Какие образы рисует ваше воображение при слове «ковка»? Это наверняка молот, наковальня и могучие кузнецы, занятые своим тяжелым, почетным ремеслом.
Совершенно справедливо. Помните выражение «куй железо, пока горячо» в известном фильме? Именно высокотемпературная деформация металла под давлением получила название «ковка». Более того, несмотря на существование холодной ковки, горячая обработка металла остается единственным способом создания настоящих шедевров кузнечного ремесла.
Чтобы вы понимали разницу и специфику обоих методов, мы решили рассказать, что такое ковка металла, а начать имеет смысл с исторической справки.
Еще в 7 веке до н. э. люди изготавливали из меди примитивное оружие и украшения. Но ковку применяли редко, потому как медные изделия проще было отлить.
Примерно в 1200 году до н. э. человек научился добывать железо из руд, что послужило началом железного века и развития металлургии.
Настоящий расцвет кузнечного ремесла пришелся на средние века, когда ручным методом ковали ограды, ворота, оружие, предметы быта, канделябры, мебель. Ковка — это тонкое искусство. Хорошие кузнецы — люди, прежде всего, творческие, работающие ювелирно, способные придать изделию самую необычную форму и украсить его замысловатым узором.
В кузницу кого попало не пускали, поэтому кузнечное дело было овеяно мифами и легендами, а самих кузнецов почитали и приписывали им сверхъестественные способности.
С тех пор прошло много веков, поэтому не помешает узнать, что такое ковка металла в современном понимании.
Спрос на кованые изделия чрезвычайно высок, поэтому технологии ковки совершенствуются по сей день. Изделия и заготовки, изготовленные методом ковки, получили название «поковка».
Итак, сегодня существуют три вида ковки металла:
Теперь вы представляете, что такое ковка металла, но обзор будет неполным без упоминания об основных технологиях, с помощью которых происходит обработка стальных заготовок.
Прошли столетия, но при горячей обработке металла используются все те же инструменты — кузнечный очаг, наковальня, клещи и молот.
Конечно, они уже не такие примитивные. Например, печи и горны бывают стационарными и переносными, закрытыми и открытыми. Работают они на разных видах топлива, включая газ, дрова и электричество. Главное, что кузнечные печи способны разогревать металл до t + 1200°С.
Ручная ковка — это физически тяжелая работа, поэтому мастера используют надежные наковальни с опорой весом не менее 30 кг, клещи и молоты различной массы.
Технологический процесс заключается в нагревании заготовки, а затем придания ей нужной формы. Поэтому молотом дело не ограничивается и кузнецы используют другие инструменты:
Элементы кованой конструкции соединяются методом электрической сварки, кузнечной сварки (сварка ковкой) или с помощью заклепок.
Охлаждаются изделия или в очаге, или в емкости с холодной водой.
Метод горячей ковки — это искусство. Чтобы понять, как из невзрачного металла получаются изысканные лестничные ограждения, воздушные ворота или изящные торшеры, не помешает узнать об основных приемах кузнечного ремесла.
Ручная работа всегда подразумевает эксклюзивный результат, и кованых изделий это тоже касается. Методом горячей художественной ковки создаются уникальные предметы, за что, собственно, они и ценятся.
Кстати, ключевое отличие методов горячей и холодной ковки заключается в том, что обрабатывать металл без нагревания может каждый по одному мастер-классу. А настоящему кузнечному делу обучаются годами, а потом еще долго совершенствуют свои навыки.
Понять сложно, что такое ковка металла горячим методом, не имея представления о ее основных технологических приемах:
С рубкой, загибом и скручиванием железа все понятно, потому как названия операций говорят сами за себя.
Что такое ковка металла горячим методом вы теперь знаете, остается объяснить популярность технологии. Дело в том, что при деформации горячей стали металл уплотняется, а его прочность повышается. Не говоря уже об эстетической составляющей.
Если при художественной ковке ассортимент изделий, создаваемых мастером, ограничивается его фантазией, то холодная ковка — это способ получения добротных, презентабельных, но типовых изделий.
Гибка и прессовка металла производится на станках с шаблонами, такими как «гнутик», «улитка» и т. д. Чем больше форм, тем более разнообразными получатся ограды, перила или решетки на окна. Прутья обрезают болгаркой, а элементы соединяются сварным способом.
Кстати, некоторые эксперты холодный способ обработки металла ковкой не считают, потому как в этом случае металл нагревается только в местах соединений.
Кузнецы старой школы с ними совершенно согласны.
Возврат к списку
admin
Ковка — один из способов обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры (см. Кузнечно-штамповочное производство).
С древности ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла (холодная, а затем и горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте в 4—3 тысячелетии до н. э.; холодная ковка 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 ковка 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 ковки были разработаны в России: П. П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д. К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки; большой вклад в теорию ковки сделали сов. учёные Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др.
Ковка, как правило, производят при нагреве металла до так называемой ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал ковки 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 ковку в штампах и без применения штампов — так называемую свободную ковку. При ковке 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 ковке (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную ковку 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. Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при ковке используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы Сводную 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.
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 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.
Ковка металлов — это процесс, при котором металлы формуются и придаются форме с использованием сил сжатия. Усилия передаются ударами молотком, прессованием или прокаткой.
Существует ряд процессов ковки – холодная ковка, теплая ковка и горячая ковка – которые классифицируются по температуре обрабатываемого металла.
Ковка является одним из важнейших процессов металлообработки в металлообрабатывающей промышленности.
Это особенно важно в черной металлургии и рассматривается как огромный источник производительности.
При выборе типа поковки у покупателей есть длинный список вариантов изготовления критического металлического компонента. Сделать правильный выбор может быть сложно, потому что каждый метод имеет свои плюсы и минусы, связанные с затратами и логистикой.
Однако выбор метода ковки дает множество уникальных преимуществ, недоступных при любом другом выборе.
Что касается цены и общего качества, то ковка металла имеет наибольшую ценность. Это понятие звучит вдвойне, когда для приложения необходимы максимальная прочность детали, нестандартные размеры и критические характеристики производительности.
Вот некоторые из наиболее распространенных методов:
Наиболее распространенными процессами ковки металлов являются ковка в открытых штампах, ковка в закрытых штампах и ковка на вальцах.
При открытой штамповке нагретые металлические детали формуются между верхним штампом, прикрепленным к ползунку, и нижним штампом, прикрепленным к валику, наковальне или молоту. При свободной ковке в штампах металл никогда полностью не ограничивается и не удерживается в штампах.
Обычно диапазон температур составляет от 500°F до 2400°F, соответствующие температуры применяются при обработке металлических деталей. После того, как металл был должным образом нагрет, выполняется сложная ковка или прессование заготовки, чтобы постепенно придать металлу желаемую форму.
Как правило, процесс ковки в открытых штампах используется для изготовления более крупных деталей более простой формы, таких как стержни, кольца и полости.
Ковка в закрытых штампах перемещает штампы навстречу друг другу, полностью или частично закрывая заготовку. Нагретое сырье приближается по форме/размеру к готовой кованой детали и помещается в нижний штамп.
Этот процесс заключается в включении формы поковки в верхнюю или нижнюю часть штампа в виде негативного изображения. Как только процесс начинается, удар верхней матрицы по металлическому материалу формирует его в требуемую кованую форму.
Этот процесс можно использовать для изготовления деталей размером от нескольких унций до 60 000 фунтов.
Прокатная ковка, также известная как профилирование, представляет собой метод ковки, при котором для формирования металлической детали используются противоположные валки. Несмотря на то, что вальцевая ковка использует валки для производства деталей и компонентов, она по-прежнему считается процессом ковки металла , а не процессом прокатки.
В этом процессе используются два цилиндрических или полуцилиндрических горизонтальных валка, которые используются для деформации круглого или плоского проката. Благодаря этому действию толщина уменьшается, а длина увеличивается. Детали, изготовленные методом ковки, имеют превосходные механические свойства по сравнению с деталями, полученными с помощью многих других процессов.
После вставки нагретый стержень проходит между двумя валками. Он постепенно формуется, прокатываясь по фигурным канавкам машины. Точно сформированная геометрия этих канавок позволяет выковать деталь до заданных размеров.
Прокатная ковка часто используется для производства деталей для автомобильной промышленности. Он также используется для производства таких вещей, как ножи и ручные инструменты.
Существует четыре основных инструмента, которые используются в процессе ковки металла в зависимости от используемого метода.
Молоток или механический молот — это инструмент, который чаще всего используется для ковки. Будь то ручной молоток или массивный механический молот, инструмент используется для многократного удара по металлу с целью его деформации. Пока он обладает движущей силой в 50 000 фунтов для нанесения ударов под высоким давлением, молот может придавать металлу форму.
Прессы используют либо механическое, либо гидравлическое давление для непрерывного давления на штампы.
Для этого типа оборудования требуется движущая сила в 50 000 тонн для вертикального вдавливания металла в полости пресс-формы с контролируемым высоким давлением. Вместо многократного удара по металлу для его деформации металл медленно вдавливается в штампы.
Ковка на высадочной машине аналогична ковке на прессе, однако главное отличие состоит в том, что высадочная машина представляет собой ковочный пресс, который используется горизонтально. Вместо того, чтобы проталкивать металл вниз в матрицу, металл перемещается в выемку матрицы в горизонтальном направлении.
Кольцевые ролики используются для производства колец диаметром от нескольких дюймов до более 300 дюймов. Кольцевые ролики выдавливают цельное кольцо, что устраняет необходимость в сварке. Он поворачивает полый круглый кусок металла под сильным давлением против вращающегося ролика.
Известно, что по сравнению с другими методами производства ковка металла позволяет производить одни из самых прочных промышленных деталей.
По мере нагревания и прессования металла мелкие трещины заделываются, а пустоты в металле заделываются.
Кроме того, процесс горячей штамповки разрушает любые примеси в металле и перераспределяет такой материал по металлоконструкциям. Это приводит к значительному уменьшению включений в кованой детали. Включения представляют собой составные материалы, встроенные в сталь на протяжении всего производства, вызывающие точки напряжения в изделии.
Несмотря на то, что во время начального процесса литья следует удалять примеси, этот процесс способствует дальнейшему рафинированию металла.
Другой способ упрочнения металла ковкой заключается в изменении структуры его зерна. Это связано с потоком зерен материала при его деформации. Как и в других процессах формовки, можно создать благоприятную структуру зерна, что сделает кованый металл более прочным.
Процесс ковки невероятно универсален и может применяться к чему угодно: от мелких деталей, измеряемых в дюймах, до компонентов весом до 700 000 фунтов.
Кованые изделия могут быть конструктивными элементами в следующих элементах:
Кроме того, ковка используется для укрепления ручных инструментов (например, стамесок, заклепок, винтов и болтов).
Можно выковать любой металл, но есть определенные металлы и сплавы, которые лучше подходят для различных применений.
Чаще всего куются следующие виды металлов:
Из этих вариантов почти невозможно выбрать «лучший», так как это действительно зависит от потребностей клиента.
В меньших количествах кованые детали могут быть очень дорогими по цене за единицу. Это в первую очередь связано с тем, что изготовление ковочных штампов сопряжено с высокими первоначальными затратами — черта, общая с другими расходами, связанными с открытием цеха.
После того, как все настроено и вы приобрели штампы, фактические затраты на эксплуатацию становятся достаточно доступными, особенно с учетом того, что огромную роль играет автоматизация. Принимая это во внимание, этот метод изготовления металла обычно лучше всего подходит для продуктов, которые производятся в более значительных количествах.
Поскольку мир продолжает модернизироваться, спрос на высококачественные детали будет только расти. Поскольку при ковке производятся одни из самых прочных металлов, которые только можно вообразить, неудивительно, что к 2025 году рынок, по прогнозам, будет стоить 131,32 миллиарда долларов. думаете, что ковка металла может быть лучшим вариантом для вас, не стесняйтесь звонить в Federal Group USA.
Наши опытные члены группы поддержки обсудят с вами требования вашего проекта, помогут определить наилучший план действий и предоставят вам бесплатное предложение для вашего проекта. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы назначить консультацию.
Формовка металлов
Ковка металлов — это процесс деформации, при котором металлическая заготовка сжимается между двумя штампами для формирования детали.
Содержание данной статьи
Ковка металлов представляет собой группу процессов формообразования, при которых заготовка или заготовка пластически деформируются между двумя штампами или инструментами с применением силы сжатия. Хотя ковка может выполняться во всех диапазонах температур, таких как горячая, холодная, теплая и изотермическая, наиболее распространенный тип ковки выполняется с заготовкой при температуре выше ее температуры рекристаллизации. Ковка является одним из важнейших процессов обработки металлов давлением, особенно в производстве чугуна и стали.
Ковка, одна из старейших и наиболее важных металлургических технологий, впервые была использована около 4000 г. до н.э. для изготовления драгоценностей, монет и многочисленной утвари путем дробления металла каменными орудиями. Современная ковка по-прежнему следует той же концепции, что и местная кузница, но мощные молоты и механические прессы заменили сильную руку и молот, а штампы из инструментальной стали заменили наковальню.
Роторы турбин, зубчатые колеса, болты и заклепки, столовые приборы, ручные инструменты, различные конструктивные элементы для машин, авиации, железных дорог и ряд другого транспортного оборудования в настоящее время успешно куются.
В процессе ковки создаются изолированные компоненты. Поскольку поток металла и структуру зерна материала можно контролировать, кованые изделия обладают исключительной прочностью и ударной вязкостью. Они особенно надежны для высоконагруженных и критических приложений.
Холодная ковка сжимает металл при температуре окружающей среды, тогда как горячая ковка требует высокого уровня нагрева. Холодная и горячая ковка отличаются интенсивным нагревом горячей ковки, что позволяет металлу принимать более сложные и сложные формы, чем при холодной ковке.
Температура горячей ковки зависит от типа металла. Процесс горячей ковки начинается с нагрева штампов, чтобы избежать потери температуры на протяжении всей операции и гарантировать, что кристаллизация не произойдет до завершения формовки. Металл становится более пластичным при нагревании. Когда горячий металл сжимается штампами, структура меняется на более мелкозернистую, что увеличивает предел текучести и пластичность.
Материалу придается необходимая форма методом смещения при холодной ковке.
Сжимающая сила сжимает металл между пуансоном и матрицей при нормальной температуре до тех пор, пока он не примет форму формы. Прокатка, прессование, волочение, вращение, выдавливание и выдавливание — все это примеры методов холодной ковки.
В самом простом кузнечном штампе два плоских штампа сжимают цилиндрическую заготовку поперечного сечения, аналогично испытанию на сжатие. Ковка в открытых штампах, также известная как ковка с осадкой или осадка, позволяет металлу течь и увеличиваться в диаметре без ограничений, в то время как высота заготовки уменьшается.
Важным промышленным методом является горячая ковка в открытых штампах. Валы, диски и кольца являются примерами основных форм, производимых процессами с открытой матрицей.
Матрицы со слегка изогнутыми поверхностями помогают формировать работу в различных приложениях. Кроме того, работу необходимо часто корректировать (например, поэтапно поворачивать), чтобы добиться соответствующего изменения формы. Навыки человека-оператора являются важным аспектом успеха этих процедур. Формование огромного квадратного литого слитка в круглое поперечное сечение является примером свободной штамповки в сталелитейной промышленности. Ковка в открытых штампах дает грубые формы, которые должны быть усовершенствованы с помощью последовательных процессов, чтобы получить окончательную геометрию и размеры. Способность свободной горячей штамповки создавать благоприятный поток зерен и металлургическую структуру в металле является значительным преимуществом.
Как показано на диаграмме выше, долбление, окантовка и зазубривание являются примерами свободной ковки или подобных операций. Долбление — это процедура ковки, которая уменьшает поперечное сечение заготовки и перераспределяет металл при подготовке к ковке.
Для этого используются штампы с выпуклыми поверхностями. Многогнездные штампы для оттиска обычно имеют полости для долбления, поэтому начальный стержень может быть грубо сформирован до окончательной формы. Кромка идентична фуллеровке, за исключением того, что штампы вогнутые. Зубчатая обработка — это метод уменьшения поперечного сечения и удлинения заготовки путем применения последовательности ковочных сжатий по ее длине. Он используется для изготовления блюмов и плит из литых слитков в сталелитейной промышленности. Это делается с помощью открытых штампов с плоскими или слегка изогнутыми поверхностями. Эту процедуру часто называют инкрементной ковкой.
Ковка в закрытых штампах прижимает штампы друг к другу, полностью или частично охватывая заготовку. Нижняя матрица содержит нагретое сырье, близкое по форме и размеру к готовому кованому изделию.
В этой процедуре форма поковки включается в виде негатива в верхний или нижний штамп. Когда процесс начинается, верхний штамп ударяет по металлическому материалу, придавая ему желаемую кованую форму.
Этот метод позволяет изготавливать детали весом от нескольких унций до 60 000 фунтов.
В некоторых случаях штамповка осуществляется в полностью закрытых оттисках. С помощью этого метода создается почти чистая или сетчатая поковка. Поскольку этот метод не основан на создании заусенца для достижения полного заполнения, штампы не предусматривают этого. В зазоре между верхним пуансоном и матрицей может образоваться тонкое ребро или кольцо облоя, но это можно легко устранить с помощью дробеструйной обработки или галтовки, и для этого не требуется обрезка матрицы. В результате этот метод известен как «безпламенная ковка», а также как «ковка в закрытых штампах».