Кузнечное оборудование для холодной ковки металла

Особенности и преимущества твистеров

Твистеры, или торсионные станки, относятся к более сложному кузнечному оборудованию и служат для скручивания прутков вдоль их продольной оси.

Принцип действия у всех твистеров одинаковый — один конец заготовки или их группы зажимается в неподвижную оправку, другой — а подвижную. Подвижная оправка вращается вокруг своей оси, скручивая прутки.

В простейшем варианте неподвижная оправка зажимается в тиски, а подвижная оправка приводится в действие ручным воротом. В этом случае на заготовки надевают прочную трубу чуть большего диаметра, чтобы предотвратить нежелательную продольную деформацию прутков.

Существуют варианты кузнечного оборудования с механическими червячными редукторами и даже с электроприводом, также через редуктор.

Обязательным элементом механизированного твистера является прочная рама, соединяющая опоры оправок. При скручивании и деформации металла возникают большие продольные напряжения, вследствие которых он может деформироваться. Прочная рама позволяет противостоять таким деформациям.

Твистер для холодной ковки

При скручивании прутков длина их уменьшается, поэтому подвижная опора должна иметь возможность передвижения вдоль рамы.

Преимущества твистеров заключаются в возможности создания:

• выразительной формы и фактуры поверхности при скручивании одиночного прутка;
• уникальных украшений и деталей предметов интерьера — фонариков (шишек);

Создать такие формы и фактуры другими методами обработки металла крайне затруднительно или попросту невозможно.

Рычажная улитка

Простейшая разновидность станка — это рычажная улитка. На массивной платформе закреплен захват для начала изгибаемой полосы и шаблон завитка, к которому полосу притягивают рожковым рычажным захватом.

Рычажная улитка для холодной ковки

Если нужно сделать много одинаковых завитков, то полосу шаблона и захват приваривают к металлической плите, если требуются завитки разной формы и начального радиуса — используют деревянную или фанерную платформу с большим количеством отверстий, в которые вставляют закаленные болты для формирования захвата и точек шаблона. Для выполнения такой гибки нужно обладать недюжинной физической силой.

Улитка с поворотной плитой

Шаблон используется такой же, ка в рычажной улитке, но применяется поворотная платформа, в ней в шаблоне фиксируется конец заготовки, которая подается через неподвижный упор-фиксатор на верстаке.

Улитка с поворотной плитой для холодной ковки

Вращаясь, шаблон затягивает полосу металла в себя и выгибает его по намеченной траектории. Для облегчения труда при повороте плиты используют червячный привод.

Улитка с воротом и поворотным лемехом

Существует усовершенствованная разновидность улитки — улитка с воротом и поворотным лемехом. Для увеличения физической силы человека используется ворот. Он вращает серпообразный или спиралеобразный лемех, изготовленный из особо прочной стали. Применяются также складные лемехи для получения деталей переменной кривизны и сложной формы.

Улитка с воротом и поворотным лемехом

Такой лемех состоит из нескольких частей, соединенных между совой осями и закрепленных друг относительно друга штифтовыми фиксаторами. По мере прохождения того или иного участка сложной спирали соответствующий штифт извлекается и часть лемеха складывается, не принимая участи в дальнейшей холодной ковке. Заготовка закрепляется с помощью фиксатора на платформе. В пазу двигается ролик, который прижимает пруток или полосу к лемеху. При повороте ворота согласно закону рычага лемех проворачивается по меньшему радиусу, но с пропорционально большим усилием, валик и прижимает деталь к выставленным на плите фиксаторам.

На улитке с поворотным лемехом можно выгибать до 5 витков спирали, благодаря постоянному усилию изделия получаются одинаковыми, а в силу возможности регулировки прижима ролика можно получать двойные завитки и завитки переменной кривизны.

Преимущества холодной ковки

• Не нужно сооружать кузницу со всем ее оборудованием (горн, наковальня и так далее).
• Возможность автоматизации, что снижает трудоемкость процесса изготовления.
• Применение холодной ковки позволяет значительно повысить производительность, так как по заданному образцу можно делать изделия партиями, то есть наладить поточное производство. Это удобно при оформлении больших площадей (поверхностей). Например, ограды, одинаковые решетки на окна строения, лестничные перила, садовые беседки и многое другое. Такой способ работы с металлами хорошо подходит и для внутреннего оформления помещений – решетки для каминов, разнообразные подставки под вазоны, ножки для мебели. Вариантов множество.
• Установить оборудование можно в любом помещении.
• Уменьшается пластичность металлов, не нарушается внутренняя структура из-за воздействия высоких температур, что влечет повышение прочности изделий. А это – увеличенный срок эксплуатации.
• Холодная ковка дает возможность производить так называемое старение заготовок, что позволяет делать стилизацию «под старину».
• Как следствие – снижение общих затрат и себестоимости продукции.

Какое оборудование нужно иметь

Понятно, что в процессе работы понадобятся различные инструменты и приспособления. Многое из этого у каждого хорошего хозяина уже есть (клещи, молотки и так далее). Но нужны будут и различные специальные устройства. Можно купить уже готовый комплект для холодной ковки, так сказать, на все случаи.

Самое первое оборудование для ковки

Во-первых, нужен горн для нагревания металла до высокой температуры (800-900 градусов). Или ещё применяют муфельную печь, если работа идет с небольшими заготовками. Её можно изготовить самостоятельно, о чем писалось в советской прессе прошлых лет(журнал “Юный техник” номер 9 1982 года и номер 4 1983 года). В муфельной печи небольших размеров можно запросто нагревать небольшие заготовки для некрупных изделий- дверных ручек, подсвечников и прочего. Кроме того, стоит отметить, что и некоторого рода крупные изделия можно собрать из небольших деталей. К примеру, решетки и многое другое. Приспособления для нагрева не понадобятся, если вы будете заниматься холодной ковкой со специальным оборудованием или без него.

Далее, инструмент кузнеца. Различного инструмента у кузнецов обычно много, для разных операций и разных заготовок, до нескольких десятков. Но не стоит тем, кто хочет оборудовать кузницу или ковать металл в домашних условиях, пугаться этого количества.

Обычно можно начать с малого, кузнецы сами делают себе инструмент и постепенно его в кузнице у рачительного хозяина- кузнеца становится больше и больше. Для начала нужно: наковальня и молоток. Автор этих строк сделал свою первую наковальню сам из куска рельса.

Еще неплохо бы иметь или зубило (вариант былых времен) или болгарку(угловую шлифовальную машину УШМ) для рубки или резки, смотря чем металла. Болгаркой можно также обрабатывать сварные соединения и вообще шлифовать и точить металл.

Также клещи, чтобы держать горячие заготовки(при холодной ковке не нужны), их обычно кузнецы делают сами. Ну и для того, чтобы проделывать отверстия, почему пишу “проделывать”, сейчас поймёте, или пробойник(как в старину, всё вручную) или дрель со сверлами. Множество остальных инструментов, приспособлений и оборудования впоследствии вы, как кузнец, сделаете сами. А что и как, да какой формы делать, подскажет приобретаемый опыт и потребности в работе, а также чтение материалов данного сайта.

Идеальным образом наковальня устанавливается на массивном бревне, вкопанном в землю. А можно, по крайней мере, на первое время пойти простым путем, как было сказано выше и сделать наковальню из рельса. В стандартной кузнечной наковальне обычно имеется квадратное отверстие миллиметров на 40 для вставки туда различных приспособлений для гибки, рубки, прошивки и прочих операций с металлическими заготовками. Здесь мне пришлось ухищряться и придумывать альтернативу, как можно посмотреть на фото.

Итак, те, кто хочет научиться кузнечному делу, смогут благодаря этой странице, иметь некоторое представление о необходимом для начала инструменте и оборудовании.

Сварочный аппарат

Если «самодеятельный специалист» по холодной ковке не является профессиональным сварщиком, то лучше приобретать электрическую модель. Подробные рекомендации по выбору можно найти в Интернете, поэтому только один совет. Лучше, если «сварочник» будет работать как от постоянного, так и от переменного напряжения. Это удобно, так как нельзя заранее угадать, с какими деталями придется иметь дело. Например, перемена полярности (с «+» на «-») позволит соединять довольно тонкие металлы, не опасаясь их прожечь.

Профессиональное прессовое оборудование

Легче обрабатывается металл в кузнице с применением специальных станков, они легко выполняют разные операции. Профессиональное оборудование включает в набор:

• ножницы — гильотину;
• кривошипные прессы;
• пресс-ножницы;
• листогибочные машины, прессы;
• гидравлические прессы;
• зигмашины;
• молоты;
• прессы для пакетирования металлических и других отходов и бумаги.

Популярными в использовании остаются гильотинные ножницы и листогибы, прессы с гидравликой и молоты. Ножницы для резки листов металла бывают с механическим, пневматическим, гидравлическим приводом с ЧПУ управлением или автоматикой.

Листогиб — это станок для прокатывания листа между вальцами, чтобы придать ему требуемую форму. В зависимости от ее формы используют однопроходный или многопроходный способ. На листогибах штампуется, рихтуется и загибается материал.

Использование пресса с гидравликой оправданно для холодной штамповки и обработки прессованием. Станок дает большое давление при малом усилии, поэтому его популярность в кузнечном деле всегда оправдана. Молот используется для ударов и пластической деформации формы, относится к основному оборудованию кузнечно-штамповочного цеха, отлично штампует листовые и объемные заготовки. Молоты в зависимости от привода различают пневматические, паровоздушные, высокоскоростные газовые, гидравлические, взрывные, электромагнитные и механические.

Классификация

Станки классифицируются в зависимости от степени действия на деталь и вида привода. Их делят на:

• машины горизонтально-ковочного действия;
• прессы;
• молоты;
• специальные машины.

К молотам причисляют кузнечные станки, обрабатывающие металл ударами падающих частей. Металл деформируется от динамической нагрузки от падающего молота, скорость которого при соприкосновении с поверхностью обрабатываемого элемента равна 9 м за секунду. Молоты бывают простого действия и двойного. Первый тип действует на заготовку ударом от падения, а у второго типа при падении сила разгона увеличивается паром, сжатым воздухом.

Прессы делят на механические, гидравлические, паровые и воздушно-гидравлические. Последние станки предназначены для медленной деформации по сравнению с обработкой молотами. В них деформация достигается за счет давящей массы. Механические прессы обрабатывают металл с помощью движения инструмента, который приводится в действие сложной системой механизмов, преобразующих вращение электродвигателя в поступательное и возвратное движение.

Пневматические молоты производят заготовки небольшой массы из серии сортового проката и для протяжки заготовок большой длины, ковки запчастей и производства инструмента.

Кузнечно-прессовые станки предназначены для металлической обработки давлением — технологически трудоемкого процесса, выполняемого только с помощью специального оборудования. При этом достигается высокая производительность, снижается энергоемкость, экономится материал за счет давления, снижается стоимость изделия. Повышение плотности материала в работе ведет к повышению механических свойств.

Прессование металла дает возможность получить любое сечение, а элементы после прессования имеют высокое качество. Благодаря холодной штамповке получают точные изделия, жесткие и одновременно легкие.

https://youtube.com/watch?v=5QlhuZyxKj0

Станки для холодной ковки

Для выполнения работ по холодной ковке будут востребованы разные инструменты и технологическая оснастка. Большая часть необходимых инструментов можно приобрести в любом инструментальном магазине, но некоторые приспособления, вполне возможно, придется заказывать. Можно приобрести уже готовый набор для производства и приспособления для холодной ковки.

Станки для холодной ковки

В количество потребных инструментов входит сварочный аппарат. На рынке существует множество предложений по поставке сварочного оборудования, но для нужд кузни имеет смысл приобретать аппарат, который может работать как с постоянным, так и с переменным током. Такой аппарат позволяет работать с тонкими листами не опасаясь их испортить.Углошлифовальная машинка необходима для механической обработки заготовок. То есть, с ее помощью можно что-то подрезать, что-то отшлифовать. Такая машина должна обладать определенным запасом мощности и высокими оборотами. Не помешает и зачистная машинка, ее услуги будут востребованы в случае необходимости выравнивания сварного шва в труднодоступных местах, например, на стыке двух плоскостей.Из электроинструмента будет востребованы — дрель, перфоратор.

https://youtube.com/watch?v=P0_BY3qVDwM

Кроме, перечисленного инструмента будет необходим и набор технологических приспособлений. Например, для получения отдельных деталей используют шаблон, его применяют для получения металлических дуг или колец. Без такого приспособления, как объемник невозможно получить узоры.Кузнечное оборудование для холодной ковки можно приобрести в составе готовых комплектов, а можно изготовить своими силами.

Станок улитка

С помощью оборудования под названием «Улитка» мастер может изготавливать различные завитки. Для большего удобства в работе применяют улитки с воротом.

Монолитная неразборная улитка

Станок торсионный

Торсионное оборудование для ковки предназначено для скручивания прутка вдоль оси.

Торсионы — ручная ковка

Для изготовления такого станка своими руками потребуются следующие материалы и инструменты:

• стальной лист;
• двутавр;
• слесарные тисы;
• крепеж;
• углошлифовальная машина;
• сварочный аппарат;
• приводная станция, которая состоит из редуктора и электрического двигателя.

Станок гнутик

Этот тип оборудования применяют для гиба пруткового материал или труб под определенный радиус и угол. Работа на таком оборудовании не требует приложения значительных усилий, а после обработки на нем, металл не изменяет свою структуру.

Гнутик для холодной ковки

Гнутики работают следующим образом. Для получения готового изделия заготовку устанавливают между гибочным валом и упором. Гибкий вал оказывает давление на заготовку, а упор, не дает ей деформироваться полностью.

Станок волна

Оборудование этого типа позволяет изготавливать изделия волнообразного типа из круга, квадрата и других типов проката. С его помощью получают такие детали, как волны и зигзаги.

Волны для выполнения волнообразного изгиба заготовки

Универсальный станок для холодной и горячей ковки НК-1Оборудование марки НК—1 это установка, в состав которой несколько блоков и позволяющий выполнять множество операций и изготавливать различные кованые детали, например, завитки, кольца и пр. Оборудование этой марки позволяет наносить рисунок на металлические полосы, трубы и другие виды профиля. При этом применяют метод холодной деформации.

Оборудование для кузницы

Детали готовят на простом оборудовании без автоматизации, иногда массивные элементы требуют механизированного вмешательства. Для начала кузнечной ковки холодным способом потребуются основные приспособления:

• улитка;
• гнутик;
• твистер;
• глобус;
• волна;
• фонарик.

Профессионалы-кузнецы советуют сэкономить на покупке оборудования. В комплекте к аппарату предлагаются простые приспособления, их человек изготавливает своими руками или заказывает знакомому слесарю. Недостающие приспособления докупаются в отдельном порядке.

Правила использования

С помощью гнутика обрабатывают прокат и сгибают его, допускается работа с квадратным профилем или полосой. От горячего способа отличается тем, что не требуется предварительный подогрев и использование кузнечной вилки. Шаблон «гнутик» состоит из смонтированных на прочном основании-раме закаленных роликов, приспособление позволяет выбрать любой угол сгибания.

При помощи улитки получаются завитки и невысокие спирали, а название приспособление получило из-за вида редуктора витой формы. Обрабатывается пруток, квадрат, полоса. Кондуктор состоит из расположенного центрально кулачка, малой и большой дуги. Для небольших завитков дуги не применяют, поэтому их снимают, делая гибку с помощью одного кулачка.

Волна приспособлена для изготовления витых, повторяющихся элементов. Основой устройства служат два диска из сталей, укрепленных на рабочем основании. Чтобы регулировать форму волны и шаг искривления, предусмотрена регулировка щелей меду дисками с помощью креплений на разных расстояниях одно от другого.

https://youtube.com/watch?v=D3shTEE_cZw

Твистер предназначен для закручивания спирали вокруг своей оси проката в виде квадрата или полосы. Устройство представляет собой поворачивающуюся головку на основании. Длина элемента регулируется ползунком. Заготовку крепят и рукоятками закручивают в требуемую форму.

Фонарик служит для выпуска элемента, который, на первый взгляд, кажется сложной переплетенной конструкцией из согнутых квадратов и прутков. Технологические приемы похожи на работу с твистером, когда применяется крутящаяся головка и подвижный ползунок, поэтому при отсутствии в оснастке кузнеца фонарика его можно заменить, используя специальную вставку к твистеру.

Глобус позволяет изогнуть дугу не только в плоскости, но и поднять ее в объемном плане, устройство часто именуют объемником. В основе работы применяется дуговой шаблон и ролики из закаленных сталей, дающие свободное движение ручному приводу. Работает с квадратом до 14 мм, средней ширины полосой и прутком. Чаще всего такие декоративные элементы используют в объемных решетках.

Станок для гибки

Решение приобрести специальный универсальный станок для холодной гибки проката возникает, когда работа из кустарной переходит в профессиональное изготовление изделий на заказ. Если осуществляется продажа на рынке кованых элементов, то стоимость оборудования в таком случае окупаема. В его комплектации предусмотрены устройства для основных и сопутствующих операций и степень автоматизации усилий важна при работе. Стоимость станка ориентировочно составляет 260−350 тыс. рублей, но гибка большого числа элементов потребует от кузнеца меньше времени и сил.

Дополнительные инструменты

Для организации полноценной работы участка по изготовлению кованых элементов потребуются следующие инструменты:

• Сварочный аппарат потребуется при изготовлении изделий большого габарита, если не используется прием соединения деталей вальцовкой или закручиванием. Металл различной толщины соединяют отличающимися один от другого режимами сварки, используют другие швы. Можно использовать инвертор, который в два раза дороже сварки, но работа с ним проходит без существенных осложнений.
• Для отрезания проката в размер, шлифовки срезов и соединений после сварки используют угловую шлифовальную машину, которая в простонародье называется «болгарка».
• В процессе сборки деталей в общую конструкцию сверлится множество отверстий, для этого приобретают электрическую дрель с набором сверл различного диаметра.
• Если заказчик попросит установить решётку в оконный проем или в качестве ограждения, то потребуется перфоратор, который поможет просверлить отверстия в кирпиче, бетоне и других твердых поверхностях. Дрель с функцией ударного режима со сверлением отверстий в бетоне не справляется.

Технология холодной ковки

Технология изготовления кованных холодным способом предметов отличается отсутствием предварительного нагревания по всей поверхности заготовки, допускается местное прогревание участка в месте будущего изгиба. В основу обработки положена пластичность металлов.

Каждый металл, будь то черный или цветной, имеет предел прочности на разрыв, изгиб и растяжение. Одни материалы легко сопротивляются изгибу, другие отлично скручиваются и растягиваются. Используя такую способность, производят обработку материала различными способами давления без нагрева. Применение усилий прессует материал в точках изгиба или кручения, структура уплотняется, металлу сообщается дополнительная прочность.

Из-за отсутствия предварительного высокотемпературного действия химические свойства металла не меняются, поэтому последующая закалка, отжиг и отпуск не делается.

Достоинства и недостатки

К положительным сторонам обработки относят:

• не требуется нагревание, это обстоятельство удешевляет работу, так как не нужно приобретать оборудование для разогрева или строить печи;
• изделия имеют повышенную прочность;
• элементы подгоняются под шаблон с высокой точностью;
• дополнительная доводка готовых деталей не требуется или сводится к минимуму;
• готовые элементы не содержат следов копоти и продуктов горения на поверхности.

К недостаткам относят:

• при изготовлении усилия прилагают намного больше, чем при горячем прессовании;
• нельзя работать с листовым литьем и болванками прочных металлов;
• для приложения силы требуются (в некоторых вариантах) мощные специализированные станки;
• требуется очищение поверхности перед работой.

Процесс изготовления изделий

Основными операциями при работе являются:

• прессование с помощью ручного или механизированного сжимающего оборудования;
• чеканка позволяет наносить рисунок или орнамент на поверхность, используется ручные инструменты или станки, чаще всего узоры ставят на меди, как мягком и податливом металле;
• гибка относится к основным технологическим приемам, распространенный в изготовлении многих заготовок.

Помимо основных технологических приемов, в холодной ковке заготовки режут, рубят, крутят, сваривают, шлифуют. Для обработки материалов и создания декоративных элементов применяют специализированное оборудование и инструменты. Ковка холодным способом представляет собой многоплановую работу с металлом для производства готовых декоративных деталей.

Приобретают универсальный аппарат, но его покупка оправдывается при массовом производстве, а изготовление типичных элементов для собственного двора и дома небольшими партиями быстро не окупится. Для одной или двух техник покупают необходимые приспособления, а дорогой станок для гибки будет работать в незагруженном режиме.

https://youtube.com/watch?v=edWs8rzHr4c