Производство кованых изделий: бизнес-идея, как открыть, вложения, оборудование, что нужно для открытия + реальные кейсы

Как изготавливают кованые изделия

Дачные участки, как и загородные дома, все чаще превращаются в укромные уголки на лоне природы, где можно отдохнуть душой и телом. К их обустройству следует подходить серьезно, с учетом особенностей местности и пожеланий владельцев. В результате чего пространство преобразуется в стильное и уникальное место, посещение которого приносит эстетическое удовольствие.

Виды кованых изделий

Создать необычный дизайн участка и интерьера Вашего загородного дома помогают элегантные и неповторимые кованые изделия. Они признаны самым ярким вариантом декора и воплощают в жизнь оригинальные идеи. Металл превращается в настоящее произведение искусства с изысканными и интересными элементами. Такие модели являются отличным дополнением не только участка, но и интерьера дома. Самыми распространенными из них являются:

• Ограды, палисадники и калитки. Несмотря на привлекательный вид, они выполняют защитную функцию, доказывая свою важность в оформлении участка.

• Различные опоры, столбы и лестницы. Наделяются изысканным видом и являются украшением веранды, террасы или крыльца.
• Мостики в саду. Независимо от наличия или отсутствия перил, они создают атмосферу аристократичности и утонченности. Ажурные узоры на фоне ручья или альпийской горки в сочетании с яркими представителями растительного мира обогащают ландшафт участка.
• Беседки. Позволяют уединяться вдали от посторонних глаз. Воздушность и легкость конструкций создают романтическое настроение, навевают чувство радости и оптимизма.

• Светильники, торшеры, бра и фонари. Такие оригинальные источники света внутри или снаружи дома создают романтическую атмосферу и поднимают настроение. Помимо основной функции они становятся неповторимым элементом декора в любое время суток.
• Мангалы. Поднимают настроение во время отдыха на природе. «Помощники» из металла создают вокруг себя ощущение комфорта и уюта. Широкие возможности ковки воплощают в моделях даже самые невероятные желания.

• Арки, навесы и перголы. Прекрасно совмещают в себе две функции: практическую и декоративную. В жаркий солнечный день они становятся скромным тенистым уголком, в любое время года – самостоятельным элементом для украшения участка.
• Мебель. Может полностью изготавливаться из железа или иметь отдельные элементы. В любом случае ее привлекательность, оригинальность и прочность не смогут оставить равнодушными истинных ценителей искусства.
• Аксессуары. Их можно перечислять бесконечно: стойки для цветов, кашпо, статуэтки, вешалки, крючки, дверные молотки, почтовые ящики, подставки, подсвечники, рамы, буквы, вывески, цифры, топоры, цветы, ножи, держатели, бутылочницы и многое другое. Все они призваны внести красочные нотки в серые будни.

Чтобы кусок металла превратился в уникальное кованое изделие, ему необходимо пройти сложный процесс изготовления.

Виды ковки

У многих понятие «ковка» ассоциируется с умельцами-кузнецами, которые с помощью наковальни и молота превращают металл в завораживающие изделия. В этом есть доля правды: процесс изготовления кованых предметов заключается в давлении на железо. В связи с чем ремесло разделяется на виды в зависимости от ряда позиций:

1. По способу производства:

• ручное заключается в непосредственном умении мастера и его таланте;
• механическое возлагает основную работу на станки и механизмы.

2. По типу готовых изделий:

• обычное без вычурных деталей;
• художественное представляет собой изысканные конструкции с различными декоративными элементами.

3. По степени нагрева металла:

• холодный метод;
• горячий метод.

Если с двумя первыми типами все достаточно понятно, то с методами изготовления изделий предлагаю познакомиться подробней. Отмечу, что все предметы из стали можно выковать в горячем или холодном состоянии. Так в чем же разница? На выполнение больших изделий без нагрева потребуется затратить значительные силы и время.

Маленькие предметы после накала и остывания образуют оскалины, которые приводят к потере значительной части материала. Итак, обо всем по порядку.

Метод холодной ковки

Этот способ предполагает механическое воздействие на металл без предварительного нагрева. Что может стать хорошей альтернативой литья или штамповки. При этом прочность готовой продукции значительно превосходит литую. Технология изготовления заключается в прессовке и гибкости прутьев. Несмотря на мнимую простоту работы, получаются яркие и оригинальные изделия.

Метод не требует большого набора инструментов. Изготовить из железа простой предмет сможет даже непрофессионал после минимального обучения. Однако холодная ковка имеет один существенный минус – это трудности по исправлению проблем, возникших при производстве конструкций. В результате чего потребуется нагревание всего изделия. После чего можно приступать к работе с нужным участком. Заключающим этапом станет исправление других частей, деформированных при разогреве.

Метод холодной ковки, несмотря на описанный минус, имеет обширную область применения:

• калитки, ворота и ограды, которые одновременно выполняют защитную и декоративную функции;
• решетки для установки на двери или окна, изготовление которых отличается стандартом или индивидуальностью;
• мебель и ее составляющие, располагать ее можно как на улице, так и в зданиях;
• элементы для декора фасада здания: лестницы, перила, балконы, светильники, фонари и другое.

Важная особенность холодной ковки заключается в возможности изготовления тиражированной продукции. Для этого применяются трафареты, благодаря которым происходит «штамповка» одинаковых элементов и их дальнейшее соединение в лестницы, ограды, перила и подобное. При этом нагревание металла происходит лишь в местах соединения деталей. Отмечу, что стоимость готовых конструкций зависит от эксклюзивности: чем больше сил и мастерства вложил автор в изделие, тем оно дороже.

Метод горячей ковки

Этот способ обработки железа является самым древним, традиционным и интересным. Именно он позволяет изготавливать по-настоящему уникальные и оригинальные вещи. Происходит это благодаря нагреванию материала выше температуры кристаллизации. В результате чего изменяются пластичность, вязкость и тягучесть металла. Это позволяет получать желаемую форму изделия без трещин и сколов. Высокая температура облегчает обработку, но может привести к обратному эффекту – разрушению материала под ударами молота. Поэтому в процессе горячей ковки важно соблюдать температуру нагрева: не занижать и не превышать.

Следующим этапом данного метода является придание заготовкам изящных и необычных форм с помощью специальных инструментов: наковальни, тисков, молота. Здесь же используются способы наслаивания и соединения раскаленных пластов металла, превращая их в настоящие произведения искусства. Например, изящные линии и натуральные размеры позволяют в точности передать красоту настоящих цветов. Каждое такое изделие, в изготовлении которого участвует кузнец, получается индивидуальным и уникальным.

Заключительным этапом горячей ковки является остывание готовой продукции. Для этого ее помещают в емкость с холодной водой или оставляют в очаге горна, где плавное понижение температуры материала происходит вместе с печью. Это особенно актуально для больших конструкций, в которых необходимо добиться равномерной кристаллизации элементов без образования случайных пустот и раковин.

Среди способов горячей ковки большой популярностью пользуются изделия, выполненные умелыми руками кузнеца. Такой процесс отличается не только особым мастерством и изяществом, но единичностью и оригинальностью продукции. При ручной ковке используются специальные инструменты и приборы: кувалды, зубила, клещи, пробойники, ручники, гладилки и обжимки. Они помогают творить настоящие шедевры, превращая конструкции из металла в высокохудожественные изделия. В результате чего из куска железа создаются целые композиции.

Приемы горячей ковки

Рассматривая способы изготовления кованых изделий, отмечу основные приемы, благодаря которым металл приобретает изящные и оригинальные формы:

• Осадка позволяет уменьшить длину заготовки и произвести ее утолщение. Происходит это благодаря деформации металла под воздействием ударов по вертикальной плоскости. Важным инструментом являются тиски, в которых зажимается деталь. При этом всю работу следует производить быстро, до момента остывания материала.
• Протяжка представляет собой прием, который увеличивает длину заготовки, но снижает ее поперечное сечение. Для работы используются тиски и наковальня. В случаях необходимости увеличения всей детали, ее протяжку начинают с середины и по очереди тянут в стороны. Это актуально для изготовления длинных моделей, например, кованых вешалок.

• Прошивка предназначена для выполнения отверстия в кованых изделиях. Основным инструментом приема являются пробойники, сечения которых могут различаться. Расположив нагретую заготовку поверх отверстия, на нее устанавливается пробойник. После чего на него совершаются удары.
• Рубка помогает разделить заготовку на части. Для этого металл необходимо нагреть и с помощью зубила отрубить три четверти от сечения. Далее заготовка переворачивается и дорубается тем же методом.
• Загиб является приемом загибания части заготовки или конструкции под определенным углом. Добиться этого можно с помощью наковальни и кувалды, когда удары приходятся на выступающую часть детали. При этом необходима помощь рабочего, который будет удерживать заготовку клещами и ручником.
• Скручивание начинается с разогревания металла. После чего деталь фиксируется в тисках и поворачивается. Это придает заготовке особые формы, например, при создании дизайнерских подсвечников.

Заключение

Кованые изделия – яркий пример преображения загородного участка и интерьера до неузнаваемости. Они могут внести изюминку и неповторимость в любой стиль и дизайн. Согласно пословице о гениальности и простоте, металлические конструкции способны воплотить в реальность самые удивительные и невообразимые желания методом горячей или холодной ковки. Использование различных приемов и способов изготовления деталей и элементов позволяет создавать изящные и красивые предметы, которые создают уютную и дружественную атмосферу, поднимают настроение и вносят в повседневную жизнь яркие краски.

Кованые изделия. Изготовление кованых изделий.

Одним из видов обработки металла является художественная ковка, известная с давних времён. Она стала использоваться несколько столетий назад и до сих пор сохраняет свою актуальность. Великолепные кованые изделия особенно ценились и были на пике востребованности в позднее средневековье. Они являлись настоящим украшением экстерьера особняков и интерьера внутренних покоев знатных особ.

Специалисты, использующие секреты ковки при изготовлении предметов различного назначения, были истинными мастерами художественного творчества. Благодаря их таланту и дизайнерским идеям на свет появились отменные по качеству и внешнему виду кованые изделия — настоящие шедевры искусства, которые представляют собой достаточно прочные элементы и обладают длительным сроком эксплуатации.

Кованые перила

Кованые ворота

Кованый козырек

Используемые виды ковки

Для придания металлическому шедевру задуманной формы соблюдают определённый температурный режим. Используют два основных метода, принципиально отличающихся друг от друга:

• Холодная ковка. Делаются предварительные заготовки. Созданное таким образом изделие по своему виду не является эксклюзивным и не обладает индивидуальными особенностями. Применяется для выпуска крупных и стандартных элементов конструкций, среди которых кованые ворота, беседки, козырьки над входом и много других предметов, не требующие тонкой работы.
• Горячая ковка. Представляет собой классический вид обработки металла с использованием ручного труда. Результатом является эксклюзивное кованое изделие, не имеющее точных аналогов. К обработке приступают только при достижении определённого температурного режима согласно технологии.

Производство кованых изделий в компании «СталИван»

Богатый ассортимент превосходного по качеству и прочности товара представлен на продажу в нашем магазине кованых изделий. Покупатель не только может приобрести уже готовые предметы по каталогу, но и сделать их индивидуальный заказ. Для более детального ознакомления с каждым видом товара представлены фото. Специалисты компании берут за основу не только свои эскизы, но и выполняют заказы по рисункам, предоставленными будущими покупателями. Одним из направлений работы является производство различного рода аксессуаров из металла. Богатый опыт и отличные знания позволяют нашим мастерам выпускать кованые изделия различного предназначения и отличного качества.

Кованая цветочница на окно

Кованое ограждение для балкона

Кованый навес

Отличительной особенностью нашего магазина является правильное соотношение цены и качества. Выбирая из каталога любой товар, покупатель приобретает оригинальное в привлекательном внешнем оформлении изделие. При оформлении интерьера квартиры, либо дома добиться необычного стиля можно с помощью кованых элементов из металла. Для этого стоит лишь заказать в нашем магазине подходящий вариант. Наши менеджеры помогут вам определиться с выбором, учитывая нюансы конкретного помещения или ландшафтного участка. К покупке недешевых предметов ковки нужно подходить максимально ответственно, дабы не разочароваться в последствии в опрометчиво совершенном приобретении.

Производством в нашей компании занимаются квалифицированные мастера, которым хорошо известны тонкости работы с различными сплавами. Мы гарантируем, что готовая кованая конструкция приятно удивит вас:

Своей функциональностью

Утонченностью форм

Безупречным продолжительным сроком службы

Устойчивостью к воздействию внешних факторов

Персональный подход к каждому клиенту, соблюдение условий технологического процесса, талантливые сотрудники — то, что выгодно выделяет нашу мастерскую ковки среди конкурентов.

Как производят поковки | Ассоциация кузнечной промышленности

Ковка — придание формы металлу пластической деформацией — охватывает множество видов оборудования и методов. Знание различных операций ковки и характерного течения металла, производимого каждой из них, является ключом к пониманию конструкции ковки.

Ковка с помощью молота и пресса
Как правило, кованые компоненты формуются молотком или прессом. Ковка на молоте осуществляется последовательным оттиском штампа с использованием повторяющихся ударов. Качество ковки, а также экономичность и производительность молоткового процесса зависят от инструментов и навыков оператора. Появление программируемых молотков привело к меньшей зависимости от оператора и повышению согласованности процесса. В прессе заготовка обычно ударяется только один раз в каждом оттиске штампа, и дизайн каждого оттиска становится более важным, а навыки оператора менее важны.

Процессы

Рис. 1. Сжатие между узкими штампами.

Ковка в открытых штампах Ковка в открытых штампах с использованием молотов и прессов — это современное расширение доиндустриального кузнечного дела, работающего с молотом на наковальне.

При открытой штамповке заготовка не полностью ограничена, так как она формуется штампами. Процесс с открытым штампом обычно связан с большими деталями, такими как валы, втулки и диски, но вес деталей может варьироваться от 5 до 500 000 фунтов.

Большинство открытых штамповок производится на плоских штампах. Круглые обжимные штампы и V-образные штампы также используются парами или с плоскими штампами. Операции, выполняемые на прессах с открытой матрицей, включают:

1. Вытягивание или уменьшение поперечного сечения слитка или заготовки для их удлинения.
2. Осадка или уменьшение длины слитка или заготовки до большего диаметра.
3. Осадка, вытяжка и прошивка — процессы, иногда совмещенные с ковкой на оправке для ковки колец грубой формы.

Рис. 2. Прокатная поковка .

По мере того, как поковочная заготовка штампуется или прессуется, она многократно перемещается между штампами, пока не достигнет окончательных размеров поковки.

Поскольку этот процесс является неточным и требует значительных навыков мастера по ковке, сохраняются значительные припуски на заготовку для компенсации неровностей ковки. Кованая деталь подвергается черновой обработке, а затем чистовой обработке до окончательных размеров. Все более широкое использование средств управления прессом и молотом делает ковку в штампах и все процессы ковки более автоматизированными.

При свободной штамповке металлы обрабатываются при температурах, превышающих их температуры рекристаллизации. Поскольку процесс требует многократного изменения положения заготовки, заготовка охлаждается во время ковки в открытых штампах ниже температуры горячей обработки или рекристаллизации. Затем его необходимо повторно нагреть, прежде чем можно будет продолжить ковку. Например, стальной вал диаметром 2 фута и длиной 24 фута может потребовать от четырех до шести плавок, прежде чем будут достигнуты окончательные размеры штамповки.

При ковке стали в открытых штампах эмпирическое правило гласит, что на каждый квадратный дюйм поперечного сечения заготовки требуется 50 фунтов падающего веса.

Рис. 3. Поковка валков с использованием валков специальной формы.

Сжатие между плоскими штампами или осадка — это процесс ковки в открытых штампах, при котором продолговатая заготовка помещается торцом на нижний штамп, а ее высота уменьшается за счет движения вниз верхнего штампа. Трение между торцами заготовки и штампами препятствует свободному поперечному растеканию металла, что приводит к типичной бочкообразной форме. Контакт с холодной поверхностью штампа охлаждает торцы металла, повышая его сопротивление деформации и усиливая бочкообразность.

Осадка между параллельными плоскими штампами ограничена деформацией, симметричной относительно вертикальной оси. Если желательно предпочтительное удлинение, идеально подходит сжатие между узкими штампами (рис. 1). Силы трения в осевом направлении стержня меньше, чем в перпендикулярном направлении, и течение материала преимущественно осевое.

Более узкая матрица лучше удлиняется, но слишком узкая матрица будет резать металл, а не удлинять. На направление потока материала также можно влиять, используя фильеры с поверхностями специальной формы.

Сжатие между узкими штампами является прерывистым, так как необходимо выполнить много ходов, пока заготовка перемещается в осевом направлении. Эту задачу можно сделать непрерывной путем прокатки ковкой (рис. 2). Обратите внимание на сходство между рис. 1 и рис. 2. Ширина матрицы теперь представлена ​​длиной дуги контакта. Достигаемое удлинение зависит от длины этой контактной дуги.

Рис. 4. Штамповка

Ролики большего размера вызывают большее поперечное расхождение и меньшее удлинение из-за большей разницы трения в дуге контакта, тогда как валки меньшего размера больше удлиняются. Боковой разброс может быть уменьшен, а удлинение увеличено за счет использования валков специальной формы (рис. 3).

Свойства кованых деталей очень удовлетворительные. В большинстве случаев облоя нет, а структура волокна очень благоприятная и непрерывная на всех участках. Валки выполняют определенное удаление накипи, делая поверхность продукта гладкой и без накипных карманов.

Ковка штампов

В самом простом примере ковки штампов, на который приходится большая часть производства ковки, два штампа соединяются вместе, и заготовка подвергается пластической деформации до тех пор, пока ее увеличенные стороны не коснутся боковых стенок штампа
( Рис. 4). Затем часть материала начинает вытекать за пределы отпечатка штампа, образуя заусенец. Заусенец быстро остывает и обладает повышенной устойчивостью к деформации, эффективно становясь частью инструмента. Это создает давление внутри основной массы заготовки, способствуя проникновению материала в незаполненные оттиски.

Штампованные поковки могут быть изготовлены на горизонтально-ковочной машине (высадочной машине) в процессе, называемом  высадка . При осадке заготовка удерживается между неподвижной и подвижной матрицей, в то время как горизонтальный пуансон создает давление для ковки заготовки (рис. 5). После каждого хода плашки с несколькими тиснениями могут открываться, позволяя перемещать припуск из одной полости в другую.

Рис. 5. Осадка.

Форма поковки в штампах, штамповка в закрытых штампах  не зависит от формирования облоя для достижения полного заполнения штампа. Материал деформируется в полости, которая практически не допускает выхода лишнего материала, что предъявляет повышенные требования к конструкции штампа.

Для ковки штамповкой штампы становятся более важными, а уровень квалификации оператора менее критичен при операциях ковки штамповкой. Последовательность штамповки на прессе обычно состоит из блока и чистовой обработки, иногда с преформой, прожигом или обрезкой. Деталь обычно попадает только один раз в каждую полость штампа.

 

Преимущество прецизионной ковки  Прецизионная ковка обычно означает ковку, близкую к окончательной форме, или ковку с жесткими допусками. Это не особая технология, а усовершенствование существующих технологий до такой степени, что кованую деталь можно использовать с минимальной последующей механической обработкой или без нее. Усовершенствования касаются не только самого метода ковки, но и методов предварительного нагрева, удаления окалины, смазки и контроля температуры. Решение о применении методов прецизионной ковки зависит от относительной экономичности дополнительных операций и инструментов по сравнению с отказом от механической обработки. Из-за более высоких затрат на инструменты и разработку прецизионная ковка обычно ограничивается исключительно высококачественными приложениями.

 

Этапы процесса прокатки колец
.
2	3
4	5
6	7

Прокатка колец
Прокатка колец превратилась из искусства в строго контролируемый технологический процесс. Бесшовные катаные кольца производятся на различном оборудовании. Все они дают один и тот же продукт — бесшовное сечение с ориентацией волокон по окружности. Эти кольца обычно обладают тангенциальной прочностью и пластичностью и часто менее дороги в производстве, чем аналогичные поковки в закрытых штампах. Таким образом, процесс кольцевой прокатки обеспечивает однородный окружной поток зерна, простоту изготовления и универсальность в отношении материала, размера, массы и геометрии.

В процессе прокатки колец заготовку нагревают до температуры ковки и помещают на натяжной (внутренний) валок прокатной машины. Давление на стенку оказывает основной (внешний) валок при вращении кольца. Площадь поперечного сечения уменьшается по мере увеличения внутреннего и внешнего диаметров. Оборудование может быть полностью автоматизировано, начиная с нагрева заготовки и заканчивая послекузовной обработкой. Усовершенствованное оборудование для прокатки колец может прокатывать контуры как по внутреннему, так и по внешнему диаметру кольца, что позволяет добиться значительного снижения веса, экономии материалов и снижения затрат на механическую обработку.

Существует бесконечное множество размеров, до которых можно прокатывать кольца, начиная от втулок подшипников качения и заканчивая кольцами диаметром 25 футов и высотой лицевой поверхности более 80 дюймов. Различные профили могут быть прокатаны за счет соответствующей формы ведущих и холостых валков.

Экструзия При экструзии (рис. 6) заготовка помещается в контейнер и сжимается до тех пор, пока давление внутри металла не достигнет уровня текучести. Заготовка полностью заполняет емкость, а дополнительное давление заставляет ее проходить через отверстие и формировать экструдированный продукт.

Экструзия может быть прямой (прямой) или обратной (реверсивной), в зависимости от направления движения между пуансоном и экструдируемым продуктом. Прессованное изделие может быть сплошным или полым. Экструзия труб типична для прямой экструзии полых форм, а обратная экструзия используется для массового производства контейнеров.

Рис. 6. а-Выдавливание вперед; б-обратное выдавливание; экструзия c-трубы; экструзия d-контейнера.

Прошивка  близка к обратному выдавливанию, но отличается большим перемещением пуансона по отношению к движению материала заготовки.

Вторичные процессы  Помимо основных процессов ковки, часто используются вторичные операции. Волочение через штамп — это удобный способ устранения кованой тяги (рис. 7а). Форма деформации – тангенциальное сжатие. Диаметр волочильного кольца может быть немного меньше внешнего диаметра предварительно кованой оболочки для контроля или уменьшения толщины стенки и увеличения высоты оболочки на чертеже или глажение операция (рис. 7b).

 

Гибка  может выполняться на готовой поковке или на любом этапе ее изготовления.

Поскольку поковочная заготовка может принимать сложную форму, редко требуется только один оттиск штампа. Более желательным может быть предварительное формование заготовки для поковки путем ее сгибания или прокатки или обработки в предварительном штампе. Повышение производительности, срока службы штампа и качества ковки часто перевешивает тот факт, что предварительное формование увеличивает операцию и сопутствующие расходы. Ковка в одном последнем оттиске штампа может быть практичной для очень малых тиражей деталей.
 

Рис. 7.а-чертеж; глажка

Поскольку для гибки крупных деталей требуется машина с длинным ходом, часто необходимы специальные механические или гидравлические прессы. Простые формы можно согнуть за одну операцию, а более сложные контуры выполняются последовательно. Если сложные формы должны быть сформированы за одну операцию, инструмент должен содержать подвижные элементы.

 

Специальные методы  После деформации кованые детали могут подвергаться дальнейшей металлообработке. Заусенец удаляется, могут потребоваться перфорированные отверстия, может потребоваться улучшенная обработка поверхности или более высокая точность размеров.

Обрезка —  Заусенец обрезается до того, как поковка будет готова к отправке. Иногда, особенно в случае сплавов, чувствительных к растрескиванию, это может быть выполнено шлифовкой, фрезерованием, распиловкой или газовой резкой.

Чеканка— Чеканка и глажка по существу представляют собой операции по калибровке с применением давления к критическим поверхностям для улучшения допусков, сглаживания поверхностей или устранения сквозняков.

Чеканка обычно выполняется на поверхностях, параллельных линии разъема, в то время как глажение характеризуется продавливанием чашеобразного компонента через кольцо до размера по внешнему диаметру. В обеих операциях задействован небольшой поток металла, и облоя не образуется.

Обжим — Эта операция связана с процессом ковки в открытых штампах, при котором заготовка вытягивается между плоскими узкими штампами. Но вместо приклада вращается молоток, производящий несколько ударов, иногда до 2000 ударов в минуту. Это полезный метод первичной обработки, хотя в промышленном производстве его роль обычно заключается в отделке. Обжатие может быть остановлено в любой точке по длине заготовки и часто используется для заострения концов труб и стержней, а также для изготовления ступенчатых колонн и валов уменьшающегося диаметра.

Рис. 8. Горячее прессование корпуса клапана.

Горячее выдавливание —  Выдавливание наиболее подходит для формования деталей с резко изменяющимся поперечным сечением и, следовательно, является прямым конкурентом непрерывной осадке и горизонтально-ковочной машине. На рис. 8 секция стержня тщательно контролируемого объема нагревается, очищается от окалины и помещается в головку. Под давлением плотно прилегающего пуансона (рис. 8а) материал сначала заполняет полость, затем часть его выдавливается в длинный стержень. В конце хода (рис. 8б) получается гидроблок, нуждающийся только в шлифовке посадочных поверхностей.

Существует несколько вариантов процесса экструзии, многие из них запатентованы. Заготовка может быть полой (обработанной), прошитой на отдельной операции или в самом процессе экструзии. Во всех случаях качество нагрева, эффективность удаления или предотвращения образования накипи, а также эффективность смазки имеют первостепенное значение. Разнообразие производимых форм многочисленно. Точность размеров, качество поверхности и производительность высоки, и за одну операцию можно достичь большей степени деформации, чем при любом другом методе ковки.

Холодная, теплая и горячая ковка – в чем разница? Холодная ковка Холодная ковка включает в себя либо штамповочную штамповку, либо настоящую штамповку в закрытых штампах со смазкой и круговыми штампами при комнатной температуре или близкой к ней. Углеродистые и стандартные легированные стали чаще всего подвергаются холодной штамповке. Детали, как правило, симметричны и редко превышают 25 фунтов. Основным преимуществом является экономия материала, достигаемая за счет прецизионных форм, которые требуют небольшой обработки. Полностью закрытые оттиски и экструзионный поток металла обеспечивают отсутствие сквозняков и жесткие допуски. Производительность очень высока с исключительным сроком службы матрицы. Хотя холодная ковка обычно улучшает механические свойства, это улучшение бесполезно во многих распространенных областях применения, и основной интерес по-прежнему представляют экономические преимущества. Дизайн и производство инструментов имеют решающее значение. Теплая ковка Теплая ковка имеет ряд преимуществ в плане экономии, которые подчеркивают ее все более широкое использование в качестве производственного метода. Температурный диапазон для горячей штамповки стали простирается от температуры выше комнатной до температуры ниже температуры рекристаллизации, или примерно от 800 до 1800°F. Тем не менее, более узкий диапазон от 1000 до 1330 ° F становится диапазоном, возможно, с наибольшим коммерческим потенциалом для горячей штамповки. По сравнению с холодной ковкой горячая ковка имеет следующие потенциальные преимущества: снижение нагрузки на инструмент, снижение нагрузки на пресс, повышение пластичности стали, отсутствие необходимости отжига перед ковкой и благоприятные свойства после ковки, которые могут исключить термическую обработку. Горячая Горячая ковка представляет собой пластическую деформацию металла при такой температуре и скорости деформации, что рекристаллизация происходит одновременно с деформацией, что позволяет избежать деформационного упрочнения. Для этого на протяжении всего процесса должна поддерживаться высокая температура заготовки (соответствующая температуре рекристаллизации металла). Разновидностью горячей ковки является изотермическая ковка , при которой материалы и штампы нагреваются до одинаковой температуры. Почти во всех случаях изотермическая ковка суперсплавов проводится в вакууме или в строго контролируемой атмосфере, чтобы предотвратить окисление.

Вернуться к началу

Процессы, методы и области применения ковки металлов

Ковка металлов — это процесс, при котором металлы формуются и придаются форме с помощью 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 наиболее важных 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
• 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 свободной 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 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 работает путем включения 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 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 металлоконструкции. 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 необходимо удалять загрязнения, 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 практически невозможно выбрать «лучший», так как это действительно зависит от потребностей клиента.

Экономика 101 для ковки металлов

В небольших 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 разумно доступными, особенно с учетом того, что огромную роль играет автоматизация.