Как называется изделие получаемое ковкой

Ковка. Словарь терминов

Общение с любым специалистом значительно расширяет не только кругозор, но зачастую словарный запас заказчика. Обратившись в мастерскую за коваными элементами для собственного загородного дома, вы точно встретитесь с некоторыми новыми для вас понятиями. Чтобы не ставить мастеров в тупик формулировкой своих вопросов и легко понимать, о чем они говорят вам, мы составили небольшой словарь основных «кузнечных» терминов.

Братья Иоганн и Георг Шмидбергер в своей кузнице в Мольне, Австрия. © Lisi Niesner/Reuters

Общие понятия

Металлы и сплавы, использующиеся в художественной ковке — железо, сталь, медь, бронза, латунь, жесть, алюминий.

Ковкость — свойство металлов, позволяющее им поддаваться воздействию ковки и прочим видам обработки металлов. Основные показатели ковкости — сопротивление деформации и пластичность.

Коррозийная стойкость — способность металла сопротивляться воздействию агрессивной среды.

Жесткость кованых конструкций — свойство кованых частей металлических конструкций не менять геометрические размеры под внешним воздействием.

Элементы: кованые и литые

Часто для уменьшения стоимости изделия предлагается «собрать» конструкцию из готовых элементов. Или в описании проекта, выполненного по вашей картинке, упоминаются названия, незнакомые вам на слух. Чаще всего это классические элементы декора кованых изделий.

Это может кого-то расстроить, но кованые элементы делают обычно в Китае. Оптовые поставщики привозят для кузнецов под заказ партии элементов на выбор по обширным каталогам.

Акантовый лист классический декоративный элемент, изображающий лист южного растения.
Балясины фигурные столбики, сверху соединяющиеся перилами. В кузнечном деле используются при изготовлении ограждений лестниц, балконов, террас.
Вазон украшение, стилизованное под вазу или корзину.
Волюта элемент в форме завитка. Шире — в архитектуре спиралевидный мотив, часто с глазком внутри.
Вензель начальные буквы имен собственных, связанные между собой в ажурный рисунок.
Гирлянда мотив из сплетения цветов, листьев и фруктов, иногда перевитых лентой.
Картуш элемент в виде свитка или щита с закрученными краями.
Кронштейн (кованый) художественно-оформленная деталь или конструкция, которая прикреплена к стене и служит опорой чему-либо.
Медальон овальная или круглая оправа для какого-либо изображения, а также сам рисунок, рельефный орнамент, заключенный в такую рамку.
Навершение декоративное завершение верхней части столба, стойки (шары, пики, шишки и др.).
Оконечник классический элемент художественной ковки, завершающая часть кованого изделия, характеризующаяся оттянутостью окончания (часто — нежный завиток с уменьшающейся толщиной).
Пальметта мотив в виде стилизованного многолопастного пальмового листа.
Розетка мотив, имеющий вид круглого стилизованного изображения цветка с одинаковыми лепестками.
Соломонова спираль (корзинка, шишка) декоративный элемент, сформированный из тонких прутьев, спирально закрученных и образующих пустотелый ажурный «кокон».
Цветы Один из популярнейших мотивов в художественной ковке. Чаще всего изготавливаются по частям, после чего собираются в художественный узор с помощью сварки, клепки или пайки.

Не лишним будет знать, что

Отделка кованых изделий

Соединение

Элементы:

Методы:

Обработка кованого изделия

Прокатный материал

То, из чего кузнец будет изготавливать изделие.

Источник

Статьи

Художественная ковка в Вопросах и Ответах!

Ковка является одним из древнейших способов обработки металлов. Кованые изделия прекрасно выполняют и декоративные, и защитные функции. Благодаря пластическим возможностям горячей ковки кованые изделия визуально могут быть очень легкими и изящными. Эксклюзивная ковка в интерьере – это кованые лестничные ограждения, кованая мебель и кованые предметы интерьера.

Вопрос: Что такое ковка?
Ответ: Ковкой называется обработка металла, находящегося в пластическом состоянии, под действием бойков молота (динамическое воздействие) или пресса (статическое воздействие) с использованием при необходимости подкладного инструмента. Изделие, получаемое ковкой, называют поковкой. Поковки могут иметь самую разнообразную форму и массу от нескольких граммов до 350 т и более. Большие поковки получают непосредственно из слитков, поковки средних и малых размеров – из прокатных заготовок. Для манипулирования тяжелыми заготовками при ковке используют подъемные краны грузоподъемностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы.

Вопрос: Какой бывает ковка?
Ответ: Как уже говорилось, ковка делится на два типа: холодную и горячую. Кроме того, различают ковку в штампах и без применения штампов – так называемую свободную ковку. При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой полости. При свободной ковке (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной ковке кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании – молотах, гидравлических прессах и ковочных машинах. Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет ковка в штампах, а в мелкосерийном и единичном – свободная ковка.

Вопрос: Какой металл используется в художественной ковке?
Ответ: Для ковки используются черный и цветной металлы (медь, латунь, бронза), правда, они чаще применяются для изготовления декоративных вставок в композиции, выполненные из основного материала – стали. Сталь – это сплав железа с углеродом. По доле углерода стали делятся на низкоуглеродистые (до 0,25%), среднеуглеродистые (0,25 – 0,6%) и высокоуглеродистые (0,6 – 2%). С увеличением этой доли возрастает твердость и закаливаемость, но снижается пластичность и ковкость. Для улучшения тех или иных свойств в сплав вводятся добавки: никель, мышьяк, медь, фосфор, серу и др. Идеально для кузнечных работ подходят углеродистые стали обыкновенного качества с маркировкой Ст0, Ст1, Ст2. Содержание углерода в них составляет 0,1 – 0,3%, они характеризуются наибольшей пластичностью при одних и тех же термических режимах, выдерживают многократные нагревы, не деформируются и не дают пластических напряжений. В умелых руках мастера такой материал подобен пластилину, из него можно создать практически любую форму и линию. Широко используется сталь Ст3, но здесь есть некоторые нюансы. Дело в том, что стали с маркировкой «Ст» поставляются по механическим свойствам и по химическому составу не нормируются. В силу этого в Ст3 доля углерода может оказаться завышенной (это зависит от исходного сырья – руды и от качества плавки на предприятии-производителе). Поэтому данная марка чаще применяется для изготовления низконапряженных конструкций, там, где нет ударных и вибрационных нагрузок.

Вопрос: Какие изделия можно получить с помощью ковки?
Ответ: В настоящее время старые традиции, подкрепленные современными технологиями и кузнечными машинами, позволяют изготавливать широкий ассортимент таких изделий как кованые заборы и ворота, балконные и лестничные ограждения и т. д. Существует мнение, что кованые изделия используются исключительно для оформления внешних фасадов зданий, оград парков и т. д. Однако это неверно: с помощью ковки можно создать такие элементы интерьера, как каминные принадлежности (решетку, щипцы, щетку, лопатку, кочергу), кованую мебель (столы, кровати, стулья, шкафы, полки), люстры, подсвечники, зеркала, карнизы и консоли… Также можно изготовить кованую лестницу и перила к ней. Словом, кованые изделия найдут применение как внутри вашего дома, так и снаружи.

Вопрос: Как распределяется интерес потребителя между «наружными» и «внутренними» коваными изделиями?
Ответ: Компании, изготавливающие кованые изделия, предлагают как наружный, так и внутренний дизайн. «Наружка» – это кованые оконные решетки, скамейки, заборы, кованые ворота, ограждения, столбы, фонари. Внутрь дома ковка проникает в виде банкеток, столов, каминных решеток и каминных аксессуаров, оригинальных лестниц, кроватей. Сегмент наружной ковки занят довольно плотно: решетки и заборы можно найти в каталогах практически всех компаний, имеющих кузнечный цех. В заказах компаний около 70% занимают изделия именно наружной ковки, и лишь 30% – интерьерная ковка.

Вопрос: Сколько стоят кованые изделия?
Ответ: Когда речь заходит о стоимости кованого изделия, нельзя забывать о том, что мы имеем дело с художественным произведением. Окончательная стоимость кованых изделий складывается из нескольких составляющих: из стоимости проектных, кузнечных и сопутствующих работ, стоимости используемых материалов (как основных, так и расходных), стоимости доставки, накладных расходов и прибыли изготовителя. И каждый из пунктов предполагает варианты. В целом кованые изделия – удовольствие не из дешевых, доступны они весьма состоятельным людям. Однако существуют способы сократить предстоящие расходы. Для этого можно упростить рисунок (например, оставить на квадратном метре десять кованых деталей вместо двенадцати), отказаться от использования кованых листьев и розеток (заменить их на промышленную штамповку), от нанесения фактуры, а также от части расковов на деталях, использовать материал меньшего сечения (только в случае, если это не влияет на жесткость изделия) и стандартные детали. Но даже при этом стоимость кованых изделий исчисляется тысячами за один квадратный метр.

Вопрос: Как разработать проект кованого изделия?
Ответ: При разработке проекта следует обратиться к профессиональному дизайнеру, который предоставит вам на рассмотрение эскизы и фотографии, обсудит с вами технические детали, которые в конечном итоге будут оказывать влияние на внешний вид и стоимость готового изделия. После этого дизайнер подготовит несколько вариантов эскиз-проекта, это процесс может занять около недели. В особо сложных случаях возможно изготовление макета. Чем сложнее придуманное изделие, тем больше времени понадобится на его разработку, и тем дороже будет стоить его проектирование.

Вопрос: Какова последовательность изготовления кованого изделия?
Ответ: В первую очередь – независимо от размеров изделия – делается его картон-рисунок в натуральную величину. Далее кузнец для некоторых деталей изготавливает кондуктор (специальное приспособление, повторяющее пластику детали, с помощью которого она потом и отковывается), для других элементов – штампы (штамп необходим тогда, когда потребуется изготовление большого количества однотипных деталей). По картон-рисунку кузнец-художник (или кузнецы, если это промышленное производство) вручную изготавливает детали для будущего ограждения, в результате чего получает огромное количество заготовок. Следующим этапом является предварительная сборка по картон-рисунку, это делается, чтобы еще раз проверить точность исполнения каждой детали. При необходимости их дорабатывают. Потом происходит окончательная сборка по технологии, ранее оговоренной с клиентом (соединение деталей на заклепках, специальная кузнечная сварка, электросварка и т. д.). Когда изделие собрано, все соединительные швы зачищаются, теперь изделие готово к монтажу и последующей обработке поверхности – грунтовке и покраске.

Вопрос: Какие существуют способы защиты готовых изделий от внешних воздействий?
Ответ: После изготовления изделия его грунтуют и красят. Все грунтовочные составы обладают высокими адгезионными свойствами и прочно удерживаются на окрашиваемой поверхности. Недостаток состоит в том, что все они отличаются невысокой атмосферо-, ударо- и износостойкостью, а также имеют низкие декоративные свойства, и потому поверх них необходимо нанести соответствующее покрытие. При этом следует помнить, что антикоррозионными свойствами обычно обладает именно грунтовка, а покрытие призвано максимально продлить ее жизнь. Понятно, что вечных составов пока не изобрели и рано или поздно любой из них разрушится, и тогда начнется процесс коррозии. Поэтому при выборе следует отдать предпочтение покрытиям с более длительным сроком службы. Например порошковое покрытие имеет более высокие физико-механические, химические, электроизоляционные и защитно-декоративные свойства чем жидкие краски. Порошковые краски позволяют получить высококачественные покрытия с хорошей коррозийной стойкостью, высокой ударопрочностью.

Вопрос: Как правильно решить задачу выбора изготовителя кованых изделий?
Ответ: На рынке художественной ковки, как и на любом другом рынке, работает большое количество мелких фирм. Мелкие производители не мешают крупным компаниям, поскольку активизируются в основном в строительный сезон и чаще всего удовлетворяют потребности не слишком платежеспособных заказчиков. Около 60% всех заказов выполняют довольно крупные компании, остальная часть рынка приходится как раз на небольших производителей. Прежде чем остановить свой выбор на той или иной фирме, желательно познакомиться с уже выполненными ее специалистами работами. Это можно сделать с помощью Интернета, различных каталогов, специализированных выставок. Профессионализм и отношение к делу со стороны подрядчика видны сразу. Если выбор фирмы сделан правильно, то специалист обсудит с вами по телефону предстоящий заказ, сориентирует в ценах и подъедет на замеры.

Подробнее об оборудовании для холодной ковки вы можете найти на нашем сайте или узнать у наших специалистов.

Желаем Вам вдохновения и изобретательности при изготовлении кованных изделий.

Источник

Ковка

Ковка — это высокотемпературная обработка различных металлов (железо, медь и её сплавы, титан, алюминий и его сплавы), нагретых до ковочной температуры. Для каждого металла существует своя ковочная температура, зависящая от физических (температура плавления, кристаллизация) и химических (наличия легирующих элементов) свойств. Для железа температурный интервал 1250–800 °С, для меди 1000–650 °С, для титана 1600—900 °С, для алюминиевых сплавов 480–400 °С.

Изделия и полуфабрикаты, получаемые ковкой, называют поковкой.

При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками штампа. При деформации он приобретает форму этой полости (см. Штампование, Ротационная ковка).

При свободной ковке (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или же ограничен с одной стороны. При ручной ковке непосредственно на металл или на инструмент воздействуют кувалдой или молотом.

Свободную ковку применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняется, завариваются так называемые несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.

Машинную ковку выполняют на специальном оборудовании — молотах с массой падающих частей от 40 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2–200 МН (200–20000 тс), а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при ковке используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы.

Ковка является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет ковка в штампах, а в мелкосерийном и единичном — свободная ковка.

При ковке используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры.

Содержание

Основные операции ковки

Ковка железа и стали по технологии конца XIX в

Ковка применяется для разных целей, и из-за этого способы обработки металла могут быть различными:

В зависимости от величины обрабатываемых изделий, ковка разделяется на ручную и на механическую.

Инструменты

Процесс ковки

Нагрев болванки

Для изготовления предметов путём ковки берётся отлитая стальная болванка. Её необходимо сперва нагреть. Для этого вблизи молота устраиваются нагревательные печи или горны. Их размер, форма и количество зависит от производства и размера болванок. Для мелких вещей применяются обыкновенные кузнечные горны. Для крупных — пользуются сварочными печами, нагреваемыми дровами, или каменным углем, а для нагревания больших болванок устраивают газовые печи.

Печь сперва разогревают до тёмно-красного каления. Затем в неё помещают горячую болванку. (В холодных болванках внутренние слои всегда находятся в более или менее напряжённом состоянии из-за условий, в которых они после отливки затвердевают. Если в горячую печь положить холодную болванку, то наружные слои, нагреваясь и удлиняясь, вызовут возникновение трещин в малоподатливых внутренних слоях). Такая болванка должна оставаться горячей после отливки, ей не надо давать остыть ниже тёмно-красного каления и сразу же после вынимания из формы для отливки её следует поместить в печь. Если это не удалось, и болванка начала остывать, то прежде чем поместить её в печь, её надо зарыть в горячий мусор для более медленного остывания. Если она остынет сильно, то надо её подогреть на полу мастерской. Даже после подогрева на полу в болванке могут возникнуть внутренние трещины. Чтобы избежать такой порчи болванки, её надо сначала подогревать только с концов. Тогда нагрев будет идти по направлению оси болванки, от её концов к середине, и расширение всех концентрических слоев будет равномерней. Предварительный подогрев — достаточно до 300°, что легко узнать по дыму и зажиганию масла, налитого на поверхность болванки.

Болванки кладут в печь по одной или несколько, в зависимости от их величины. Вначале жар держат небольшой. Затем его постепенно увеличивают и доводят до требуемой степени. Чем сильнее нагрев, тем сталь делается мягче, легче её обрабатывать под молотом и тем успешнее идёт ковка. Однако этим опасно злоупотреблять — чем выше нагрета сталь, тем она больше стремится кристаллизоваться при остывании, из-за чего может уменьшиться связь между отдельными кристаллами (зёрнами), и они могут разъединиться даже от одного или нескольких ударов молота. Таким образом — болванка при ковке получит надрыв, трещину, а иногда даже отваливается целыми кусками. Это называется перегревом стали. Перегрев стали не следует путать с пережогом стали. Пережог влияет не на кристаллическую структуру металла, а уже на его химический состав, заставляя его изменяться: когда сталь долго находится под воздействием печных газов, сварочного жара, она мало-помалу теряет свой углерод и приближается к железу. Пережжённая сталь ни на что не годится, тогда как перегретую ещё можно поправить.

Чем твёрже сталь, тем больше она стремится к кристаллизации и тем ниже температура, при которой она кристаллизуется. Поэтому степень нагрева надо сообразовать с твёрдостью стали:

Низкая температура тоже не годится для ковки. Во-первых, она сильно затрудняет обработку. Во-вторых — при перемещении малоподвижных частиц во время ковки образуются сильные натяжения, которые иногда вызывают внутренние надрывы и трещины. Надо вести нагрев так, чтобы внутренняя часть болванки успела прогреться надлежащим образом. И хотя наружные слои всегда прогреваются сильнее, но это уравновешивается быстро вследствие их охлаждения во время ковки.

Вообще, для успешной ковки надо принять за необходимое правило, что кроме степени нагрева имеет очень важное значение и равномерность нагрева. Для этого после посадки болванки в печь, надо температуру поднимать очень медленно, наблюдая, чтобы болванка нагревалась одинаково со всех сторон.

Время нагрева зависит главным образом от величины болванки и от жаровой способности печи. На Обуховском заводе для нагрева 1800-пудовой болванки требуется около 27 часов, для 900-пудовой около 12 часов, для 300-пудовой около 8 часов.

Обжимка болванки

Заготовка

Обработку стальной болванки под молотом можно разделить на две части: на заготовку и на окончательную отделку.

Заготовка предназначена для того, чтобы уплотнить болванку, и придать ей в грубом виде необходимые размеры и формы. Формы и размеры заготовок и способы ковки зависят от вида изделий. Заготовки по виду разделяются: на заготовку сплошных цилиндров, пустотелых цилиндров, колец, заготовку плоских вещей, и т. п. Способы ковки при этом также имеют разные названия.

При такой заготовке обжимка болванки производится на вырезном нижнем бойке, где после каждых нескольких ударов молота её поворачивают на 1 /₈ оборота и, после образования восьмигранника, подвигают на ширину верхнего бойка и продолжают ковку. Когда, таким образом, обожмут всю болванку, её опять подвигают на старое место и, ударяя молотом по граням, образуют шестнадцатигранник. Сообразно диаметру цилиндра продолжают ковку, пока болванка не примет надлежащих размеров. При такой обработке она уменьшается в диаметре, а металл при обжимке перемещается по направлению оси, и вследствие этого болванка удлиняется, вытягивается, отчего и самую обработку называют вытягиванием.

В случае, если при таком вытягивании заметят на поверхности болванки трещины, или другие пороки, тогда останавливают ковку, пока их не вырубят кузнечными зубилами. Верхний конец, так называемый прибыльный, заключающий в себе всегда пустоты, считается негодным для употребления и потому 1/4 по весу болванки отрубается, что носит название отрубки прибыли. Для рубки употребляется стальной топор, который накладывается на верх болванки и вдавливается молотом в её тело. Потом на верх топора накладываются бруски квадратного сечения и продолжают нажимать молотом, пока топор не углубится до половины тела болванки; наконец, её поворачивают на 180° и таким же образом продолжают рубку с противоположной стороны. Подобным образом разрубается на части заготовленная болванка, когда она предназначается для изготовления нескольких предметов.

При заготовке больших изделий молот за один нагрев не успеет обжать и заготовить всей болванки, поэтому сперва обжимают и заготовляют нижнюю половину болванки, потом переносят державку на отделанный уже конец, подогревают остальную часть болванки, обрабатывают её таким же самым образом, и, наконец, отрубают прибыль.

Если цилиндр должен иметь на конце уступы, или фланцы, диаметр которых больше, чем поперечник болванки, тогда после обжимки болванки и отрубки прибыли нижний боек удаляется прочь, а на его место устанавливается болванка стоймя (на попа) и ударами молота осаживается, причём диаметр её, в особенности на концах, увеличивается. Для выковки вала меньших размеров, или такой длины, что он не помещается стоймя под молотом, пользуются услугами так называемой балды, подвешенной на цепи, посредством ударов которой осаживают конец вала. Для заготовки изделий кольцеобразной формы, как, например бандажей, скрепляющих орудийных колец и проч., сперва, как было сказано выше, болванку обжимают, вытягивают, очищают от окалины и трещин, отрубают прибыль и разрубают на куски; после вторичного нагрева каждый кусок немного осаживают, или сплющивают в виде лепёшки. Потом пробивают отверстие посредством пробоя или прошивня, вдавливая его сперва с одной стороны до половины, потом, повернув болванку — с другой. Дальнейшая обработка кольца, то есть разводка, производится уже на оправке в особой стойчатой наковальне. Разводку бандажных шин производят на особой наковальне с рогом, где, кроме того, посредством раскатки а, делают выступ, называемый ребордой.

Для изготовления более длинных пустотелых цилиндров, как, например, скрепляющих орудийных оболочек, сперва отрезают на токарном станке прибыльную часть болванки, потом высверливают вдоль оси насквозь отверстие около 30 см в диаметре и, после нагрева болванки, просовывают в отверстие железный пустотелый стержень и на нём её обжимают. Такая обработка носит название К. на штревеле. Чтобы стержень не нагревался и не сжимался вместе с болванкой, внутри него постоянно циркулирует вода. Когда К. окончена, вынимают штревель из цилиндра посредством особого прибора, представляющего собой гидравлический пресс, или домкрат. Он состоит из пустотелого цилиндра А с двойными стенками а и а ₁, между которыми пускается вода для выдвигания второго цилиндра В, который упирается в гайку С, навинченную на конец штревеля. На другом конце цилиндра А укреплена муфта D, упирающаяся в откованную оболочку. Вода выдавливает цилиндр В, который тянет за собой штревель. Заготовка для вещей прямоугольного поперечного сечения производится на плоских наковальнях, где, после предварительной обжимки, болванку сплющивают сперва наплоско, потом поворачивают на 90° и куют на ребро. Надо заметить, что вообще при ударе молота удлинение совершается по направлению её оси, по перпендикулярному же направлению перемещению частиц мешает трение о поверхность бойка и наковальни. Чтобы К. расширить размеры болванки по этому последнему направлению, раздают металл посредством раскатки. Для этого на поверхность болванки, по направлению её оси, накладывают полуцилиндрический валик, называемый раскаткой (фиг. 15), и ударом молота вдавливают его в тело. После такой раскатки по всей поверхности болванки металл расползается по направлению стрелки (фиг. 16), а причинённые неровности выглаживаются потом ударами молота. Такой обработке подвергаются броневые плиты. Для изготовления коленчатого вала, заготовляется сперва прямоугольный брус, в котором, посредством топора, делают два надреза (фиг. 17). Потом молотом отгибают оба конца (фиг. 18), отрубают топором (как показано пунктиром) образовавшиеся выступы и, наконец, обжимают, закругляют и отделывают шейки (фиг. 19). Эта сложная работа требует много времени, частых нагревов, ловкости и опытности кузнеца. Вырез, показанный на чертеже пунктиром, производится на долбёжном станке. Цапфельное кольцо (с шейками) для орудий заготовляется следующим образом. Отрезанный диск от болванки сплющивают, после нагрева, под молотом в продолговатый брус и пробивают в нём продольную щель (фиг. 20) посредством клинообразного прошивня. Потом коническими оправками расширяют постепенно эту щель (фиг. 21), пока отверстие не примет круглой формы, и, наконец, на горизонтальной оправке разводят до надлежащих размеров (фиг. 22).

Вообще для разных предметов требуются разные заготовки. От умелости выбора приёмов, от рациональной последовательности переходов из одной формы в другую, в особенности при более сложных конструкциях, зависит успешность К. и уменьшение расходов на лишний нагрев и угар металла.

Окончательная отделка

После заготовки предмет имеет довольно грубую и неровную поверхность, для выравнивания которой оставлен некоторый запас против требуемых размеров. Для этого предмет очищают ещё раз зубилом от всех трещин, волосовин и лёгкими и частыми ударами молотка проходят кругом всю его поверхность. Наконец, окончательно проверяют предмет посредством кронциркулей, линеек, или шаблонов и, если окажется надобность, его выправляют и т. п.

Для придания более чистого и гладкого вида употребляются разного рода гладилки и штампы, а иногда во время ударов молота поливают поверхность водой, вследствие чего приставшая окалина лучше отскакивает и предмет выходит чище. Такое выглаживание производится всегда в самом конце, когда изделие уже остыло до буро-красного каления и поэтому носит название холодной К. или наклепки.

После наклепки замечаются всегда такие же явления, как и при закалке, то есть металл делается твёрже и менее тягуч и образуются внутренние натяжения. Вследствие малой подвижности металла, при сильной наклёпке, нарушается связь между частицами и даже иногда получаются внутренние трещины. Если отполированный разрез сильно наклёпанного бруска подвергнуть действию слабой кислоты, то образовавшийся при этом рисунок прямо показывает на внутреннее изменение металла. Вначале предполагали, что наклёпка увеличивает абсолютную плотность стали однако, дальнейшие опыты показали обратное. Так, например, при волочении проволоки, после первого прохода через волочильную доску, плотность её уменьшилась с 7,839 до 7,836; после второго до 7,791, после третьего до 7,781. Кстати заметить, что при наклёпке меди или серебра получаем результаты совершенно противоположные.

Так как влияние наклёпки аналогично закалке, то, чтобы придать металлу желаемую твёрдость и упругость, очень часто прибегают к наклёпке. При изготовлении таких изделий, как, например резцы, инструменты, клинки и пр., этот способ оказывает большую услугу, но что касается более крупных вещей, при которых получается только поверхностная наклёпка, вызывающая внутренние натяжения, этот способ, вместо пользы, приносит изделию только вред. Лучшим доказательством служит пример изготовления локомотивных или вагонных осей, у которых шейки отделаны штамповкой. При пробе на изгиб таких осей часто случается, что при ударе груза посередине оси отламывается её конец, как раз в том месте, где была отштампована шейка. Хотя все эти вредные натяжения можно уничтожить, или, по крайней мере, уменьшить отжигом (см. Отжиг стали), однако никто не может поручиться, что во время самой наклёпки не образовались уже трещины, которых отжиг исправить не в состоянии. При изготовлении более сложных поковок, где неизбежно применять штамповку, гораздо лучше совершать это при высоком нагреве, тем более, что сталь в раскалённом состоянии хорошо выдерживает штампование и отчётливо воспроизводит форму штампы; чтобы воспрепятствовать образованию натяжения, надо делать её в несколько приёмов, каждый раз подогревая сталь до надлежащей температуры.

После обработки болванки под молотом, не прибегая даже к наклёпке, всегда появляются внутренние натяжения, происшедшие вследствие неравномерного остывания концентрических слоев, и вследствие того, что разные части болванки приходится ковать при разных температурах. Чем больше диаметр откованной болванки и чем резче переход от одной формы к другой, тем неравномернее происходит остывание и тем резче будут проявляться внутренние натяжения. Для избежания трещин и искривления откованных изделий, зарывают их сейчас же после К. в горячий мусор. Подобное зарывание может принести пользу, когда вещь довольно простой формы и когда она ещё красная. В противном случае надо непременно подвергать изделие отжигу, то есть осторожно его подогреть до температуры около 700°, затем, замазав печь, дать ему медленно остыть до полного охлаждения.

Выше было упомянуто, что назначение ковки, кроме сообщения требуемой формы, заключается ещё в уплотнении металла вследствие пороков, встречаемых внутри болванки. Газовые пузыри, образующиеся при затвердевании стали, размещаются, главным образом, снаружи. Большинство из этих пузырей, имея сообщение с окружающей атмосферой, окисляется под действием печных газов и покрывается внутри слоем окалины, которая не дозволяет им свариваться при обжимке болванки под молотом, а потому они только сплющиваются в виде прослоек и вытягиваются в виде волосовин. Толщина рыхлого слоя откованного предмета зависит от величины пузырей, глубины их размещения в болванке и от большей или меньшей обработки под молотом. Поэтому всякое откованное изделие, подвергающееся окончательной отделке на токарных или строгательных станках, должно иметь соответствующий запас металла, для удаления рыхлого слоя.

Чтобы получить чистую и гладкую поверхность, достаточно оставить, для удаления рыхлого слоя запас на обточку толщиной в ½» для больших и от ¼» до ⅛» для мелких предметов. Кроме уплотнения пороков в болванке, ковка изменяет и свойства самого металла. Если сравнить изломы кусков стали, взятых от одной и той же болванки до и после её проковки, то они представляют большую разницу. Первый из них крупнокристаллический с блестящими и сильно развитыми плоскостями отдельных зёрен, второй же мелкозернистый, матовый и как бы аморфного сложения. Испытывая на разрыв эти бруски, оказывается, что как упругость и прочное сопротивление, так и удлинение кованного бруска гораздо больше. Так, например, механические испытания бессемеровской стали от одной и той же болванки дали следующие результаты:

Поэтому долгое время полагали, да ещё и до сих пор многие такого убеждения, что К., вследствие своего сильного давления, производит сближение частиц между собой, их сжатие, а тем самым и уплотнение самого металла, и благодаря только такому действию, сталь приобретает другие свойства. Придавая К. такое значение, старались подвергать болванку как можно большей обработке и давать по возможности большее отношение площади поперечного сечения болванки к площади изделия. Однако, более тщательные исследования не оправдали этого взгляда. Во-первых, опыт показал, что удельный вес кованной стали меньше, чем литой. Ещё в 60-х годах Н. В. Калакуцкий доказал, что удельный вес литой стали, при отсутствии пороков, есть предел её уплотнения и что К., увеличивая гравиметрическую плотность болванки, уменьшает её абсолютную плотность. Из его опытов видим, что удельный вес куска стали от литой болванки равен 7,852; удельный же вес куска от этой болванки после нагрева его до светло-красного каления и хорошей проковки равнялся 7,846. Во-вторых, что повторительные нагревы и проковка не влияют уже на увеличение сопротивления и вязкости. В-третьих, что простым нагревом до известной температуры и соответственным охлаждением можно достигнуть таких же результатов относительно структуры, повышения упругости и вязкости металла. Это последнее явление было впервые замечено Д. К. Черновым и опубликовано в «З. И. Т. Общества», 1868 г.

Этот факт объясняется тем, что сталь при нагревании, начиная с некоторой температуры, принимает воскообразное состояние, то есть что отдельные зерна её размягчаются и слипаются между собой в виде тестообразной несжимаемой массы. Если станем охлаждать эту массу, тогда частицы опять собираются в отдельные зерна или кристаллы и эта группировка продолжается до тех пор, пока сталь не остынет до некоторой определенной температуры около 700°, ниже которой кристаллизация совершаться уже не может (см. Критические точки стали). Чем более нагрета сталь, то есть чем больше размягчена, и чем медленнее и спокойнее она остывала, тем более свободы и времени имели частицы для этой группировки. Если же во время этого охлаждения воспрепятствуем частицам свободно собираться в отдельные зерна ударами молота или вальцовкой, или посредством быстрого охлаждения не дадим времени к подобной группировке, или, наконец, если сталь нагреем только до температуры и позволим ей медленно остывать от этой температуры, ниже которой кристаллизация невозможна, то во всех этих случаях получим более или менее мелкозернистое сложение. Если остановить ковку при температуре выше 700°, то группировка частиц опять возможна и структура стали будет зависеть от этой температуры. Если же, наконец, нагреем болванку до очень высокой температуры и позволим болванке некоторое время остывать без ковки, то кристаллизация может принять такие размеры, что сталь теряет свойства ковкости и носит название перегретой стали.

Надо заметить, что эти замечательные исследования были сделаны г. Черновым ещё в 1860-х гг., и что они послужили исходной точкой для всех дальнейших исследований и теперешних теорий стали. Таким образом, на перемену структуры, от которой зависит вязкость и прочность стали, имеет влияние главным образом степень нагревания и условия остывания. Ковка препятствует кристаллизации и уплотняет пороки в болванке. Для успешности ковки надо стараться ковать быстро, чтобы не оставлять какого-нибудь места болванки долгое время без ударов молота. Поэтому при обжимке и вытягивании больших болванок, лучше довольствоваться зараз меньшей степенью обжимки и обрабатывать их в несколько приемов, проходя ударами молота каждый раз всю нагретую часть. Кроме того, нельзя допускать, чтобы болванка, нагретая до высокой температуры, дожидалась долго ковки или остывала в печке. При таких благоприятных условиях кристаллизация совершается очень быстро и болванка получает свойства перегретой стали. Лучше тогда дать болванке спокойно остыть, снова её нагреть до надлежащей температуры и затем ковать.

При обработке стальных болванок имеет очень важное значение, как с экономической стороны, так и относительно влияния ковки на качество изделия, сила молота, то есть отношение веса бьющей части к весу обрабатываемой болванки. Если принять вес бабы G и вес болванки g, то общепринятое отношение G/g = 2 доходит до 1. Однако, это отношение очень условное и зависит от многих причин, главным образом от формы изделия, приёмов ковки, сорта стали, допускающей более или менее сильный нагрев и, наконец, от приспособлений, имеющихся при молоте. Для обжимки болванок или для изготовления цилиндрических валов отношение G/g = 1 может быть допускаемо только в крайних случаях; вообще, для успешности действия куют при отношении 2. Так, например, под 5-тонным молотом можно свободно отковать орудийную трубу из болванки в 3 тонны, но для изготовления такого же веса коленчатого вала, следует употребить, по крайней мере, 15-тонный молот. Чем тяжелее молот в сравнении с весом болванки, тем энергичнее идёт ковка и тем глубже передаётся давление внутренним слоям болванки. Слабые удары передаются только поверхностным слоям, которые поэтому уплотняются и вытягиваются больше внутренних и откованная болванка при этих условиях имеет вогнутые концы (фиг. 25). Подобного рода явления замечаются чаще всего на ковке больших болванок. Поэтому для их успешной ковки приходится иметь громадных размеров молоты или же прибегать к частым подогревам.

Виды ковки

Ковка лошадей

Ковка лошади — прикрепление к её копытам подков, защищающих копыта от повреждений. Ковку лошади выполняет коваль — кузнец, имеющий познания в ветеринарной ортопедии и обладающий навыками обращения с лошадью.

Художественная ковка

Источник