Ковка: виды, методы, операции, преимущества и недостатки

Что такое ковка?

Обычно работы, связанные с железом, называют кузнечным делом. Ковка — это придание желаемой формы металлической заготовке путем нагрева или охлаждения и последующего кования либо обычным молотком, либо специальными машинами.

Мелкие кованые изделия можно сделать молотком, но крупные — только на машинах. Ковку можно выполнить тремя способами.

Способы ковки

Три основных способа:

1. Ручная ковка
2. Машинная ковка
3. Молоточная ковка (Drop forging)

#1 Ручная ковка

Придание формы заготовке ударами молотка называется ручной ковкой или кузнечным делом.

#2 Машинная ковка

Придание желаемой формы заготовке с помощью ковочного оборудования — машинная ковка. В эту категорию входят прессы, прокатные станы и различные молотовые машины.

#3 Молоточная ковка (Drop forging)

Для изделий одинакового размера и формы используется молоточная ковка. Верхняя матрица поднимается механическим устройством на достаточную высоту и падает на горячий металл, лежащий в нижней матрице. Горячий металл принимает форму матрицы. Ключи и другие изделия массового производства делают молоточной ковкой.

Невозможно изменить форму металлов в холодном состоянии. Поэтому металл нужно нагревать в горне. При нагреве металл становится мягким и приобретает пластичность — его можно гнуть и формовать в любую форму.

Виды ковки по температуре

Два основных вида:

1. Горячая ковка
2. Холодная ковка

Другие виды ковки:

1. Ковка в открытых матрицах (Open die forging)
2. Ковка в закрытых матрицах (Closed die forging)
3. Прессовая ковка (Press forging)
4. Упругивание (Upset forging)
5. Прокатная ковка (Roll forging)

Ковковые операции

Основные виды ковковых операций:

1. Операция раскроя (Cutting)
2. Упругивание (Upsetting)
3. Вытягивание (Drawing out)
4. Сборка/Уплотнение (Jumping)
5. Гнутие (Bending)
6. Поллерирование (Fullering)
7. Обкачивание/Кромочное формование (Edging)
8. Пробивка/Расширение (Punching/Drifting)
9. Заверточка/Уплотнение концов (Setting down)
10. Ковко-сварочная операция (Forge welding)
11. Штамповка/Калибровка (Swaging)

Перед любой ковковой операцией необходимо нанести разметку на металл по чертежу. Для этого используют латунные линейки, уголки, кернер и т.д.

1. Операция раскроя

Сокращение длинных прутков и плит — раскрой. Можно делать в холодном или горячем состоянии. Для холодного металла — долото с углом заточки для холодной резки. Для горячего — долото с углом для горячей резки. Металл толще 20 мм резать только после нагрева.

2. Операция упругивания (Upsetting)

Увеличение площади поперечного сечения за счет укорачивания длины. Упругивающая сила приложена параллельно длинной оси. Пример — формирование головки болта.

3. Операция вытягивания (Drawing out)

Увеличение длины металла — вытягивание. На рисунке показано. Металл нагревают до температуры, и молот ударяет по рогу наковальни. Поллер также используется для этой цели.

4. Операция сборки (Jumping / Upsetting)

Укорочение и утолщение заготовки после нагрева — сборка или упругивание. Длину можно уменьшить почти вдвое. Три способа:

1. Концевая сборка (Head jumping): на рисунке. Сборка одного конца круглого прутка — «концевая сборка», например, головка заклепки.
2. Средняя сборка (Centre jumping): на иллюстрации. Сборка в любой части, кроме концов. Пример: ручка крана.
3. Полная сборка (Full jumping): на рисунке. Металл полностью нагрет и укорачен по всей длине.

5. Операция гнутия (Bending)

Измение формы металла в круглую или угловую — гнутие. На рисунке ниже. Кольца и обручи делают этой операцией.

6. Операция поллерирования (Fullering)

Операция ковки: нижний поллер вставляют в углубление наковальни с горячим металлом, верхний поллер кладут сверху, силу приложают через верхний поллер с помощью кувалды.

7. Операция обкачивания (Edging)

Выполняется ударами или прессованием металлической плиты для придания желаемой формы. Заготовка прессуется между двумя краями матрицы.

8. Операция пробивки (Punching)

На рисунке. Отверстие в горячем металле делают пуансоном. Заготовку кладут на пробивное отверстие наковальни или на гайку и пробивают пуансоном; уже имеющиеся отверстия расширяют дрифтом.

9. Операция заверточки (Setting Down)

Финишная операция. Концы и углы кованых деталей выпрямляют и скругляют при замыкании швов. Используют штампы и зажимные молотки. Также скручивание для придания прочности.

10. Ковко-сварочная операция (Forge Welding)

Детали металла нагревают до подходящей температуры в печи и сваркивают давлением или ударами. Для ковко-сварки концы деталей делают скошенными (scarf) через сборку.

11. Операция штамповки/калибровки (Swaging)

Штамповка — уменьшение и доводка до желаемой формы и размеров, обычно круглой или шестигранной. Верхние и нижние пары матриц для мелких изделий, для крупных — штамповочный блок.

Преимущества ковки

1. Прочность на растяжение металла снижается, он приобретает пластичность, позволяя дать желаемую форму.
2. Благодаря пластичности и ковкости легко выполнять вытягивание, сборку и гнутие.
3. Легко доводить кованую деталь до чистовой, так как форма почти готова — меньше времени.
4. После ковки горячего металла другие механические операции выполняются легко.
5. Малое количество отходов металла.
6. Структура металла улучшается при горячей ковке.
7. Малое напряжение и трещины в металле.

Недостатки ковки

1. При нагреве происходит окисление, вредящее металлу.
2. Хрупкие металлы нельзя ковать.
3. Чистовая обработка невозможна в процессе ковки.
4. Изменяются размеры изделия.

---

Заключение

Надеемся, что развеяли все сомнения по ковке. Остались вопросы по «Ковке или видам ковки» — пишите в комментариях. Если понравилось — поделитесь с друзьями.

Вот и всё. Спасибо за чтение. Вопросы по любой теме — в комментариях ниже.

Подпишитесь на рассылку для уведомлений о новых публикациях.