Ковка по металлу: Что такое ковка металла, её виды и особенности — статья на сайте компании Металл Дизайн Ковка

Содержание

Что такое ковка металла, её виды и особенности — статья на сайте компании Металл Дизайн Ковка

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.

Кузнец — самая почетная профессия

Картинка взята на сайте Pexels

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.

Виды ковки

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:

свободная — это способ обработки металла, при котором заготовка не ограничена никакими формами либо закреплена на наковальне с одного конца. Под свободной ковкой чаще понимают ручной горячий метод обработки металла;
машинная ковка металла производится на специальном оборудовании — кузнечных молотах весом от 40 кг до 5 тонн, гидравлических прессах или ковочных машинах. С помощью машинной ковки получают изделия массой в десятки тонн;
штамповка — распространенная технология деформации металла, при которой заготовка помещается в форму — штамп. Методом штампования изготавливаются предметы серийного производства.

Теперь вы представляете, что такое ковка металла, но обзор будет неполным без упоминания об основных технологиях, с помощью которых происходит обработка стальных заготовок.

Горячая ковка

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:

тиски;
гладилки;
раскатки;
кувалды;
фасонные молотки;
ручники.

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.

Технологические операции горячей ковки

Картинка взята на сайте Pexels

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:

протяжка — это удлинение металлического элемента;
осадка — уменьшение высоты заготовки и увеличение ее поперечного сечения;
обкатка или поворачивание заготовки вокруг своей оси для придания ей цилиндрической формы;
разгонка подразумевает расплющивание заготовки для увеличения ее ширины;
прошивка — это способ создания сквозных отверстий.

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.

Холодная ковка

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

Ковка металла: особенности процесса, способы и виды обработки

Обработка металла при помощи ковки применялась людьми еще задолго до начала использования железа и появления стали. По данным археологических исследований люди механически обрабатывали металл, размягченный длительным нагреванием, придавая ему требуемую форму еще 5-6 тысяч лет назад. Технологически ковка в наши дни представляет тот же самый процесс. Только с развитием металлургии и техники в кузнечном ремесле появились новые приемы, способы и механизмы для обработки металла. Сегодня ковка металла применяется на многих промышленных предприятиях.

Технология

Как и тысячи лет назад, для того чтобы металл поддавался обработке при помощи ковки, его требуется нагреть до определенной температуры. Если постепенно нагревать заготовку, не доводя до температуры плавления, то в определенный момент металл становится мягким и пластичным. Для каждого металла эта температура разная. После придания необходимой формы и доведения ее до определенной структуры с особыми свойствами, полученное изделие подвергается закалке. Традиционно закалка заключается в резком охлаждении в различных жидкостях. Иногда закалка подразумевает цикл нагрева и охлаждения до определенной температуры.

Также существует технология холодной ковки. Характеристики изделий полученных прессованием и изгибанием холодной металлической заготовки, по ряду параметров не уступают изделиям, полученным традиционным способом.

Способы механической обработки

Основными видами механической обработки при ковке изделий являются:

Свободная ковка;
Машинная ковка;
Штамповка.

При свободном способе заготовка располагается на наковальне без применения дополнительных удерживающих приспособлений. К этому способу относится традиционная ручная ковка.

Машинный способ используется на промышленных предприятиях. Процесс ковки производится механическими молотами, вес которых может достигать 5 тонн. Этим методом обрабатываются изделия весом в десятки тонн.

Применение штамповки позволило сделать данную технологию массовой. Изделие нужной формы получается путем размещения заготовки в специализированном штампе. После удара механического пресса заготовка приобретает форму отверстия в матрице штампа.

Инструменты и оборудование

По набору оборудования и инструментов современная кузница не сильно отличается от древних кузниц, использовавшихся всеми народами мира. Она оснащена горном, мехами и наковальней, для обработки деталей применяются различные молоты и клещи.

Кузнечный горн представляет собой очаг или печь для нагревания заготовок. Для увеличения температуры в печи в нее при помощи мехов подается воздух. Современные кузнечные горны могут быть топливными или электрическими с принудительной подачей воздуха через сопла, расположенные в разных его точках. Наковальня представляет собой массивный стол с ровной поверхностью.

Виды механической обработки

Для придания металлу требуемой формы и устранения всех наружных и скрытых дефектов заготовки применяются следующие виды обработки:

Осадка – уменьшение высоты изделия за счет увеличения площади поперечного сечения;
Высадка – создание утолщений на определенных участках детали;
Протяжка – длину заготовки увеличивают, а ширину и высоту уменьшают;
Раскатка – придание заготовке цилиндрической формы;
Прошивка – пробивание сквозных отверстий в заготовке;
Разгонка – деталь расплющивают по наковальне, уменьшая ее высоту.

Особенности процесса

Для качественной ковки стальных изделий необходимо соблюдение ряда условий:

Легированные стали нельзя нагревать свыше 1000 ºС, а мягкие – более 1300 ºС;
Нагрев заготовки проводится поэтапно, на первом этапе нагревание производится до 300 ºС, затем постепенно достигается температура ковки;
Стальная заготовка должна нагреваться равномерно со всех сторон.

Использование в промышленности

На сегодняшний день использование ковки применяется и в традиционном кузнечном деле, и в промышленных масштабах. Появление тяжелых механических молотов, технологии штамповки и современных инструментов сделало возможным массовое изготовление кованных изделий, но индивидуальная художественная ковка сохраняет свою популярность и в наши дни.

Процессы, методы и приложения ковки металлов

Ковка металлов — это процесс, при котором металлы формуются и формуются 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.

Что такое процесс ковки металла?

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:

Ковка в штампах
Ковка в открытых штампах
Холодная ковка
Экструзия
Прокатная поковка

Ковка в открытых штампах, ковка в закрытых штампах и ковка на вальцах

Наиболее распространенными процессами ковки металлов являются ковка в открытых штампах, ковка в закрытых штампах и ковка на вальцах.

Что такое открытая штамповка?

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 производства более крупных деталей более простой формы, таких как стержни, кольца и полости.

Что такое штамповка в закрытых штампах?

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.

Что такое ковка?

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.

Стандартное кузнечное оборудование

Существует четыре основных инструмента, которые используются в процессе ковки металла в зависимости от используемого метода.

Молотки

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

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.

Высадочные машины

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

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.

Как ковка укрепляет металл?

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.

Для каких продуктов требуется кованый металл?

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:

Критические детали самолетов:
- Шасси
- Валы реактивных двигателей
- Турбины
Транспортное оборудование:
- Автомобили
- Железные дороги
- Коленчатые валы
- Рычаги
- Шестерни
- Соединительные стержни

Кроме того, ковка используется для укрепления ручных инструментов (например, стамесок, заклепок, винтов и болтов).

Какой металл лучше всего подходит для ковки?

Можно выковать любой металл, но есть определенные металлы и сплавы, которые лучше подходят для различных применений.

Чаще всего куются следующие виды металлов:

Углеродистая, легированная и нержавеющая сталь
Исключительно твердые инструментальные стали
Алюминий
Титан
Латунь и медь
Жаропрочные сплавы, содержащие кобальт, никель или молибден

Из этих вариантов почти невозможно выбрать «лучший», так как это действительно зависит от потребностей клиента.

Экономика 101 для ковки металлов

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.

Объяснение методов ковки металла | Trenton Forging

Вернуться к новостям/блогам

Содержание

Ковка — это производственный процесс, на который опираются многие отрасли промышленности. Фактически, сотни кованых компонентов можно найти в самолетах, транспортных средствах, сельскохозяйственном оборудовании, поездах, горнодобывающей технике и многом другом. По сравнению с другими процессами, такими как литье и сварка, поковки прочнее и надежнее. Кроме того, поскольку процесс ковки металла может эффективно производить сложные геометрические формы, он может быть более рентабельным производственным процессом.

Одно из распространенных заблуждений состоит в том, что ковка является универсальным методом; на самом деле существует несколько методов, которые может использовать производитель поковок. В целом поковку можно классифицировать двумя способами: по оснастке и по температуре.

В этой статье мы рассмотрим каждый метод ковки, а также выделим основные виды оборудования, используемого при ковке.

Начнем с первой классификации: ковка с помощью оснастки

Ковка с помощью оснастки

Слова «штамп» и «инструмент» часто используются как взаимозаменяемые в кузнечной промышленности. Они относятся к устройству, которое используется для формирования (обычно предварительно нагретой) заготовки, слитка, преформы или прутка. При сравнении ковки с помощью используемой оснастки существует три основных метода: тиснение штампом, открытый штамп и прокатное кольцо.

Ковка штампами

При ковке штампами металл сжимается/сжимается между двумя специальными штампами, каждый из которых имеет предварительно вырезанные профили/полости (или оттиски) окончательной формы детали.

Затем с помощью различного оборудования, например, механического пресса или отбойного молотка, заготовку или заготовку прессуют, подвергая пластической деформации. При каждом оттиске заготовка вдавливается в полость по мере того, как заусенец (избыток металла) вытекает в матрицу. По мере остывания вспышки в оттиске нарастает давление, что помогает обеспечить более однородный компонент. Затем вспышка удаляется либо вручную, либо с помощью обрезных штампов.

Ковка методом штамповки в основном используется для изготовления сложных симметричных и асимметричных кованых компонентов. Этот метод также может обеспечить более узкие допуски по сравнению с ковкой в открытых штампах.

Ковка в открытых штампах

В кузнечных штампах в открытых штампах заготовка (слиток, пруток, заготовка или заготовка) деформируется между верхним и нижним штампом с плоской поверхностью, и движение самой заготовки в значительной степени помогает формировать конечную форму часть.

Помимо плоских штампов и молотков (или прессов), существуют другие инструменты, которые можно использовать при свободной штамповке, включая седла, блоки, кольца, оправки и пуансоны.

Детали, изготовленные методом свободной штамповки, обычно имеют простую форму (длинные и прямоугольные, плоские и круглые и т. д.) и могут подвергаться дальнейшей механической обработке после процесса ковки.

Ковка в открытых штампах используется для изготовления компонентов всех размеров, но, когда дело доходит до сложности, ковка в штампах обычно предпочтительнее, чем ковка в открытых штампах.

Ковка вальцевых колец

Последним методом обработки является ковка вальцевых колец. В отличие от тиснения и открытого штампа, в методе ковки не используются штампы, и он используется для изготовления очень специфических форм: колец.

Этот процесс ковки можно использовать для изготовления бесшовных колец всех типов и размеров. Прокатная ковка предпочтительнее механической обработки, резки и литья, поскольку она позволяет производить компоненты с жесткими допусками. Кроме того, ковка устраняет внутреннюю пористость, в отличие от литья, что снижает ползучесть, усталость и другие проблемы.

При прокатной ковке заготовку обычно предварительно формуют. Техника изготовления заготовок, используемая в валковой ковке, называется штамповкой. Как следует из названия, в ложе пробито отверстие, придающее ему форму пончика. Затем преформа проходит через прокатный стан до тех пор, пока не будет получен окончательный компонент.

Все типы компонентов могут быть созданы методом ковки, включая подшипники двигателя, колесные подшипники, фланцы и шестерни.

Процессы ковки по температуре

Процессы ковки металлов также можно классифицировать по фактической температуре заготовки. Различные температуры влияют на пластичность металла, конечное качество детали и могут определять многие конечные механические свойства компонента, включая прочность, пластичность и сопротивление удару или усталости.

При классификации ковки по температуре различают три основных метода: горячую, теплую и холодную.