрева и закалки металла. Также нужно иметь понятие, как использовать оборудование. Какими навыками нужно обладать для изготовления изделий кузнечным способом и как ковать металл?
Этапы ковки и приемы
Горячая ковка включает в себя большое количество приемов, использующихся в обработке металла. Однако сама технология состоит из основных этапов.
Каждый отдельно взятый этап имеет большое значение. Неправильно выдержанная температура нагрева заготовки приведет в дальнейшем к порче изделия, то же касается и слишком быстрого остывания.
При ковке также нужно соблюдать технологический процесс, иначе попросту заготовка будет испорчена. На этом этапе используют множество приемов в зависимости от того, какое изделие изготавливают.
Стабилизация металла подразумевает постепенное остывание готового изделия. Этот технологический этап способствует нормальной кристаллизации сильно разогретого материала. Главная задача — не допустить нарушение внутренней структуры, появления раковин и трещин.
Закалка используется для придания готовому изделию твердости за счет изменения кристаллической решетки во время высокотемпературного нагрева. Чаще всего в кузнечном деле этот этап проводят, изготавливая инструменты, которые во время использования будут испытывать большие нагрузки. Основное требование к закалке — не сделать металл слишком хрупким (перекалить) или, наоборот, очень мягким.
Итак, как происходит ковка металла своими руками и какие приемы применяют на каждом из этапов работ?
Нагревание заготовки перед ковкой
Лучше всего приступить к нагреванию заготовки сразу же после ее отливки, когда она остынет до темно-красного цвета. Также можно прогреть материал предварительно перед помещением в очаг. Предварительное нагревание проводят с концов до средины, чтобы избежать появления напряжений и трещин в структуре металла. При этом температура соблюдается в пределах не более 300 градусов. Проверяют этот показатель разливанием на поверхность болванки машинного масла: если оно горит, то заготовку перемещают в очаг.
Температуру в горне изначально задают невысокую, постепенно увеличивая со временем до нужного предела.
Ошибочно мнение о том, что чем больше нагреть сталь, тем лучше ее ковать. При сильном разогреве такой материал действительно становиться мягче, однако, не стоит забывать о таких процессах, как перегрев и пережег металла.
Перегрев изменяет кристаллическую структуру материала заготовки и при последующей ковке он может попросту развалиться на отдельные фрагменты.
Пережег изменяет химические свойства стали, когда из ее состава выжигается большее количество углерода.
Как по цвету определить температуру нагрева
Процесс ковки
Прежде чем планировать изготовление вещей, стоит рассчитывать на то, что при обжимке заготовка потеряет часть своего объема в виде окалины. Она образовывается на поверхности болванки, откуда ее удаляют, используя инструменты: клещи и щетки.
Когда обжимка проведена, переходят к собственно поковке изделия. При этом используют различные приемы для получения нужной формы.
Чтобы на поверхности образовались утолщения, используют способ местной осадки. Также этот прием используют, если нужно уменьшить длину заготовки и сделать ее более толстой. Для этого мастер наносит удары сверху заготовки, расположенной в вертикальной плоскости. При этом металл будет деформироваться и утолщаться. Удобно делать полную обсадку, зажав разогретую заготовку в тисках, но нужно спешить, иначе металл будет очень быстро остывать от холодного приспособления для зажима.
После осадки опять нужно сделать обжимку, чтобы придать структуре однородность!
Одна из разновидностей осадки — высадка. Ее используют, когда нужно получить на поверхности изделия утолщения. Для этого нагрев заготовки делают только в месте высадки.
Если нужно, наоборот, удлинить заготовку, проводят так называемую протяжку. Используют три способа, которыми можно сделать этот прием. Наиболее простой — протяжка на плоских бойках. Для этого заготовку разогревают. Далее, ее проходят молотом по всей длине и, переворачивая на 90 градусов, делают ту же работу. Прием стараются проводить за один разогрев. Довольно часто используют такой подвид протяжки, как расплющивание по всей длине. Основные инструменты при этом молот или кувалда.
Иногда при ковке в домашних условиях нужно сделать в изделии сквозное или глухое отверстие. В таком случае используют прием прошивки. В качестве основного приспособления выступают пробойники различного сечения. При этом заготовку разогревают и укладывают на наковальню сверху круглого отверстия. Установив пробойник, по нему наносят удары. Прошивку можно делать как с одной стороны, так и с обеих.
Для разделения заготовки или изделия на части используют способ рубки. Нагревают металл до темно-красного цвета и, уложив его на наковальню, кузнечным зубилом рубят три четвертых его толщины. После чего поковку переворачивают и дорубают остаток, используя те же инструменты.
Также довольно часто в кузнечном деле использую способ гибки заготовок. Простые формы получают, используя в качестве основного приспособления наковальню с отверстиями. Более сложные кованые элементы формируют, изгибая заготовки на различных шаблонах.
Еще один прием, часто использующийся в художественной ковке — скручивание. Заготовку при этом разогревают и жестко фиксируют в тисках, другой конец проворачивают, используя как основное оборудование вороток.
Когда изделие готово нужно стабилизировать металл.
Стабилизация
Небольшие поковки можно оставить в очаге горна, где металл будет остывать вместе с печью. Более массивные кованые изделия можно засыпать горячими углями и присыпать золой.
Чем более массивное изделие, тем более плавным должно быть остывание.
Обучиться ковке для начинающих лучше у опытного мастера. Существует много различных приемов и способов такой обработки и изготовления вещей, которые может показать специалист. Тем более при отсутствии практики довольно тяжело соблюдать технологии нагревания и стабилизации металла, без которых изделие либо не получиться, либо будет некачественным.
Однако ручная ковка не так сложна и простейшие вещи можно довольно быстро научиться изготавливать самостоятельно.
А что Вы можете дополнить к материалу этой статьи? Если у Вас имеется опыт обучения ковки в домашних условиях, поделитесь им в блоке комментариев к этой статье.
Можно ли провести ковку металла своими руками
Встретить кованые изделия можно в различных сферах жизни человека. Оконные решётки, ограждения, фонари, садовая мебель и другие изделия, сделанные в процессе ковки, смотрятся изысканно и привлекают взгляды прохожих. Даже при развитии самодельных технологий, ковка металла не отошла на второй план. Она продолжает набирать популярность с новой силой.
Кованные ворота
Виды ковки
Ковка металла — процесс, который применяется для изменения формы и размера заготовок. Обработка проводится с помощью специальных приспособлений и инструментов. Заготовки могут нагреваться или оставаться комнатной температуры. Процесс делится на два метода — горячий и холодный.
Горячий метод ковки
Горячая ковка металла подразумевает под собой процесс обработки заготовки после её разогревания. Повышение температуры требуется для того, чтобы металл стал более пластичным и податливым. Температура разогрева зависит от вида используемого материала. После нагревании проще обрабатывать деталь. Делать это можно без использования рычагов и специального оборудования.
Чтобы нагревать металл, в мастерских устанавливаются кузнечные горны. В качестве топлива используется коксовый уголь. Он насыщает металл углеродом во время нагревания. Однако не всем мастерам подходит горячая ковка. Связано это с увеличением затрат на топливо для горна и запретами на использование огнеопасного оборудования в гаражах.
Холодный метод ковки
Это процесс обработки металла, который не требует установки нагревательного оборудование и расхода средств на покупку топлива. Соединяются заготовки с помощью сварки, а изгибаются и прессуются специальными приспособлениями. Холодная ковка — менее затратный процесс, которые не требует дополнительного места в мастерской и соблюдения жестких требований пожарной безопасности.
Однако у холодной ковки есть существенные минусы. Металл без нагрева с трудом изменяет свою форму. Чтобы облегчить труд, мастеру нужно использовать ручное оборудование, работа которого основана на рычагах. Допущенные ошибки исправить нельзя.
Ручная ковка
Ковка своими руками — трудоемкий процесс, который требует от человека правильного выбора обрабатываемого металла и инструментов. Проще применять метод холодной обработки, однако он не даёт тех возможностей что горячий и не терпит ошибок.
Инструменты
Ковка металла в домашних условиях потребует от мастера не только свободного помещения и ручных инструментов, но и дополнительных приспособлений. Они облегчат труд, улучшат результат и производительность.
Инструменты для ковки
Для холодной ковки
Оборудование для холодного метода обработки основано на взаимодействии материала и рычагов:
Нельзя забывать про верстак, сварочный аппарат, балкарку, тиски. Специальные приспособления можно изготовить самостоятельно или купить.
Для горячей ковки
Горячая ковка металла проводится с использованием других инструментов. Общий список:
Чтобы выполнять декоративные работы, понадобится набор фасонных молотков.
Металл для ковки
Металл для ковки нужно выбирать с умом. При высоком показателе пластичности с заготовкой будет просто работать, однако прочность готовой детали будет низкая. Декоративной обработке лучше поддаются цветные металлы. Однако они менее прочные, чем черные. Популярна ковка стали и железа. Эти материалы прочные и стоят недорого.
Если говорить о выборе стали, требуется учитывать процентное содержание углерода в её составе. Оптимальный показатель — 0.25%. Также нужно выбирать материал с наименьшим количеством примесей в составе, поскольку они ослабляют структуру стали.
Основные моменты ковки
Ковка своими руками требует от человека внимательности и осторожности. При работе с металлами нужно использовать защитную экипировку. Две основные технологии ковки — холодная и горячая.
Особенности ковки
Холодный способ ковки
Холодная ковка металла в домашних условиях подразумевает под собой простой технологический процесс, состоящий из нескольких этапов:
Достаточно научиться работать со сваркой, чтобы успешно создать изделие холодным методом. После сборки конструкции сварочные швы зачищаются и покрываются защитным составом. Изделие можно покрасить в любой цвет.
Горячий способ ковки
Процесс обработки металлических заготовок горячим методом более сложный и трудоемкий. Этапы:
Если нужно скрутить две нагретых детали, используется твистер. При проведении горячей обработки нужно знать, как температура воздействует на визуальные изменения металлической поверхности. Кузнецы не использующие термометры на глаз определяют примерную температуру. Для точной работы желательно купить промышленный пирометр.
Принципы холодной ковки своими руками
Ажурные заборы и оконные решетки очаровывают своей красотой и не уступают по прочности стандартным сварным конструкциям и пролетам из профнастила. Холодная ковка позволяет создавать различные фигурные изделия без нагрева в термических печах. Такая обработка не требует габаритного дорогостоящего оборудования и может производиться в домашней мастерской. Для каждого вида декоративных элементов применяются свои приспособления. Они простые в исполнении и доступны всем людям, владеющим электроинструментом и сваркой. Для создания прокатного станка придется заказать валки и купить некоторые детали
Холодная ковка мебели
Назначение метода
Горячая ковка и штамповка требуют сложного и дорогостоящего оборудования для нагрева стали до состояния пластической деформации. В зависимости от материала, показатель температуры может варьироваться в пределах 750–1200⁰. Такие печи имеют огромные размеры и потребляют много газа. Ставить их рядом с жилыми домами опасно. Небольшой горн подойдет только для ковки изделий в виде пик, мелких элементов.
Изготовление изделий холодной ковкой позволяет создавать красивые решетки, ограждения и другие украшения в единичных экземплярах и для своих нужд. В работе используется обычный инструмент и простые приспособления. Справиться с ними может любой желающий, владеющий элементарными навыками работы с металлом и сваркой на низком уровне.
Приспособления для ковки имеют узкое назначение. Для создания красивого узора на полотне забора или ограждения для перил лестницы необходимо использовать несколько видов инструментов. Все они простые, доступные для самостоятельного изготовления.
Название «ковка» не совсем соответствует технологическому определению, поскольку изменяется только форма заготовки, сечение остается прежним. Это виды холодной деформации листа и проката малого сечения с применениями операций: гибка, навивка, кручение, вытяжка. Используется прокат из низкоуглеродистой стали с высокой вязкостью и пластичностью: Ст 20, Ст 25, Ст 3, медь, алюминий, бронза. При деформации в них не образуются остаточные напряжения, способствующие разрушению.
Виды
Промышленная ковка без подогрева заготовок использует специальные инструменты и оборудование для производства крупных партий изделий. Металлообработка включает в себя следующие технологические операции:
В качестве инструмента используются штампы, позволяющие изготавливать совершенно одинаковые детали большими партиями, мощные прессы.
Для изготовления решеток на окна, ворот, мебели используется пруток с сечением 8–16 мм, полосы листа. Изделия собирают из элементов, сделанных вручную по шаблону.
Элементы кованого забора и ограждения балкона соединяются между собой сваркой и помещаются в прочную раму или крепятся к надежному основанию. Конструкция делается плоской или объемной, в зависимости от замысла мастера и назначения.
Решетка на окне
Приемы и способы технологии
Приемы деформации металла:
Технология изготовления простая. Необходимо прочно закрепить конец заготовки и гнуть его с помощью инструмента вокруг оправки определенной формы и размера. В зависимости от диаметра выбранной оправки, гибка позволяет создавать вензеля и завитки разного размера и направления.
Кручение вдоль оси требует большого усилия и самых простых тисов для перекручивания проката. Смотрится витой прут только если прокат ребристый. На круглом ничего не видно.
Протяжка меняет сечение заготовки. Ею чаще всего выполняют заостренные края прута. При навивке просто оттягивают, чтобы элемент выглядел красиво. На верхний край оград сплющивают и заостряют, делая пики и увеличивая неприступность своего участка.
Чеканка делается по листу. Ударами с обратной стороны, постепенно изменяется форма материала, создается объемный рисунок или элемент для большого полотна.
Оборудование
Для изготовления фигурных изделий используют различные оправки на гибочном станке с ручным и с гидравлическим приводом. Заготовка обвивается по наружному диаметру, образуя дугу заданного диаметра. Шаблоны и упоры позволяют создавать одинаковые детали без разметки.
Применение универсального кузнечного оборудования для холодной ковки металла позволяет менять рабочий инструмент (валки, упоры) и создавать несколько видов деталей разного размера.
Гнутик
Для красивого оформления угла используется ковка металла в открытом штампе с подвижным элементом, заменяющим пуансон.
Основанием служит прочная чугунная пластина с направляющими по центру и подвижной частью, которую перемещает винт. Подойдет суппорт с маленького станка.
Прут укладывается под шайбы на стационарных прижимах. Пуансон имеет форму ромба. Он перемещается вращением винта, сгибая острым углом заготовку. Перемещая прокат в разные стороны и переворачивая его, можно получить плоский зигзаг и пространственную фигуру.
Улитка
Станок представляет собой модернизированный гибочный рычаг для труб. Вместо цилиндрической насадки используется копир. Техника ковки основана на обвитии заготовки вокруг шаблона, приваренного к массивному основанию.
Один конец проката закреплен в центре витка. Второй свободный. За него поворачивают заготовку вокруг копира, заставляя ее плотно прилегать к его поверхности и принимать форму спирали — улитки.
В усовершенствованном варианте приспособления улитка, в основание вместо шаблона вкручиваются упоры. Конец детали зажимается в центре. Второй упирается в плоскость. Деформация производится вращением стола.
На улитке можно гнуть пруток, трубы, полосы листа.
Волна
Пруток, красиво изогнутый в плоскости с одинаковыми радиусами по всей длине, напоминает волну на воде. Изготовить приспособление для холодной ковки можно различными способами. Установить вместо ромба круглый пуансон и гнуть прокат, переворачивая его на 180⁰, деформируя каждый следующий участок.
Поставить оправку на вращающийся стол с упором рядом с круглой насадкой. Второй фиксатор устанавливается на стационарной станине. Прокат или лента прижимается в насадке и вращается вместе с ней. Освободиться деталь не может, поскольку второй упор ограничивает ее движение.
Твистер
Простое устройство, позволяющее закручивать прут в спираль, точнее деформировать прокат, скручивая его вокруг своей оси. На станине из двутавра или швеллера, на одной стороне помещен корпус с втулкой и подшипниками. Снаружи, на вращающемся узле смонтирован ворот. Квадрат заводится в отверстие, фиксируется болтами во втулке и поворачивается.
Второй фиксатор двигается вдоль основания, регулируя длину спирали. Когда ворот начинают вращать, прут крутится и завивается вокруг своей оси.
Фонарик
Для создания объемной детали используется инструмент для ковки, на котором производится навивка проволоки. На ось одеваются круги с отверстиями для фиксации проволоки ближе к центру. Один из них крепится неподвижно, второй вращается вместе с валом.
Производится ковка сразу нескольких заготовок. После соединения торцов деталей вместе, получается красивый объемный фонарик со спиральными линиями.
Глобус
Устройство глобус позволяет гнуть прокат по окружности правильной формы, представляющей сегмент круга. На нем можно делать элементы для арок, навесов, объемных решеток.
Шаблон представляет собой окружность со втулкой для рычага в центре. Прут или труба одним концом фиксируются на краю дуги. Рычаг перемещается вдоль дуги и роликом прижимает заготовку к шаблону.
Мангал выполнен с помощью инструмента глобус
Как сделать станки для холодной ковки самостоятельно?
Основные элементы в станках для холодной ковки — приспособление для фиксации детали и инструмент для деформации по заданной форме (насадка или шаблон). Нужно представить, что в результате должно получиться. Если это улитка, то проще сделать шаблон. Тогда изготавливая детали холодной ковкой в домашних условиях, можно получить несколько элементов одинаковой формы и размера.
Для изготовления единичных деталей со сложной конфигурацией методом художественной ковки своими руками подойдет установка ограничителей в виде штырей и прокладка между ними прутка.
Станок для ковки своими руками
Для изменения сечения прутка необходим пресс. Оборудование для ковки можно сделать своими руками. Сначала делаются 2 боковые стойки. К ним привариваются втулки под подшипники и совместно обрабатываются, чтобы отверстия были в одной оси.
Между стойками помещаются 2 валка. Между их поверхностями должен быть зазор в 2–3 мм. Шейки валов с подшипниками монтируются в расточенные в размер втулки. Боковые стойки привариваются снизу к плите-основанию, сверху стягиваются шпильками.
Передача вращательного движения осуществляется зубчатыми колесами с одинаковым диаметром. Валки должны вращаться навстречу друг другу.
Пруток, попав между вращающимися деталями, должен затягиваться. При этом происходит его деформация — сплющивание.
Чтобы получать самодельные пики и лапы разных видов, нужно сделать полосы с гладкими поверхностями на валу.
Обработка методом холодной ковки позволяет умельцам делать простой инструмент и создавать уникальные вещи — ажурные заборы, мангалы, беседки и т. д.
Ковка металла в домашних условиях- часть 2. Нагрев металла для ковки и топливо для кузницы
Предыдущая статья: Ковка металла в домашних условиях- часть 1. Свойства металла
Ковка металла в домашних условиях настоящее искусство для домашнего мастера, сравнимое с искусством художника, упражняться и совершенствоваться в котором можно бесконечно. Прежде всего вам необходимо будет обзавестись необходимым инструментом для кузнечного дела и оборудовать специальное место под кузницу, или даже сделать кузницу стационарно. Однако даже если у вас имеется сама кузня и все необходимые приспособления для кузницы, кузнечное дело требует еще и дополнительных знаний касательно всего технологического процесса ковки.
Нагрев заготовок для ковки в домашних условиях
Нагрев заготовки – одна из самых важных и ответственных операций в технологическом процессе ковки. От того насколько правильно Вы подберете температуру для ковки, будет зависеть качество всего изделия. Ковать заготовку можно только после нагрева ее до «ковочной температуры» – оптимальной температуры для каждого металла, при которой у него снижается сопротивляемость деформации и повышается пластичность. «Ковочная температура» представляет собой определенный интервал температур, и для каждого металла, в зависимости от его структуры и химического состава, будет различаться.
Подбор температурного режима для ковки металла в домашних условиях.
Необходимо помнить, что в случае если мы нагреваем заготовку из углеродистой стали, углерод из верхнего слоя, под действием температуры будет выгорать. Глубина выгорания углерода в таком случае составляет примерно от 2 до 4 мм, что соответственно ведет к уменьшению показателей твердости будущего изделия, а так же к снижению прочности и закаливаемости стали.
Перед началом ковки, кузнец должен убедиться что вся заготовка прогрелась равномерно, и соответственно имеет одинаковые свойства по пластичности и устойчивости к деформации, по всей своей площади.
В зависимости от конкретной марки стали определяется свой температурный интервал для ковки изделия. Другими словами имеются достаточно четко определенные температуры, необходимые для начала процесса ковки (Тн) и для его окончания (Тк).
Ошибки при ковке метала в домашних условиях
Если металл нагреть немного выше температуры необходимой для начала ковки (Тн), его пластические свойства резко снизятся, а также произойдет изменения его структуры на более крупнозернистую. Если продолжать поднимать температуру заготовки, то это приведет к пережогу. Пережог уже невозможно будет выправить, и при обработке металл будет разрушаться.
Если же заготовку нагреть ниже температуры необходимой для начала процесса ковки (Тн), то при ее обработке очень велика вероятность образования трещин, в следствии недостаточной пластичности металла.
Знаменитая дедовская пословица «Куй железо пока горячо», как нельзя точно дает понять важность момента достижения заготовкой необходимой температуры. Другими словами, производить процесс ковки в домашних условиях, необходимо строго в определенном температурном интервале от Тн до Тк. (на диаграмме приведен в виде заштрихованной области для состояния железо-углерод). В случае если Вы не знаете марку стали с которой придется работать, ее легко можно определить проверив «на искру» и сверившись с табл. 1-3. При ковке в домашних условиях температуру заготовки можно определять по цвету каления и побежалости металла.
Топливо для ковки металла в домашних условиях.
Для домашнего умельца, выполняющего все работы своими руками, наилучшим вариантом топлива будет каменный уголь. Очень хорошо для нагрева заготовок в домашних условиях использовать уголь размером с грецкий орех, черного цвета и блестящий. Достаточно часто в качестве топлива используют кокс, имеющий достаточно высокую температуру горения. Дрова лиственных пород деревьев также можно использовать в качестве топлива для нагрева заготовки. Но все же наиболее доступным и применяемым топливом при ковке в домашних условиях остается древесный уголь.
Создание кузни своими руками дело более простое, чем может показаться вначале.
Как сделать горн, для ковки металла в домашних условиях.
Кухонная мебель, широкий выбор и ассортимент.
Холодная ковка своими руками-занятие для тех, кто желает создавать прекрасное.
САТ-1 не занимающий много места, уникальный для России, аппарат для сварки.