Ковка — это что за процесс и какие материалы нужны

«Ковка металла» — фраза, которая звучит настолько патриархально, что в воображении возникают образы былинных богатырей с мечами-кладенцами, американских Амишей, отковывающих амбарные гвозди, плуги и прочую утварь. Но процесс ковки имеет применение и в современности, а зачем, почему и как он осуществляется мы поговорим в нашей статье.

Интересные факты про ковку

Интересные факты про ковку, легендарные изделия и уникальные произведения искусств ковки можно самостоятельно найти в Интернет. Мы же, в качестве интересных фактов про ковку приведем несколько тезисов, которые до сих пор остаются загадкой для человечества.

Вы знали, что в древней Японии (5-6 в.н.э) уже применялась композитная ковка из тонких прутков металла, которые сковывались в единую структуру, обрабатывались и позволяли изготавливать острейшие ножи, катаны и прочие самурайские «орудия труда». Такой способ ковки практикуется и сейчас для создания высокопрочных сплавов. Откуда секрет такой обработки был известен раннефеодальной Японии остается только гадать.

Снова 5 в.н.э., но уже Индия – в городе Дели находится кованная колонна, возраст которой составляет 1500 лет. Откуда древним индусам было известно, как отковать 12 метровую колону и при этом покрыть ее слоем молекулярного полимера? Это еще одна тайна ковки и знаний раннесредневекового человека.

В настоящее время кузнецы, используя ручные молоты, наковальни и самый пресловутый инструмент способны создавать витые, закрученные, ажурные конструкции, при чем в большинстве случаев их изделия не являются верхом кузнечного мастерства.

Что такое ковка металла

Итак, ковка это способ деформации металлической заготовки или соединения двух металлических поверхностей (кузнечная сварка) при сильном разогреве металла до пластичного состояния и его обработки ударно-давящим методом.

Сама ковка позволяет не только придавать металлической болванке какие-либо геометрические формы, но и создание деталей, запчастей, элементов конструкций. Для опытного кузнеца не является проблемой починить или отковать машинную ось, лемех, колесный обод, подкову и т.п.

О том, какими методами ковки это выполняется обсудим в следующих разделах.

Виды кузнечной обработки

Обработка металлов кузнечным способом подразумевает несколько технологических методов, каждый из которых обоснован собственными нюансами, правилами и нюансами.

Свободная

Представьте себе здоровенного мужика-кузнеца, который бьет по наковальне своим молотом и отковывает какое-то изделие. Это и есть способ свободной ковки. Как он осуществляется? В первую очередь, разогревается горн – сейчас используются полуавтоматические котлы, в которых заготовка разогревается. После щипцами или захватом она подается на наковальню и обрабатывается вручную с помощью молота.

Такой метод ковки позволят делать художественные и декоративные изделия из металла.

Машинная

В кузнечный цехах устанавливаются огромные установки – пневматические молоты, к которым подается раскаленная заготовка. Такой метод используется в цехах, где налажено производство конкретных деталей с установленными параметрами. Пневматические молоты оснащаются ЧПУ и контроллерами, которые делают их работу автоматической или полуавтоматической.

Штамповка

Данный метод осуществляется, как горячим, так и холодным способом. При горячем способе – раскаленная заготовка едет по конвейеру и попадает под пресс-форму, которая придает заготовке конкретный силуэт по шаблону. 

В случае реализации холодного метода используются два элемента:

• Пресс-форма.
• Пуансон.

Данный способ актуален только для листового металла с толщиной не более 8 мм. Лист помешается на прессформу, в пресс заряжается калиброванный пуансон, который давит на лист, формуя его в цилиндрическую фигуру.

Основные способы ковки металла

Мы разобрались с видами кузнечной обработки, теперь перейдем непосредственно к способам, которые актуальны при ковке металла.

Горячий метод

Данный метод реализуется в большинстве случаев практического применения ковки. Он основан на изменении поверхностной прочности металла сильным нагревом. Заготовка раскаляется до красна, после чего обрабатывается ударным методом с помощью молота (автоматического, ручного, механического) или сдавливания в гидропрессе.

Таким методом обрабатываются практически все виды металлов.

Холодный метод

Основан на диффузионном проникновении двух металлов в структуру друг друга. В этом случае применяются или два мягких металла, или сплава, например олово и бронза, или же используется твердый металл – сталь и мягкий – медь.

Используются пневматические или гидравлические прессы с большой силой сжатия от 1500 кН.

Ручная ковка

Также реализуется путем сильного нагрева заготовки и ее ручной обработке на наковальне. Такой метод используется для изготовления декоративных изделий из различных видов металла за исключением мягких сплавов.

Необходимые инструменты и оборудование

Два разных метода – ручная и аппаратная ковка подразумевают разный набор инструмента и приспособлений для выполнения ковки.

Ручная поковка потребует подготовки следующих приспособлений:

• Горн – очаг, в котором поддерживается высока температура горения. В настоящее время используются горны с газовой растопкой, воздушными нагнетателями и герметичными камерами поддержания оптимального давления. Такие горны позволяют раскалять металлы за считанные минуты.
• Молот для ручной обработки металла.
• Молоток для выправки поковки.
• Наковальня – основное рабочее место кузнеца, которое представляет собой станину из металлического цельника.
• Щипцы для кантовки раскаленной заготовки.

Аппаратная ковка осуществляется посредством следующих инструментов:

• Молот – автоматический или механический, по конструкции и принципу действия подразделяются на пневматические, гидравлические и ударно-противовесные.
• Щипцы для кантовки заготовки.
• Отдельный горн или обустроенный перед конструкцией молота.

Поскольку работы в кузнечном цеху всегда сопряжены с высокой температурой и сопутствующей опасностью, то необходимо применять СИЗ – брезентовые перчатки, очки для защиты глаз и спецодежду с негорючими проставками.

Кузнечные приемы

Существует множество разнообразных кузнечных приемов, которые были известны в глубокой старине и стали наследием для современности. Самый сложный процесс для кузнеца – это осуществление соединения двух заготовок кузнечной сваркой. Рассмотрим данный процесс последовательно.

Кузнечная сварка:

• Одна из заготовок раскаляется до каления при этом постоянно обстукивается молотком, для сохранения пластичного состояния.
• Вторая заготовка раскаляется до белесого цвета – температура раскаливания ниже, чем у первой заготовки.
• Из металлического прута изготавливается сварочная «шина», которая соединит две детали.

Для данного мероприятия требуются два человека, в прочем, как и для большинства работ по ковке. Один человек постоянно обрабатывает поверхности заготовок молотком, а второй подает сварную «шину» к месту сварки. По ней бьют молотом практически до остывания всей конструкции. В итоге металлы взаимно проникают друг в друга и накрепко спаиваются.

Особенности обработки стали

Кованная сталь представляет собой металл с увеличенной поверхностной прочностью и прокалкой. Ее использование целесообразно для ковки шестерен, валов, сателлитов и прочих элементов станочных конструкций. 

В чем особенность обработки стали ковкой:

• Обрабатываются только высокоуглеродистые сорта стали.
• Сталь поддается поковке только при прокаливании 100% объема стальной массы, если речь идет о прокалке.

Если сталь прокалить недостаточно, то при ударах молота она начнет «брызгать» стальным расплавом. Альтернативой кузнечной ковки для стали является электросварка, которая позволяет создавать не менее прочные соединения.

В данной статье мы подробно разобрались с тем, что такое ковка металла. Мы разобрали не только вопросы методик и способов, но также освятили и некоторые полезные нюансы кузнечного мастерства. Используя нашу статью, можно постичь азы и развиваться далее.