Холодная ковка металла своими руками: Холодная ковка своими руками: станок, чертежи, процесс

Холодная ковка металла своими руками в домашних условиях

Холодная ковка представляет собой метод металлообработки, позволяющий получать недорогие декоративные элементы. Из них собирают ограждения, калитки, детали садовой мебели и пр. Такие изделия сильно напоминают кованые, за что метод и получил свое название.

Оборудование для холодной ковки.

Содержание

История возникновения

Данный способ металлообработки стали практиковать задолго до горячей ковки. Наиболее старые изделия, обнаруженные в Египте и Междуречье, датируются IV-V тысячелетиями до н.э.

В древности способ буквально представлял собой ковку. Руде или мягкому золоту придавали нужную форму ударами каменного молотка. В современной технологии применяют другие материалы и методы.

Зачем используют холодную ковку и какие изделия производят

Данный способ позволяет изготовить без предварительного нагрева разные металлические элементы декоративного назначения. Это завитки, спирали, пики, кольца, скрученные прутья и др. С помощью электросварки их объединяют в изделия, сочетающие в себе практическую функцию и художественную ценность:

1. Решетки, ограды. Воспроизводя готический стиль, верхнюю часть забора украшают пиками. Благодаря этому ограждение становится труднопреодолимым.
2. Фонари.
3. Перила для крыльца и мостика через водоем.
4. Навесы, козырьки.
5. Садовую мебель: скамейки, столы. Предметы с завитыми спинками и подлокотниками служат украшением участка.
6. Балконные ограждения.
7. Беседки.
8. Мангалы.
9. Элементы интерьера в доме: каминные решетки, вешалки, карнизы и пр.

Из составных элементов собирают абстрактные узоры либо изображения листьев, гроздей винограда и т.д.

Кованная беседка с мангалом.

Типы холодной ковки

Для придания заготовкам нужной формы задействуют специальные станки, прессы и штампы. Технология включает в себя следующие операции:

• гнутье;
• калибровку;
• прошивку;
• вырезку;
• штамповку;
• навивку.

Оборудование позволяет осуществлять серийное производство одинаковых изделий.

В качестве заготовок используют следующие виды металлопроката:

• прут круглого и квадратного сечения толщиной 8-16 мм;
• полосу;
• листовой прокат.

Из стальных пластин методом молотковой чеканки изготавливают рельефные украшения.

В качестве материала в холодной формовке используют низкоуглеродистую сталь, отличающуюся мягкостью и пластичностью. Наиболее распространена марка Ст3.

Приемы и технология холодной ковки

Изменение формы заготовок производят следующими методами:

• гибкой;
• кручением;
• протяжкой;
• чеканкой.

Отличительной чертой холодной деформации металла является простота технологического процесса. Так, гибку осуществляют в следующей последовательности:

1. Устанавливают оправку нужного размера.
2. Жестко фиксируют один конец заготовки.
3. Сгибают ее, охватывая оправку. В результате получают вензель или завиток нужных размера, формы и направления.

Кручению подвергают прут квадратного сечения. Для выполнения операции нужны только тиски и ворот с длинным рычагом. При ручном исполнении операция потребует больших усилий. В результате получают прут, равномерно закрученный вокруг собственной оси. Можно установить в тиски 2 изделия и обвить их одно вокруг другого. Так делают, например, крайние опоры балконных ограждений.

Операция протяжки состоит в перемещении заготовки между роликами, вследствие чего происходит ее сдавливание. В большинстве случаев данным методом концам прутьев придают заостренную форму.

Чеканку по индивидуальному заказу выполняют вручную с помощью молотка. В серийном производстве используют штамп. Механизм выдавливает рисунок подвижной частью — пуансоном.

Кручение — один из способов ковки.

Отличия холодной ковки от других способов металлообработки

Помимо данного метода, для производства металлических изделий применяют:

1. Литье. Сплав нагревают до жидкого состояния и заливают в формы.
2. Механическую обработку (с помощью режущего инструмента). Заготовку обтачивают, сверлят, строгают и т.д.
3. Горячую ковку и штамповку. Заготовка подвергается ударному воздействию в нагретом состоянии.

Таким образом, отличия холодной обработки от альтернативных способов состоят в следующем:

1. Заготовку предварительно не нагревают.
2. Ее целостность и структура не нарушаются. Требуемая форма достигается путем холодной обработки под действием внешней силы.

Низкую стоимость. Она объясняется малыми затратами энергии и труда.

Отсутствие требований в части квалификации исполнителя. Если горячая ковка доступна только профессиональному кузнецу с развитыми навыками и при наличии мощной печи, то холодной может заниматься любой желающий, притом в домашних условиях.

Высокие эстетические достоинства. Ворота, решетки и прочие изделия смотрятся дорого, благородно и привлекательно; издали они походят на кованые.

Высокую скорость изготовления. Набор элементов для ворот можно выполнить за полдня. Для их изготовления ручной горячей ковкой потребуется неделя.

Возможность создавать оригинальные изделия, по-разному комбинируя типовые элементы.

Ограниченный набор исходных материалов и конечных форм. По этой причине изготовленные данным методом предметы не могут сравниться в художественной ценности с полученными традиционной горячей ковкой.

Потребность в специальном оборудовании.

Специальное оборудование — один из недостатков холодной ковки.

Инструменты и материалы для холодной ковки

Мастер должен располагать следующим:

1. Специальными станками.
2. Сварочным аппаратом. Применяется для сборки декоративных элементов в единую композицию.
3. Болгаркой с диском «по металлу». Ею прокат нарезают на заготовки.
4. Струбцинами или другими приспособлениями для неподвижной фиксации элементов перед сварочными работами.
5. Щеткой с металлическим ворсом.
6. Молотком.
7. Кистью для нанесения эмали. Низкоуглеродистая сталь нуждается в защите от коррозии.
8. Рулеткой.

Используют материалы:

1. Стальной прокат: прут, полосу, лист.
2. Плавящиеся электроды с покрытием. Конструкция не относится к ответственным, поэтому подойдут рутиловые расходники типа МР-3.
3. Эмаль для наружных работ.

Оборудование для холодной ковки

Элементы изготавливают на нескольких станках. Название каждого устройства соответствует выполняемой с его помощью операции.

Улитка

Данное оборудование предназначено для завивки заготовки в плоскую спираль. В самом простом исполнении представляет собой массивный стол с закрепленным на нем шаблоном из толстой стальной полосы.

Зафиксировав конец заготовки в центре, ее деформируют гибочным рычагом.

В усложненном варианте шаблон выполнен из нескольких шарнирно скрепленных звеньев и установлен на вращающемся столе. Прижим заготовки осуществляет ролик. По мере вращения вала шаблон постепенно разгибается.

Гнутик

Данный станок изгибает прокат под нужным углом. Он состоит из следующих компонентов:

1. Станины.
2. Неподвижных упоров с прижимными роликами для фиксации заготовки.
3. Направляющих.
4. Перемещающегося по ним подвижного упора.
5. Винтового механизма.

На подвижном упоре крепят накладку с профилем, соответствующим требуемой форме изгиба. Необходимое усилие создается винтовым механизмом.

Поворачивая стол с закрепленной на нем заготовкой, можно получать любые плоские и пространственные фигуры.

Волна

Конечное изделие представляет собой скругленный зигзаг. Главными элементами станка являются центральный и обводной ролики, последний установлен на водиле. Также можно дооснастить «улитку» либо использовать «гнутик», вооружив подвижный упор накладкой соответствующего профиля.

Фонарик

Станок скручивает сразу несколько стержней, установленных по кругу. В результате получается пространственная конструкция цилиндрической формы со спиральными стенками. На станине закреплены упор с фиксатором и подвижный ворот.

Глобус

С помощью данного станка изготавливают арочные перекрытия и другие изделия в виде дуги с большим радиусом. Заготовку обжимают по шаблону гибочным рычагом с подвижным роликом.

Данный станок применяют для серийного производства. В единичном количестве дуги можно изготовить на «гнутике».

Кузнечный станок Глобус.

Твистер

Устройство закручивает заготовку вокруг продольной оси. Для этого один ее конец жестко фиксируют, а второй вращают подвижным воротом. Этот узел может перемещаться вдоль заготовки, что позволяет регулировать шаг спирали.

Где можно купить

Самодельное оборудование для холодной ковки

Станки можно изготовить самостоятельно. Начинающему мастеру в первую очередь следует обзавестись «улиткой», так как спирали и завитки являются наиболее востребованным декоративным элементом. Меняя радиус изгиба и число навивок, можно с помощью только этого станка создать множество красивых оригинальных изделий.

Что потребуется

Для холодной деформации стальных заготовок нужны большие усилия. Поэтому все компоненты станка должны быть прочными и массивными. Для их изготовления используют следующие материалы:

1. Столешницу — лист толщиной от 10 мм.
2. Гибочный рычаг — профилированную трубу сечением 40х25х3 (мм). Допускается применение изделия со стенкой в 2 мм.

Некоторые части невозможно изготовить на дому. Примеры:

1. Станина и подвижный упор «гнутика». Материалом служит высокопрочная сталь, поэтому для изготовления нужны фрезерный и сверлильный станки.
2. Центральный и обводной ролики «волны». Испытывают большие нагрузки, поэтому изготавливаются из инструментальной стали. Для ее обработки тоже требуется промышленное оборудование.

Такие детали следует заказать на производственном участке с хорошим парком металлообрабатывающих станков.

Изготовление станка

Приспособление «улитка» делают в следующей последовательности:

1. Из листовой стали вырезают круглую столешницу.
2. В центре приваривают ножку из толстостенной трубы с кронштейнами для крепления к полу. Для придания устойчивости ее можно усилить подкосами.
3. Устанавливают гибочный рычаг. Одним концом его крепят к ножке так, чтобы оставалась возможность вращения. С другой стороны рычаг оснащают прижимными роликами на подшипниках.
4. На столешнице крепят шаблон из толстой полосы. Он должен повторять форму будущей детали с небольшим допуском (определяется опытным путем). К шаблону приваривают штифты, а в столешнице под них сверлят отверстия. Такой способ фиксации позволит изготавливать элементы с разным радиусом закругления.

Крепление гибочного рычага к ножке станка можно выполнить 2 способами:

1. С помощью подшипника. Это наилучший вариант, он обеспечивает легкое вращение.
2. Посредством втулки, выполненной из трубы большего диаметра. Снизу наваривают поддерживающее кольцо. В этом случае вращение рычага потребует больших усилий, но при наличии смазки операция будет доступна даже человеку средней комплекции.

Создание узоров для изделий своими руками

Для выбора оптимального варианта компоновки декоративных элементов рекомендуется просмотреть фото в интернете. Взяв за основу понравившийся узор, его дополняют и видоизменяют в соответствии с собственными идеями.

Будущее изделие рекомендуется вычертить на ровной поверхности мелом в масштабе 1:1. Может выясниться, что на бумаге или экране компьютера узор смотрится привлекательно, а в реальном размере — нет. Для облегчения процесса переноса на плоскость можно изготовить бумажные модели завитушек и других элементов.

Стили и элементы

Узоры делятся на виды:

• геометрические;
• растительные;
• животные.

В первой группе различают несколько стилей:

1. Романский. Отличается строгостью линий и большим количеством однотипных элементов. При компоновке орнамента соблюдают симметрию.
2. Готический. Содержит в большом количестве элементы, направленные вверх: стрельчатые арки, пики, острые шипы и т.д. Спирали и завитки делают раздвоенными, напоминающими стебель растения. Прямые линии прутьев дополняют фонариками.
3. Барокко. Характеризуется пышными ажурными орнаментами. Геометрические узоры дополняют растительными элементами — листьями и цветами.
4. Ренессанс. В этом стиле преобладают округлые, плавные линии. Встречается относительно редко.
5. Ампир. Данный стиль, наоборот, предполагает наличие большого количества длинных гладких прутьев. Даже завитки выполняют вытянутыми со спиралями на концах.

Методами холодной формовки чаще всего изготавливают следующие детали:

1. Завитки. Применяются чаще всего. Имеют различную форму, например, бывают S- и С-образными. Второй вариант называют волютой.
2. Спирали. Бывают плоскими и пространственными, одинарными и двойными.
3. Крутени. Прут или полоса, скрученные вокруг собственной продольной оси.
4. Пики. Заостренный элемент на конце прута.
5. Чеканку. Изготовленная из тонкого металла имитация листа, лепестка, цветка или животного.
6. Кольца.

Формирование орнамента

Элементы складывают на ровной поверхности в узор и соединяют одним из следующих способов:

1. Сваркой.
2. Художественными хомутами (заклепками).

Второй вариант применяют в местах, где сварной шов невозможно сделать незаметным. Заклепки делают фигурными, так что они гармонично дополняют узор.

Сварные швы после удаления шлака выравнивают болгаркой, вооруженной шлифовальным диском. Им же обрабатывают весь орнамент перед покраской.

Лучше делать самому или покупать готовую аппаратуру

Для выполнения разовых работ целесообразно изготовить станки своими руками. Они обойдутся в несколько раз дешевле покупных.

Для серийного производства следует обзавестись профессиональным оборудованием, изготовленным в заводских условиях. Затраты на него будут оправданы высоким качеством и большим ресурсом.

Холодная ковка металла своими руками в домашних условиях

Холодная ковка позволяет создавать различные фигурные изделия без нагрева. Такая обработка не требует крупногабаритного оборудования и может производиться в небольшой мастерской. Для каждого вида декоративных элементов применяются свои приспособления. Они простые в исполнении и доступны начинающему мастеру, владеющим электроинструментом и сваркой. Для создания прокатного станка приобрести валки и некоторые детали.

Ограды, перила для лестниц и балконов — тоже можно сделать своими руками Козырек над крыльцом методом холодной ковки

Перила для крыльца — украшение, а не исключительно утилитарное приспособление

Можно сделать беседку и кованную мебель

Ворота как в сказке

Зачем используют холодную ковку и какие изделия производят

Данный способ позволяет изготовить без предварительного нагрева разные металлические элементы декоративного назначения. Это завитки, спирали, пики, кольца, скрученные прутья и др. С помощью электросварки их объединяют в изделия, сочетающие в себе практическую функцию и художественную ценность:

1. Решетки, ограды. Воспроизводя готический стиль, верхнюю часть забора украшают пиками. Благодаря этому ограждение становится труднопреодолимым.
2. Фонари.
3. Перила для крыльца и мостика через водоем.
4. Навесы, козырьки.
5. Садовую мебель: скамейки, столы. Предметы с завитыми спинками и подлокотниками служат украшением участка.
6. Балконные ограждения.
7. Беседки.
8. Мангалы.
9. Элементы интерьера в доме: каминные решетки, вешалки, карнизы и пр.

Из составных элементов собирают абстрактные узоры либо изображения листьев, гроздей винограда и т.д.

Кованная беседка с мангалом.

Технологические процессы

Для создания качественного изделия, необходимо придерживаться определенных технологических процессов. Ими пользуются абсолютно все мастера кузнечного дела. Условно их разбивают на такие виды:

• Гнутье – одна из самых распространенных операций. Для создания дугообразного изгиба, заготовку предварительно нагревают. Затем, кладут на рог наковальни и производят загибание изделия.
• Вытяжка – производится на наковальне, путем ударения кувалды по нагретой заготовке. Эта операция позволяет уменьшить поперечное сечение и растянуть изделие.
• Насекание узоров – производится путем нанесения зубилом силуэтов, линий, штрихов и шрифтов на предварительно нагретой заготовке.
• Сборка – осуществляется с помощью кузнечной сварки или склепки. Это завершающий процесс. На этом этапе все отдельные элементы собираются в готовое изделие.

Для продолжения срока службы кованого изделия, важно его покрасить. Предварительно металл обрабатывают грунтовкой, это позволит сохранить антикоррозийные свойства краски. Наносить покрытие лучше в два слоя.

Типы холодной ковки

Для придания заготовкам нужной формы задействуют специальные станки, прессы и штампы. Технология включает в себя следующие операции:

• гнутье;
• калибровку;
• прошивку;
• вырезку;
• штамповку;
• навивку.

Оборудование позволяет осуществлять серийное производство одинаковых изделий.

В качестве заготовок используют следующие виды металлопроката:

• прут круглого и квадратного сечения толщиной 8-16 мм;
• полосу;
• листовой прокат.

Из стальных пластин методом молотковой чеканки изготавливают рельефные украшения.

В качестве материала в холодной формовке используют низкоуглеродистую сталь, отличающуюся мягкостью и пластичностью. Наиболее распространена марка Ст3.

Где купить, заказать

Изделия холодной ковки, изготовленные профессионалами, отличаются более высоким качеством и надежностью. Приобрести готовый предмет можно у сотрудников компаний, присутствующих в разделе «Где купить или заказать кованые изделия». Специалисты предлагают различные по дизайну решения для интерьера, архитектуры здания и ландшафта.

У покупателей компаний, которые представлены в разделе «Где купить кованые элементы», наиболее востребованы штампованные листья, волюты, завитки, накладки и другие детали.
Метки: изделия холодной ковки, элементы холодной ковки

Приемы и технология холодной ковки

Изменение формы заготовок производят следующими методами:

• гибкой;
• кручением;
• протяжкой;
• чеканкой.

Отличительной чертой холодной деформации металла является простота технологического процесса. Так, гибку осуществляют в следующей последовательности:

1. Устанавливают оправку нужного размера.
2. Жестко фиксируют один конец заготовки.
3. Сгибают ее, охватывая оправку. В результате получают вензель или завиток нужных размера, формы и направления.

Кручению подвергают прут квадратного сечения. Для выполнения операции нужны только тиски и ворот с длинным рычагом. При ручном исполнении операция потребует больших усилий. В результате получают прут, равномерно закрученный вокруг собственной оси. Можно установить в тиски 2 изделия и обвить их одно вокруг другого. Так делают, например, крайние опоры балконных ограждений.

Интересное: Что такое контактная сварка и её виды

Операция протяжки состоит в перемещении заготовки между роликами, вследствие чего происходит ее сдавливание. В большинстве случаев данным методом концам прутьев придают заостренную форму.

Чеканку по индивидуальному заказу выполняют вручную с помощью молотка. В серийном производстве используют штамп. Механизм выдавливает рисунок подвижной частью — пуансоном.

Кручение — один из способов ковки.

Разновидности узоров

Из объёмного металлопроката кузнецы создают различные рисунки, в которые входит несколько составляющих:

• Спираль. Диаметр спирали иногда уменьшается книзу и меняет своё направление на противоположное. Получается очень оригинальный узор, в котором направление спирали регулируется художественным замыслом.
• Двухрядная спираль. Средняя часть имеет самый большой диаметр. Этот орнамент получил название «китайский фонарик». Для получения такого узора используется проволока большого сечения.
• Волюта. Узор имеет форму завитка, располагающегося в разных направлениях. Волюта бывает однонаправленной вогнутости, при этом завитки имеют одну ось сгиба. Когда завитки находятся с двух сторон от центра заготовки, говорят о разнонаправленной волюте.
• Крутень. Для формирования такого орнамента часть стержня закручивается вокруг оси. Закручивание всегда происходит в одну сторону, так как находясь в пластичном состоянии, при закручивании в разные стороны пруток может разрушиться.
• Навершие. Этими деталями украшают оконные решётки, а также различные ограждения. Элемент представляет собой небольшой отрезок прутка, торец которого имеет острую кромку. К нему крепится несколько завитков.

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

Из листового металлопроката изготавливаются дополнительные детали художественной ковки. К ним относятся:

• Пространственные спирали. Внешний вид похож на шнек. Ширина спирали уменьшается в сторону вращения. Деталь может иметь рельефный вид. Для этого на кромках делают художественные риски.
• Плоский завиток. Элемент аналогичный объёмному, только для изготовления используется металлическая полоса.
• Чеканка. Для получения узора проводится точечная обработка плоской поверхности детали. Операция выполняется на цветном металле.
• Кернение. В лист вдавливается специальный штамп. Таким способом можно изготавливать вензель, придавать изображению объёмный вид, а также формовать надпись.
• Оголовки. Из полосы сворачивается чашеобразную ёмкость. Может иметь несколько форм в зависимости от создаваемого рисунка.

Отличия холодной ковки от других способов металлообработки

Помимо данного метода, для производства металлических изделий применяют:

1. Литье. Сплав нагревают до жидкого состояния и заливают в формы.
2. Механическую обработку (с помощью режущего инструмента). Заготовку обтачивают, сверлят, строгают и т.д.
3. Горячую ковку и штамповку. Заготовка подвергается ударному воздействию в нагретом состоянии.

Таким образом, отличия холодной обработки от альтернативных способов состоят в следующем:

1. Заготовку предварительно не нагревают.
2. Ее целостность и структура не нарушаются. Требуемая форма достигается путем холодной обработки под действием внешней силы.

Как построить завиток?

Эскизов завитков для художественной ковки в интернете достаточно, но при попытках подогнать их размеры к требуемым для себя нередко оказывается, что изделие зрелищно проигрывает из-за вроде бы незначительного нарушения пропорций. Поэтому желательно также уметь строить ковочные шаблоны завитков, заведомо обладающие эстетическими достоинствами.

Шаблоны для холодной ковки художественных завитков – волют – строятся на основе математических спиралей. Чаще всего используется логарифмическая спираль; это одна из широко распространенных естественных форм, выражающая фундаментальные законы природы. Логарифмическая спираль обнаруживается и в раковине улитки-моллюска, и в нашем слуховом аппарате, и в форме скрипичного ключа в нотной записи; в грифе самой скрипки тоже.

Построение образующих шаблонов для холодной ковки на основе спиралей

Принцип построения логарифмической спирали по точкам заключается в том, что при повороте образующего ее радиуса, начиная с некоего начального R0, на фиксированный угол φ, его длина умножается на показатель расхождения спирали p. Для волют p берут, как правило, не более 1,2, т.к. логарифмическая спираль расходится (раскручивается) очень быстро; на поз. В рис. для примера показана логарифмическая спираль с p = 1,25. Чтобы попроще построить спираль по точкам с достаточной для кузнечных работ точностью, принимают φ = 45 градусов.

В случае, когда требуется более плотная арифметическая спираль, при повороте образующего ее радиуса на те же 45 градусов к предыдущему радиусу прибавляется 1/8 шага спирали S, поз. Б. В том и другом случае R0 берут равным или большим поперечника d заготовки равномерного сечения, поз А. Если начальный конец заготовки заострен, R0 может быть и меньше d, вплоть до предела пластичности металла.

Осталось определиться, как уложить зрительно гармоничную спираль с заданный для нее размер проема a. Чтобы решить эту задачу аналитически, т.е. по формулам с любой заданной наперед точностью, придется решать уравнения кубические и высших степеней. Компьютерных программ для численного технического расчета волют в интернете что-то не обнаруживается, поэтому воспользуемся приближенным методом, позволяющим обойтись одним рабочим и, возможно, одним проверочным графическим построением. В его основе лежит предположение, что при небольших р суммы R2+R6 и R4+R8 сильно не различаются. Пошаговый алгоритм построения волюты для ковочного шаблона отсюда следует такой:

1. исходя из наличного материала определяем R0;
2. количество витков волюты w берем по принципу: как бог положит на душу левой задней лапы любимого кота;
3. пользуясь данными таблицы на рис., рассчитываем поперечник волюты b такой, чтобы он был немного меньше ширины проема под нее a, см. поз. Г;
4. рассчитываем рабочий начальный радиус R по формуле на поз. Г;
5. строим по точкам профиль волюты в масштабе;
6. при необходимости точно подгоняем R по той же формуле и строим профиль рабочего шаблона окончательно.

Примечание: если по таблице будете рассчитывать промежуточные значения, не забудьте – их нужно брать в геометрической пропорции!

Преимущества и недостатки

Преимущества

Низкую стоимость. Она объясняется малыми затратами энергии и труда.

Отсутствие требований в части квалификации исполнителя. Если горячая ковка доступна только профессиональному кузнецу с развитыми навыками и при наличии мощной печи, то холодной может заниматься любой желающий, притом в домашних условиях.

Высокие эстетические достоинства. Ворота, решетки и прочие изделия смотрятся дорого, благородно и привлекательно; издали они походят на кованые.

Высокую скорость изготовления. Набор элементов для ворот можно выполнить за полдня. Для их изготовления ручной горячей ковкой потребуется неделя.

Возможность создавать оригинальные изделия, по-разному комбинируя типовые элементы.

Недостатки

Ограниченный набор исходных материалов и конечных форм. По этой причине изготовленные данным методом предметы не могут сравниться в художественной ценности с полученными традиционной горячей ковкой.

Потребность в специальном оборудовании.

Специальное оборудование — один из недостатков холодной ковки.

Фонарик и твистер: особенности данных станков

Фонарик – это оборудование холодной ковки для работы с несколькими прутьями и создания объемных корзинок. Чтобы не конструировать станину, для закрепления инструмента можно использовать обычные тиски. Инструмент состоит из трех частей: двух матриц и валика. Матрицу можно сделать из крепкого, желательно закаленного металла шириной 4-5 см.

В каждой матрице вытачивается центральное отверстие, в которое монтируется валик. По бокам делают пазы для установки прутьев. Вторая матрица должна свободно перемещаться вдоль рычага, так как при деформации расстояние между рабочими поверхностями уменьшается. При вращении рычага прутья сгибаются по спирали, образуя конструкцию, похожую на фонарик. Изделия из металла своими руками, которые состоят из нескольких прутьев, закрепляют сваркой.

Подобную конструкцию имеет станок твистер. Однако вместо вала в матрицу вставляется прут, который прижимают пластиной или болтами. Между ними нужно установить подвижный элемент, при вращении вала подающийся вперед. Прут скручивается по продольной оси, образуя симметричную спираль.

Создавать кованые элементы можно используя инструменты фонарик и твистер.

Обратите внимание! Ходовая матрица с каждым вращением должна приближаться к статичной. Если она будет закреплена в одном положении, мастеру придется прилагать больше усилий для выполнения изгиба прутьев.

Инструменты и материалы для холодной ковки

Мастер должен располагать следующим:

1. Специальными станками.
2. Сварочным аппаратом. Применяется для сборки декоративных элементов в единую композицию.
3. Болгаркой с диском «по металлу». Ею прокат нарезают на заготовки.
4. Струбцинами или другими приспособлениями для неподвижной фиксации элементов перед сварочными работами.
5. Щеткой с металлическим ворсом.
6. Молотком.
7. Кистью для нанесения эмали. Низкоуглеродистая сталь нуждается в защите от коррозии.
8. Рулеткой.

Используют материалы:

1. Стальной прокат: прут, полосу, лист.
2. Плавящиеся электроды с покрытием. Конструкция не относится к ответственным, поэтому подойдут рутиловые расходники типа МР-3.
3. Эмаль для наружных работ.

Как сделать запятую, какой диаметр выбрать

• Пруток с сечением в 10 мм. нагревается, на конце заготовки делается глазок и закручивается. В результате аккуратных постукиваний молотка получается тугой завиток.
• Заготовка придается изгиб, для этого используется ручная и подкладная вилки.
• Ненужная часть заготовки удаляется, обрубается, второй конец обрабатывается, оттягивается.
• В результате получается две запятые. Более подробно ролик описан на этой странице.

Ниже приводятся еще описания, перечень будет пополняться.

Оборудование для холодной ковки

Элементы изготавливают на нескольких станках. Название каждого устройства соответствует выполняемой с его помощью операции.

Улитка

Данное оборудование предназначено для завивки заготовки в плоскую спираль. В самом простом исполнении представляет собой массивный стол с закрепленным на нем шаблоном из толстой стальной полосы.

Зафиксировав конец заготовки в центре, ее деформируют гибочным рычагом.

В усложненном варианте шаблон выполнен из нескольких шарнирно скрепленных звеньев и установлен на вращающемся столе. Прижим заготовки осуществляет ролик. По мере вращения вала шаблон постепенно разгибается.

Гнутик

Данный станок изгибает прокат под нужным углом. Он состоит из следующих компонентов:

1. Станины.
2. Неподвижных упоров с прижимными роликами для фиксации заготовки.
3. Направляющих.
4. Перемещающегося по ним подвижного упора.
5. Винтового механизма.

Интересное: Виды оборудования для резки металла

На подвижном упоре крепят накладку с профилем, соответствующим требуемой форме изгиба. Необходимое усилие создается винтовым механизмом.

Поворачивая стол с закрепленной на нем заготовкой, можно получать любые плоские и пространственные фигуры.

Волна

Конечное изделие представляет собой скругленный зигзаг. Главными элементами станка являются центральный и обводной ролики, последний установлен на водиле. Также можно дооснастить «улитку» либо использовать «гнутик», вооружив подвижный упор накладкой соответствующего профиля.

Фонарик

Станок скручивает сразу несколько стержней, установленных по кругу. В результате получается пространственная конструкция цилиндрической формы со спиральными стенками. На станине закреплены упор с фиксатором и подвижный ворот.

Глобус

С помощью данного станка изготавливают арочные перекрытия и другие изделия в виде дуги с большим радиусом. Заготовку обжимают по шаблону гибочным рычагом с подвижным роликом.

Данный станок применяют для серийного производства. В единичном количестве дуги можно изготовить на «гнутике».

Кузнечный станок Глобус.

Твистер

Устройство закручивает заготовку вокруг продольной оси. Для этого один ее конец жестко фиксируют, а второй вращают подвижным воротом. Этот узел может перемещаться вдоль заготовки, что позволяет регулировать шаг спирали.

Назначение метода

Для холодной ковки характерны различные завитки, изгибы, витые прутки и т.п. Почти под каждый вид делают на отдельном приспособлении — определенном станке. Привод у них может быть ручной, а может — электрический. Для небольших объемов «для себя» применяют ручные станки для холодной ковки. Они хоть и не особо производительны, но намного проще в изготовлении. Если необходимо ставить изготовление «на поток» делают аналогичные устройства, но уже с электромоторами. В этом случае работать физически почти не нужно, но сложность изготовления приспособления возрастает в разы. В нашем материале поговорим о ручных станках для холодной ковки.

Какие же устройства используют:

• Торсионные. С их помощью четырехгранные прутки или полосы металла скручивают в продольном направлении. Получается витые столбики, которые называют еще торсионами. Так выглядит торсион и одноименный станок

• Фонарик. На этом устройстве тоже скручивают пруток в продольном направлении, только еще дополнительно изгибают его и в поперечном направлении. Получается нечто похожее на фонарик. Отсюда и название устройства. Так делают «фонарик»

• Твистеры или улитки. Формируют плоские завитки разного диаметра. Приспособление для холодной ковки улитка — для формирования завитков

• Гибочные станки или гнутики. Позволяют изогнуть прутки или арматуру под требуемым углом в любом месте. Для изгиба в любом месте и на любой угол — гнутики (гибочные станки)

• Волна. По сути это тоже гнутик, но более сложной конструкции — он позволяет менять направление изгиба, получая волнообразные детали. Станок «Волна» — для формирования соответствующего рельефа

• Приспособления для обработки концов деталей — инерционно-штамповочные станки или другие самодельные устройства. Станки для оформления концов прутков. В данном случае — гусиная лапка

Для начинающего мастера наиболее актуальный станок для холодной ковки — улитка. Только с его помощью можно сделать множество интересных вещей — начиная от забора и калитки и заканчивая скамейкой и другими подобными изделиями. На втором месте по степени необходимости торсионный станок. Он добавляет разнообразия в детали. Все остальные можно приобретать или делать по мере совершенствования и набора мастерства.

Самодельное оборудование для холодной ковки

Станки можно изготовить самостоятельно. Начинающему мастеру в первую очередь следует обзавестись «улиткой», так как спирали и завитки являются наиболее востребованным декоративным элементом. Меняя радиус изгиба и число навивок, можно с помощью только этого станка создать множество красивых оригинальных изделий.

Что потребуется

Для холодной деформации стальных заготовок нужны большие усилия. Поэтому все компоненты станка должны быть прочными и массивными. Для их изготовления используют следующие материалы:

1. Столешницу — лист толщиной от 10 мм.
2. Гибочный рычаг — профилированную трубу сечением 40х25х3 (мм). Допускается применение изделия со стенкой в 2 мм.

Некоторые части невозможно изготовить на дому. Примеры:

1. Станина и подвижный упор «гнутика». Материалом служит высокопрочная сталь, поэтому для изготовления нужны фрезерный и сверлильный станки.
2. Центральный и обводной ролики «волны». Испытывают большие нагрузки, поэтому изготавливаются из инструментальной стали. Для ее обработки тоже требуется промышленное оборудование.

Такие детали следует заказать на производственном участке с хорошим парком металлообрабатывающих станков.

Изготовление станка

Приспособление «улитка» делают в следующей последовательности:

1. Из листовой стали вырезают круглую столешницу.
2. В центре приваривают ножку из толстостенной трубы с кронштейнами для крепления к полу. Для придания устойчивости ее можно усилить подкосами.
3. Устанавливают гибочный рычаг. Одним концом его крепят к ножке так, чтобы оставалась возможность вращения. С другой стороны рычаг оснащают прижимными роликами на подшипниках.
4. На столешнице крепят шаблон из толстой полосы. Он должен повторять форму будущей детали с небольшим допуском (определяется опытным путем). К шаблону приваривают штифты, а в столешнице под них сверлят отверстия. Такой способ фиксации позволит изготавливать элементы с разным радиусом закругления.

Интересное: Что такое гальваническое покрытие металла

Крепление гибочного рычага к ножке станка можно выполнить 2 способами:

1. С помощью подшипника. Это наилучший вариант, он обеспечивает легкое вращение.
2. Посредством втулки, выполненной из трубы большего диаметра. Снизу наваривают поддерживающее кольцо. В этом случае вращение рычага потребует больших усилий, но при наличии смазки операция будет доступна даже человеку средней комплекции.

Торсионный станок

Как уже говорили эти станки для холодной ковки позволяют сделать на прутке продольные изгибы. Это относительно несложная конструкция. Основная задача — закрепить неподвижно один конец прутка, ко второму приделать рычаг, при помощи которого можно будет скручивать заготовку.

В качестве основы подойдет обрезок профилированной трубы с толстой стенкой (не менее 3 мм). Фиксатор можно сварить из тех же прутков, оставив квадратный просвет нужного диаметра. Можно использовать зажим для троса подходящего размера (можно найти в магазине такелажа). Любой из этих упоров приваривается к основанию.

Держатель для троса — отличный фиксатор для прутка

Далее надо каким-то образом обеспечить захват и кручение второй части заготовки. Можно это сделать при помощи двух подшипниковых узлов. Внутрь вставляется труба подходящего диаметра, с одной стороны к ней приваривается ручка — конструкция напоминает букву «Т». С другой стороны в трубе делают фиксатор: сверлят четыре отверстия, в них вваривают гайки под 12 или 14 болты. В результате получается неплохой фиксатор — болты закручивают после того, как вставили пруток.

Подшипниковый узел

Фиксатор для заготовки

Так выглядит конструкция в целом

Дальше — дело техники — рычагом наворачиваем нужное количество витков. Нельзя сказать, что эта работа для слабаков, но при большом рычаге все не так уж и сложно.

Еще более простой станок для изготовления торсионов методом холодной ковки ссотрите в видео:

Создание узоров для изделий своими руками

Для выбора оптимального варианта компоновки декоративных элементов рекомендуется просмотреть фото в интернете. Взяв за основу понравившийся узор, его дополняют и видоизменяют в соответствии с собственными идеями.

Будущее изделие рекомендуется вычертить на ровной поверхности мелом в масштабе 1:1. Может выясниться, что на бумаге или экране компьютера узор смотрится привлекательно, а в реальном размере — нет. Для облегчения процесса переноса на плоскость можно изготовить бумажные модели завитушек и других элементов.

Стили и элементы

Узоры делятся на виды:

• геометрические;
• растительные;
• животные.

В первой группе различают несколько стилей:

1. Романский. Отличается строгостью линий и большим количеством однотипных элементов. При компоновке орнамента соблюдают симметрию.
2. Готический. Содержит в большом количестве элементы, направленные вверх: стрельчатые арки, пики, острые шипы и т.д. Спирали и завитки делают раздвоенными, напоминающими стебель растения. Прямые линии прутьев дополняют фонариками.
3. Барокко. Характеризуется пышными ажурными орнаментами. Геометрические узоры дополняют растительными элементами — листьями и цветами.
4. Ренессанс. В этом стиле преобладают округлые, плавные линии. Встречается относительно редко.
5. Ампир. Данный стиль, наоборот, предполагает наличие большого количества длинных гладких прутьев. Даже завитки выполняют вытянутыми со спиралями на концах.

Методами холодной формовки чаще всего изготавливают следующие детали:

1. Завитки. Применяются чаще всего. Имеют различную форму, например, бывают S- и С-образными. Второй вариант называют волютой.
2. Спирали. Бывают плоскими и пространственными, одинарными и двойными.
3. Крутени. Прут или полоса, скрученные вокруг собственной продольной оси.
4. Пики. Заостренный элемент на конце прута.
5. Чеканку. Изготовленная из тонкого металла имитация листа, лепестка, цветка или животного.
6. Кольца.

Формирование орнамента

Элементы складывают на ровной поверхности в узор и соединяют одним из следующих способов:

1. Сваркой.
2. Художественными хомутами (заклепками).

Второй вариант применяют в местах, где сварной шов невозможно сделать незаметным. Заклепки делают фигурными, так что они гармонично дополняют узор.

Сварные швы после удаления шлака выравнивают болгаркой, вооруженной шлифовальным диском. Им же обрабатывают весь орнамент перед покраской.

Крепление элементов узора: последняя обработка металла

После того как все необходимые элементы орнамента созданы, начинается его формирование. Внешний вид узора может немного отличаться от эскиза. Чтобы определить возможные ошибки, нужно провести предварительный просмотр. Изначально узор можно выложить на плоской поверхности, не скрепляя его части. Таким образом можно оценить, насколько удалось воплотить задумку в жизнь, а также исправить недочеты в своей работе. Начинать формирование узора без предварительного просмотра результата не стоит.

Изделия смотрятся более целостно, если элементы соединены с помощью сварки.

Основных видов соединений два:

• сварочный шов;
• заклепки (или художественные хомуты).

Сварочный аппарат полезно использовать в тех местах, где шов соединения можно легко зачистить или он будет незаметен. Для сохранения эстетичности орнамента изделия из холодной ковки можно поставить фигурные заклепки. Они надежно скрепят составные части и дополнят декор.

Орнамент соединяют постепенно, в зависимости от количества деталей. Изначально скрепляют мелкие элементы, формируют просечки, витые линии и вензеля. Применяют сварку. Шов выравнивают болгаркой, используя зачистной круг толщиной 0,6 см. Он легко обходит изгибы и неровности. Крупные детали соединяют фигурными хомутами. Заклепки ставят симметрично друг другу, чтобы дополнить узор. В завершение работы орнамент обходят зачистным или полировочным кругом.

Холодная ковка позволяет создавать своими руками красивые и оригинальные изделия.

Художественная ковка не только является бизнесом или работой, но и может быть занимательным хобби. Оборудование холодной ковки своими руками может сделать даже начинающий мастер из подручных материалов. Специалистов по холодной ковке можно смело назвать художниками, так как они создают красивые орнаменты из неотесанных прутьев, труб и листов. Подобные увлечения требуют полной отдачи и немалых затрат. Однако все вложенные средства и старания принесут свои плоды, если они подкреплены желанием создавать прекрасное.

Холодная ковка стали — Knife Steel Nerds

Спасибо Марко Гульдиманну, Даррину Томасу, Джейсону Тиллоссону, Доминику Паолантонио, Кену, Бенедикту Питерсу и Стиву Грейнеру за то, что они стали сторонниками Knife Steel Nerds на Patreon!

Холодная ковка

Холодная ковка очень похожа на горячую ковку, за исключением того, что она производится при комнатной температуре или близкой к ней. Более низкая температура означает, что сталь намного прочнее и ее гораздо труднее подделать. Это также означает, что сталь более хрупкая и, следовательно, более склонна к растрескиванию во время ковки или прокатки. Форма зерен в стали изменяется путем ковки. О том, что такое крупы, вы можете прочитать в этой статье. Сталь состоит из плоскостей атомов железа, и если бы сталь состояла только из одного зерна, все эти плоскости атомов были бы параллельны друг другу:

Однако внутри стали много зерен, и границы между этими зернами проходят там, где встречаются плоскости атомов. Каждое зерно имеет различную «ориентацию» относительно других, что представлено линиями сетки в зернах на схеме ниже:

Во время холодной прокатки мы спекаем эти зерна и удлиняем их. При ковке куска стали деформация, конечно, не такая равномерная, но принципы в основном те же.

Одновременно происходит упрочнение стали в процессе холодной обработки давлением. По мере обработки стали образуются «дислокации». Дислокации — это дефекты атомарного уровня, которые контролируют механические свойства стали. О них вы можете прочитать в этой статье. Это та же самая статья об очистке зерна, на которую я ссылался ранее, но теперь я удвоил шансы, что вы будете обмануты, нажав на нее. В стали всегда есть дислокации, а разные микроструктуры имеют разную плотность дислокаций. Вот короткое видео микроскопии высокого разрешения, показывающее движение дислокаций:

Прочность металлов зависит от того, насколько легко могут двигаться дислокации. Различные функции могут предотвратить движение дислокаций, таких как границы зерен. Таким образом, мелкое зерно с большим количеством границ зерен приводит к более высокой прочности, поскольку дислокации блокируются этими границами. Дислокации также не могут легко перемещаться через другие дислокации, поэтому более высокая плотность дислокаций означает более высокую прочность, потому что их больше, что блокирует движение других. Мартенсит получает свою прочность отчасти из-за очень высокой плотности дислокаций. О том, что делает мартенсит прочным, вы можете прочитать в этой статье. По мере холодной обработки стали образуется все больше и больше крошечных атомных дефектов, называемых дислокациями, и чем выше плотность этих дислокаций, тем прочнее сталь. Эти дислокации не следует рассматривать как макроскопические дефекты или крошечные трещины; дислокации не плохи, они присущи металлам, так как атомная структура никогда не будет идеальной. Возможно, лучше рассматривать это как увеличение степени несовершенства кристаллической структуры за счет холодной обработки. Холодная обработка обычно указывается в процентах, т. е. 10 % холодного обжатия означает, что толщина была уменьшена на 10 %, а 50 % означает, что толщина уменьшилась вдвое, с соответствующим увеличением длины, конечно. Вот увеличение твердости отожженной модстали А8 после холодной обработки деформацией до 50 % [1]:

Когда мы начинаем с отожженной стали с мягким ферритом и карбидами, структура выглядит примерно так, как показано ниже, с относительно круглыми ферритными зернами вместе с более мелкими карбидами (карбиды разных цветов, чтобы различать):

Отожженная нержавеющая сталь 13C26 [2], черная полоса 5 микрон

Приведенное выше изображение было получено с помощью «дифракции обратно рассеянных электронов» (EBSD), которая способна различать различные фазы (аустенит, феррит, карбиды) и ориентацию зерен. Также видна относительная плотность дислокаций, поскольку зерна с низкой плотностью являются «чистыми», а зерна с высокой плотностью дислокаций более грубые и темные.

При холодной прокатке стали карбиды более или менее не затрагиваются, но зерна удлиняются и плотность дислокаций увеличивается, что видно на изображении ниже, поскольку «качество изображения» зерен хуже:

13C26 после небольшого холодного обжатия [2], на этом изображении карбиды не окрашены, черная полоса 2 микрона

13C26 после большого холодного обжатия [2], черная полоса 5 микрон

При нагревании до достаточно высокой температуры сталь «перекристаллизуется», то есть образует новые зерна. Чем больше энергии вкладывается в сталь (большее холодное обжатие), тем выше движущая сила рекристаллизации. Эта энергия накапливается в стали в основном за счет образования дислокаций. Таким образом, энергия высвобождается из стали за счет образования новых зерен с низкой плотностью дислокаций. Процесс перекристаллизации вы можете увидеть на видео ниже:

Вы можете видеть, что металл в начале видео имеет большую структуру, затем начинают формироваться новые «чистые» зерна. Если вы внимательно посмотрите, то увидите, что на белых частицах образуются новые зерна, которые ведут себя подобно карбидам в стали. Карбиды способствуют зарождению рекристаллизованных зерен, но они также могут закреплять рекристаллизующиеся зерна, поэтому взаимодействие карбидов и рекристаллизации является относительно сложным.

Рекристаллизация происходит за счет диффузии атомов железа, поэтому для достаточной диффузии требуется определенная температура. Вот почему холодная обработка имеет такой эффект, потому что температура настолько низка, что сталь не может «зафиксироваться» диффузией. Однако температура, при которой начинается рекристаллизация, также определяется степенью наклепа. Чем выше степень наклепа, тем ниже температура начала рекристаллизации [3]:

При холодной обработке в несколько процентов стали, показанной выше, для начала рекристаллизации требуется полные 700°C (1300°F), в то время как при 50-70% холодном обжатии требуется только 500°C (930°F). необходимые для рекристаллизации. Чем больше холодная обработка, тем больше энергии вложено в сталь в виде дислокаций, и эта энергия увеличивает «движущую силу» рекристаллизации. На скорость рекристаллизации также влияет температура: при более высоких температурах диффузия ускоряется, поэтому скорость рекристаллизации также увеличивается [4]: ​​

Вы можете видеть, что для указанной выше стали рекристаллизация завершается в течение 20 секунд при 760°C, а при 650°C она занимает более 500 секунд. Опять же, эта скорость при разных температурах зависит от состава, карбидов и степени холодной обработки, но приведенный выше пример дает некоторое визуальное представление о разнице в зависимости от температуры.

Холоднокатаная сталь

Вся эта информация актуальна, поскольку некоторые ножевые стали доступны в холоднокатаной форме, что может привести к некоторым отличиям от горячекатаной стали. Существует множество причин, по которым может быть желательна холоднокатаная сталь, например, улучшение состояния поверхности. Как правило, холоднокатаная сталь имеет яркую блестящую поверхность без окалины. Сталь сначала «протравливается», проходит через ванну с кислотой для удаления окалины перед холодной прокаткой, и сочетание этих двух процессов придает стали очень гладкую поверхность. Толщина стали обычно также более постоянна, и холоднокатаная сталь часто доступна в более тонких размерах. AEB-L обычно доступен в холоднокатаной форме, а некоторые 1095 стали, среди прочего.

Приводит ли холодная ковка к превосходным конечным свойствам?

После всех этих воздействий на сталь во время холодной обработки давлением и рекристаллизации, как это влияет на окончательную термообработку аустенитизации и закалки, а затем на результирующие твердость и ударную вязкость? Процесс холодной ковки и рекристаллизации может привести к уменьшению размера зерна, что может улучшить баланс твердости и ударной вязкости. Вы можете прочитать о том, почему в этой статье о переработке зерна. Это уже третий раз, когда я ссылаюсь на эту статью, и я очень надеюсь, что вы ее прочитали. Уменьшение размера ферритного зерна увеличивает количество центров зародышеобразования для образования аустенита, так что окончательный исходный размер аустенитного зерна также становится меньше.

Меньший размер зерна феррита приводит к большему количеству зародышей аустенита (синие кружки), поэтому, когда аустенит растет и замещает феррит, размер зерна меньше

В одном исследовании стали 52100 [5] они обнаружили, что 50%

В другом исследовании 52100 [6] было обнаружено, что холодная прокатка уменьшила конечный размер зерна, а также что энергия наклепа ускорила растворение карбидов:

Увеличение растворения карбида при высокой температуре означает, что в растворе больше углерода. Большее количество углерода в растворе перед закалкой приводит к более высокой твердости и меньшей ударной вязкости (подробнее см. Аустенитизация, часть 1 и часть 2). Однако, поскольку размер зерна также был уменьшен, произошло улучшение как твердости, так и ударной вязкости за счет холодного обжатия стали 52100 перед термической обработкой:

обработки, вот изображения границ зерен из вышеприведенных экспериментов:

Другое исследование аустенитного отпуска стали 52100 [7] для бейнитной микроструктуры показало, что холодное обжатие перед термической обработкой привело к улучшению ударной вязкости:

стали, а также 10% и 20% холодного обжатия перед термической обработкой. Они подвергались аустенизации при 1030°C (1885°F) в течение 20 минут перед закалкой, а затем измеряли твердость и наблюдали за микроструктурой. Они обнаружили, что холодная обработка ускоряет растворение карбида и уменьшает размер зерна, как в исследовании 52100. Однако твердость снизилась, поскольку образовалось больше остаточного аустенита. Больше углерода и сплава в растворе от растворения карбида может увеличить остаточный аустенит, вы можете узнать, почему в этой статье. Уменьшение размера зерна также снижает начальную температуру мартенсита и, следовательно, увеличивает конечный остаточный аустенит [9].]. Следовательно, использование холодной прокатки может потребовать снижения выбранной температуры аустенизации, чтобы гарантировать отсутствие избыточного остаточного аустенита после термической обработки.

Испытания на ударную вязкость не проводились, но вы можете видеть уменьшение размера зерна на этих микрофотографиях:

Опасность холодной прокатки вероятность растрескивания при холодной прокатке. Это часто происходит из-за растрескивания краев и, в некоторых случаях, «аллигаторизации», когда сталь откалывается от центра:

Это изображение из [9]

Аллигаторная обработка начинается с образования пустот вблизи центра стали, которые в конечном итоге соединяются, пока сталь не расколется:

Эти изображения из [9]

Инструментальные стали с их высокой долей карбидов может привести к продвижению этих пустот, так что с большей вероятностью произойдет аллигаторное образование. Высокая доля карбидов также означает, что пластичность отожженной стали в целом низкая. Поэтому степень холодного обжатия, которую может выдержать инструментальная сталь, относительно низка. В случае A8 мод наблюдалось образование трещин по центральной линии с уменьшением до 20% [9].]. Следовательно, стали с небольшим содержанием мелких карбидов, такие как AEB-L, 1095 или 52100, будут демонстрировать лучшую пластичность при холодной прокатке, чем стали с большим содержанием карбидов, такие как стали D2 или 10V.

Другим частым дефектом холодной прокатки стали является растрескивание кромок [10]:0006

Я не знаю многих производителей ножей, которые намеренно ковали сталь холодным способом. Мюррей Картер, вероятно, самый известный пример того, кто это делает. Холодная ковка — традиционный процесс для японских кузнецов, где он и изучил эту технику. Картер утверждает [11], что он использует холодную ковку для улучшения чистоты поверхности и уточнения окончательной формы и плоскостности в большей степени, чем это возможно при высокотемпературной ковке. Он также утверждает, что холодная ковка приводит к «лучшему балансу между остротой кромки, сохранением кромки и простотой заточки». В видеодемонстрации он сказал, что холодная ковка улучшила окончательную структуру зерна. Поскольку это традиционная техника, может быть трудно понять, каковы были первоначальные причины холодной ковки, я думаю, что улучшение плоскостности и формы более вероятно, чем преднамеренное улучшение размера зерна или конечных свойств. Следует признать, что большинство ножей Carter ламинированы более мягкой сталью или железом (сан-май), что может сделать сталь менее восприимчивой к растрескиванию. Чтобы попрактиковаться в холодной ковке перед изготовлением готовых ножей, он рекомендует намеренно холодную ковку стали до тех пор, пока она не треснет, чтобы лучше понять, сколько сталь может выдержать.

Резюме и выводы

Холодное обжатие приводит к увеличению твердости стали за счет увеличения плотности дислокаций. При нагревании сталь рекристаллизуется, образуя новые зерна, и эти зерна часто меньше, чем первоначальный размер зерна. Измельчение размера зерна сохраняется за счет окончательной термообработки до мартенсита. Уточнение размера зерна может привести к улучшению ударной вязкости. Холодное обжатие также приводит к ускорению растворения карбида, а это означает, что может потребоваться снижение температуры аустенитизации для сохранения той же твердости. Инструментальные стали имеют относительно низкую пластичность при комнатной температуре, поэтому холодное обжатие должно быть ограничено до 15% или менее, если оно выполняется, и только на отожженной стали.

---

[1] Гасеми-Нанеса, Хади, Мохаммад Джахази, Маджид Хейдари и Том Левассер. «Влияние вызванных деформацией микропустот на механическое разрушение мартенситной инструментальной стали AISI A8-Mod». В материалах конференции AIP , vol. 1896, нет. 1, с. 020021. Издательство AIP, 2017.

[2] Ионеску-Габор, Сорин. «Исследование и эмпирическое моделирование рекристаллизационного отжига полосы мартенситной хромистой стали с помощью EBSD». Докторская диссертация, KTH, 2009.

[3] Х. Ф. Кайзер и Х. Ф. Тейлор, Транзакции Американского общества металлов, том. 27, с. 256 (1939).

[4] Ян, Дза, Э. Л. Браун, Д. К. Мэтлок и Г. Б. Краусс. «Рекристаллизация феррита и образование аустенита в холоднокатаной стали с межкритическим отжигом». Металлургические операции А  16, вып. 8 (1985): 1385-1392.

[5] Бесвик, Дж. М. «Свойства разрушения и распространения усталостных трещин в закаленной стали 52100». Металлургические операции А  20, вып. 10 (1989): 1961-1973.

[6] Ли, Чжэнь-син, Чан-шэн Ли, Цзинь-и Жэнь, Бин-чжоу Ли, Цзянь Чжан и Юн-цян Ма. «Влияние холодной деформации на микроструктуру и ударную вязкость в процессе аустенизации подшипниковой стали 1,0 C–1,5 Cr». Материаловедение и инженерия: A  674 (2016): 262–269.

[7] Чакраборти, Дж., П. П. Чаттопадхьяй, Д. Бхаттачарджи и И. Манна. «Микроструктурное усовершенствование бейнита и мартенсита для повышения прочности и ударной вязкости высокоуглеродистой низколегированной стали». Металлургические и материальные сделки A  41, no. 11 (2010): 2871-2879.

[8] Нанеса, Хади Гасеми, Жюльен Булгаков и Мохаммад Джахази. «Влияние предшествующей холодной деформации на эволюцию микроструктуры инструментальной стали AISI D2 после упрочняющей термической обработки». Журнал производственных процессов  22 (2016): 115–119.

[9] Бесвик, Дж. «Влияние предварительной холодной обработки на мартенситное превращение в SAE 52100». Metallurgical Transactions A 15, no. 2 (1984): 299-306.

[10] Се, Хайбо. «Исследование краевой трещины тонкой холоднокатаной полосы». (2011).

[11] https://www.yumpu.com/en/document/read/59578865/australian-blade-ed-3-dec-2017

Нравится:

Нравится Загрузка…

Плюсы и Минусы холодной штамповки металлообработки | Сообщения в блоге

---

Не все процессы металлообработки включают сварку или иное плавление металлических деталей при высоких температурах. Существуют также процессы обработки металлов холодной штамповкой.

Холодная штамповка, также известная как холодная обработка, представляет собой группу процессов металлообработки, включающих изменение формы металлической заготовки при температуре ниже точки рекристаллизации металла. Процессы холодной обработки металлов давлением состоят из прокатки, гибки под углом, профилирования, правки, вырубки, прошивки, обрезки и волочения, которые выполняются при температуре ниже точки рекристаллизации металла. Каковы плюсы и минусы холодной обработки металлов давлением?

Плюсы холодной штамповки металлов

Поскольку холодная штамповка часто выполняется при комнатной температуре, она относительно недорога. Металлообработка горячей штамповкой, такая как сварка, требует много тепла. Для производства этого тепла энергия должна потребляться в виде электричества или газа. С другой стороны, обработка металлов холодной штамповкой не требует чрезмерно высоких температур. Ее проводят либо при комнатной температуре, либо при температуре ниже точки рекристаллизации металла. Поэтому процессы металлообработки методом холодной штамповки обходятся дешевле.

Холодная обработка металлов давлением также обеспечивает больший контроль над формой и размерами металлических заготовок, чем горячая обработка металлов давлением. Когда металлические детали подвергаются воздействию тепла, превышающего их точку рекристаллизации, они плавятся. Сложно контролировать размеры расплавленной металлической заготовки. Холодная обработка металлов позволяет производственным компаниям лучше контролировать размеры за счет устранения угрозы перегрева.

Еще одним преимуществом обработки металлов холодной штамповкой является улучшенное качество поверхности. Холодные процессы металлообработки защищают заготовки от поверхностных дефектов и несовершенств.

Минусы обработки металлов холодной штамповкой

По сравнению с обработкой металлов горячей штамповкой, обработка металлов холодной штамповкой требует больших усилий для изменения формы металлических заготовок.