Что такое холодная ковка металла


Холодная ковка - особенности технологии и оборудования

Какие особенности имеет технология холодной ковки, с каким оборудованием работают мастера и как его изготовить — об этом в нашем материале.

Холодная ковка позволяет делать металлообработку различных видов проката без предварительного нагревания. Причем создаваемые изделия, за счет прессования и гибки, получаются намного прочнее, чем при использовании литья или штамповки.

Какие особенности имеет технология холодной ковки и с каким оборудованием работают мастера — об этом в нашем материале.

Зачем используют холодную ковку


Чаще всего с помощью такой технологии обрабатывают металлопрокат в виде прутка, круга, квадрата или полосы. Создаваемое оборудованием давление изгибает и прессует материал, формируя нужную конфигурацию изделия, при этом упрочняя его. Изготовленные таким способом вещи практически невозможно сломать, их срок службы, в сравнении с литьем или штамповкой, на порядок выше.

Однако, стоит учесть, что при браке или допущенных ошибках в обработке проката их исправить также невозможно или очень сложно.

Зачем применяют холодную ковку и какие изделия производят?

  • Различные фигурные решетки, которые монтирую на окна и двери жилых помещений.
  • Декоративные и практичные элементы фасада: козырьки, перила и другие.
  • Детали ограждений: заборов, ворот, калиток.
  • Элементы мебели: ножки стульев и столов.
  • Детали декора: подставки под цветы, кронштейны фонарей, решетки камина, мангалы и прочие.

Все эти поделки выглядят как настоящее произведение искусства, при этом не теряя своего практического назначения и прочности.

Приемы и способы технологии


Чем отличается данная технология ковки от других способов металлообработки?

Понятно, что, в отличие от горячего способа, заготовки предварительно не разогревают до ковочной температуры. Лишь изредка может применяться частичный нагрев поверхностей в месте изгиба.

Технологически такой способ обработки металла построен на одном из физических свойств металла — пластичности. Черновые и цветные металлы, такие как сталь, медь, бронза и другие в зависимости от своего химического состава имеют способность выдерживать нагрузки на изгиб, разрыв, растяжение. Это позволяет их обрабатывать различными приемами без нагрева.

В момент изготовления изделий материал поддается прессованию, что уплотняет структуру металла и, соответственно, делает его прочнее. Изгибание, в свою очередь, добавляет прочности изделию за счет дополнительного сжатия в точках изгиба.

Важным отличием холодной ковки от горячей является то, что нет высокотемпературного воздействия на металл и, как следствие, он не меняет своих химических свойств, а ,значит, нет необходимости проводить дополнительные операции: отпуск, отжиг или закалку.

В итоге, холодная ковка металла имеет как преимущества, так и недостатки.

Положительные свойства Отрицательные свойства
  • Детали и заготовки не требуют предварительного высокотемпературного нагревания.
  • Поверхность изделий намного прочнее, чем при изготовлении вещей горячей ковкой.
  • Высокоточная обработка деталей, возможна очень точная подгонка.
  • Элементы не требуют дополнительной обработки после изготовления. Все изделия изначально прочные.
  • Более «чистая» работа, нет следов и продуктов горения на поверхности металла.
  • При обработке требуется создать намного большее усилие на металл для формирования деталей.
  • Требуется специализированное и, в некоторых случаях, мощное оборудование.
  • Обрабатываемые поверхности должны быть чистыми.
  • Можно изготавливать только определенные виды продукции.

Главный недостаток холодной металлообработки в том, что можно производить ограниченные наименования продукции.

Какими технологическими приемами обрабатывается металл холодным способом?

Приемы холодной ковки


Изделия производятся путем механических способов и приемов обработки металлических заготовок. Основные операции:
  • Гибка.
  • Прессование.
  • Чеканка.

Изгибание металла проводят как на ручном, так и на механическом оборудовании, причем многие изделия вполне реально производить вручную с использованием простейших приспособлений. Гибка — основной технологический прием описываемого способа ковки.

Прессование подразумевает использование сжимающих устройств. Прессы также могут быть ручными и механизированными.

Чеканка — это прием, с помощью которого проводится нанесение рисунка на поверхность изделий. Орнамент создается давлением на металл специальными инструментами или станками. Чаще всего такой способ «рисования» используют для создания рисунков на меди, так как она более пластичный материал.

В холодной ковке, также, как и при любой металлообработке, используют приемы резки, рубки и других общих операций, применяемых для подготовки заготовки и окончательной доводки изделий.

Технология подразумевает применение специализированного оборудования, создающего необходимые условия для производства и обработки материалов.

Оборудование для холодной ковки


Для создания различных элементов холодной ковки применяется ручной и механизированный инструмент. Причем многие детали вполне реально изготовить на простейшем оборудовании, не требующем никакой автоматизации.

Чтобы начать массовое изготовление вещей без горячей кузнечной обработки, потребуется шесть основных приспособлений: гнутик, улитка, волна, твистер, фонарик и глобус. Для чего предназначены такие инструменты и что с их помощью можно сделать?

Гнутик

Такое приспособление служит основным инструментом при изгибании деталей. Особенность в том, что можно выбрать любой угол.

В отличие от горячей обработки, где требуется шаблон и опыт работы со специальной кузнечной вилкой, на гнутике вручную эта операция намного упрощается.

Конструкция состоит из гибочного штампа и эксцентрикового привода. В свою очередь шаблон для гибки состоит из закаленных роликов, которые смонтированы на прочной раме. Такой ручной станок может дополнительно оборудоваться различными приспособлениями. Гнутик может обрабатывать прокат в виде квадрата с размерами 12×12 мм или полосу толщиной до 3 мм.

Улитка


Это ручное приспособление применяют при создании спиралей и завитков. Название улитка прибор получил из-за своей основной составной части — кондуктора, имеющего витую форму. Завитки с проката соответствующего размера такой станок способен изготовить за один подход.

Как и гнутик, улитка вполне свободно обрабатывает основные, использующиеся в холодной ковке, виды проката — квадрат и пруток, сечением 10-12 мм, и полосу, толщиной 3-6 мм.

Основная рабочая часть (кондуктор) состоит из кулачка, располагающегося по центру, и двух дуг (малой и большой).

При создании небольших по размеру завитков дуги демонтируют, проводя гибку на кулачке. На фото показан один из вариантов исполнения такого ручного станка.

Волна


Приспособление, служащее для создания витых, повторяющихся узоров (довольно часто можно увидеть на оконных решетках). Основа устройства — два стальных диска, диаметром 140-150 мм, закрепленных болтами на рабочем столе. Часто можно встретить «управляемую волну» —  устройство с регулируемыми зазорами между дисками. Такая функция возможна за счет наличия крепежных отверстий на разном расстоянии одно от другого. Переставляя диск можно создать различный изгиб волны. Как выглядит гибочный станок такого класса показано на фото внизу.

Твистер


Твистер закручивает вокруг своей оси пруток или квадрат. Принцип устройства похож на вороток для горячей обработки.

Конструкция состоит из основы, на которой размещается вращающаяся головка, и ползунок, регулирующий длину изделия. Заготовку фиксируют между этими двумя частями и при помощи рукояток закручивают до требуемого предела.

Фонарик


Одно из самых сложных изделий из холодной ковки — так называемая корзинка. С первого взгляда — это сложное переплетение металлических гнутых прутков или квадратов. Для производства такой детали используется такое кузнечное оборудование для холодной обработки заготовок, как фонарик.

Техника работы оборудования схожа с твистером: на основе закреплена крутящаяся головка и ползунок. Однако, заготовка «наматывается» по спирали на вставку — вал.

В принципе, корзинку можно изготовить, используя специальную вставку на твистер, однако возможен брак, который получиться исправить, лишь нагрев металл в горне. Поэтому, лучше применять фонарик, который не позволит образовываться перекосам.

Глобус


Такой ручной инструмент для холодной ковки позволяет изгибать заготовку по дуге, загибая концы под востребованный угол, при этом получается объемное изделие. За что часто этот ручной станок называют объемником.

Основа устройства — шаблон в виде дуги и закаленные ролики, позволяющие двигаться ручному приводу. В зависимости от типа инструмента, он может работать с квадратным прокатом со сторонами 14×14 миллиметров, неширокой полосой до 25 мм, а также прутком.

Чаще всего глобус применяют для производства деталей «объемных» решеток, в которых отдельные элементы не лежат в одной плоскости с остальными.

С помощью этих простейших устройств, которые не требуют механизации, можно создавать настоящие произведения искусства, состоящие со всех отдельных декоративных элементов: волюты, завитков, корзинок и прочих.

Неплохим решением будет приобрести универсальный станок для холодной ковки, который позволяет совершать основные операции по металлообработке. Однако, стоимость такого оборудования будет доступна не всем мастерским.

При обустройстве мастерской можно приобрести готовое оборудование. Ручные станки для холодной ковки металла стоят относительно недорого, но можно сделать их самому.

Как сделать станки холодной ковки самостоятельно


Чтобы сделать приспособления для холодной ковки, потребуется наличие некоторого инструмента (сварочный аппарат, болгарка), а также поискать информацию об их изготовлении.

Существует множество чертежей станков для холодной ковки. Некоторые из них представлены на фото в этом разделе.

Самый простой вариант — сделать приспособление улитку для гибки металлопроката. Как ее изготовить самостоятельно, можно посмотреть на видео:

Также несложно собрать приспособление для скручивания заготовок — твистер. Главное подыскать материал и инструменты для работы.

Обзор на это приспособление показано в видео


Существуют и другие конструкции подобных устройств. Самодельные станки для холодной ковки не менее работоспособны по сравнению со своими покупными аналогами.

Для ковки холодным способом также потребуется и нагревательный инструмент, так как технология предусматривает частичный разогрев некоторых зон детали для более простого изгибания или скручивания. Нарезать металл проще с отрезным стационарным кругом. Но, за неимением его, можно воспользоваться болгаркой.

Еще один немаловажный инструмент в изготовлении изделий холодным способом — шлифовальные машины. Ведь отдельные элементы декора потребуют зачистки и сглаживания поверхностей. Для этого подойдут либо ручные ленточные шлифовальные машины, либо стационарный гриндер.

Наличие различных станков для холодной ковки металла значительно ускоряет процесс производства элементов, особенно, если требуется их массовый выпуск.

Если у Вас есть опыт изготовления станков для холодной металлообработки, поделитесь им в комментариях к материалу статьи. Насколько сложно изготовить такое оборудование самостоятельно и какая функциональность такого ручного оборудования? Примите участие в обсуждениях и оставьте свои дополнения к этой статье.

Что такое холодное формование? (с изображением)

Холодная штамповка - это производственный процесс, при котором металл обрабатывается при комнатной температуре для создания компонентов и готовой продукции. Он может быть менее дорогим и более эффективным, чем другие методы производства, и используется для изготовления различных товаров, включая крепеж, автомобильные детали и строительные материалы. Производители могут производить регулярные партии специальных материалов холодной штамповки, а также изделия на заказ по запросу своих клиентов. Стоимость производства может зависеть от спецификаций проекта и уровня знакомства производителя с аналогичными компонентами.

Листовой металл можно формовать путем холодной штамповки.

В этом процессе используются несколько штампов и штампов для работы с металлом при комнатной температуре. Изделие можно пройти через несколько этапов, чтобы получить законченную форму. Металлы сжимают в формы, а также штампуют для создания определенных форм, таких как винты с резьбой с выпуклой головкой, чтобы винт оставался на месте, или обработанные листы для обшивки компонентов автомобиля.

С помощью этой техники производители могут обрабатывать самые разные металлы. Они оценивают технические характеристики проекта, чтобы определить, какой металл использовать. Необходимо учитывать особые свойства, включая точку, в которой металл может стать хрупким или начать разрушение, поскольку это может быть важно в процессе холодной штамповки или в готовом продукте.Цель холодной штамповки - заставить металл течь и удерживать новую форму, а не выталкивать металл за точку разрушения, чтобы получить деталь, которая может выйти из строя в результате трещин и усталости.

Готовые детали, изготовленные с помощью этого процесса, можно отполировать или обработать другим способом для придания отделки, придания блеска и удаления неровностей.Как только деталь будет полностью готова, контролер качества может проверить ее, чтобы убедиться, что она пригодна для использования и соответствует спецификациям. Автоматический контроль качества может делать это с помощью камер и алгоритмов, которые могут искать конкретные проблемы и извлекать детали для более тщательного осмотра, если они кажутся дефектными. Установки холодной штамповки используют ряд мер, например автоматизацию процессов контроля, для контроля качества и ограничения отходов.

Продукция по индивидуальному заказу может стать дорогостоящей, потому что для выполнения заказа фирме может потребоваться изготовление специальных штампов и пуансонов, а также других компонентов, таких как ролики.Компании, которым нужны нестандартные компоненты для конкретного проекта, могут потребовать, чтобы производственные компоненты были сохранены для будущих запусков. Это будет дешевле, потому что инструменты для холодной штамповки уже настроены, и производителю не нужно начинать с нуля.

.

Сравнение холодной штамповки и горячей штамповки металлических деталей

Jones Metal Products с 1923 года уделяет большое внимание разработке и качеству деталей. Мы считаем, что для клиентов важно понимать различные процессы формования металлов, чтобы помочь им сделать лучший выбор поставщика. Хотя мы не оказываем услуги горячей штамповки в компании Jones Metal Products, мы стараемся быть в курсе других процессов в нашей отрасли. И горячая, и холодная штамповка придают металлу окончательную форму, но не каждый металл может быть получен любым из этих способов.Сегодня мы подробнее рассмотрим разницу между горячей и холодной штамповкой.

Холодное формование

Во время холодной штамповки металлическому элементу придается форма, близкая к комнатной температуре. Он может нагреваться на несколько градусов, но в целом металл можно нагревать только слегка. Компания Jones Metal Products имеет богатый опыт холодной штамповки, как традиционной штамповки, так и гидроформовки.

Наш метод штамповки включает штамповочный инструмент с внутренней и внешней резьбой; металл зажимается между двумя матрицами до тех пор, пока он не примет желаемую форму.Эти штампы относительно дороги в изготовлении, но имеют длительный срок службы. Наши машины могут наносить до 40 ударов в минуту и ​​более. Такой ремонт позволяет повысить эффективность и рентабельность при больших объемах производства.

При гидроформовке, более медленном методе формования, используется только один штамп. Резиновая диафрагма и изнашиваемая накладка прижимаются к матрице в формовочной камере. Поскольку для формирования этих деталей используется давление жидкости, контакт металла с металлом меньше; Это сокращает количество необходимых отделочных операций, что экономит время и деньги.Высококачественная нержавеющая сталь и титан могут быть легко подвергнуты холодной формовке с помощью гидроформовки, что обеспечивает экономию средств по сравнению с другими методами.

Горячее формование

Пресс для горячей штамповки похож на печь, в которой находится штамп, который помещается в коробку. Духовку необходимо нагреть до 2000 градусов, что может занять около часа, чтобы ударить по матрице. Затем материал зажимается между охватываемой и охватывающей частями матрицы. После первого прессования деталь охлаждается. Горячая штамповка производит около двух единиц в час, что делает его идеальным для небольших, детальных заказов из материалов, которые не могут быть подвергнуты холодной штамповке.Например, поскольку титан марки 5 6Al-4V нельзя подвергать холодной деформации, альтернативой является горячее формование.

Найдите правильный процесс формования для вашего проекта

Наши клиенты, которые используют холодную штамповку как альтернативу горячей штамповке, говорят нам, что детализация, более короткие сроки и более низкие затраты являются достаточно значительными, чтобы сделать холодную штамповку своим предпочтительным методом штамповки. Мы хотим помочь вам добиться большего; пришлите нам чертеж своей детали или позвоните по телефону 888-868-6535, чтобы поговорить с одним из наших экспертов.

.

Что такое холодная обработка? (с иллюстрациями)

Холодная обработка - это тип обработки металла, при котором металл подвергается механической нагрузке, достаточной для того, чтобы вызвать пластическую деформацию, постоянное изменение кристаллической структуры металла. Он получил свое название, потому что это делается при температурах ниже точки рекристаллизации металла и изменяет структуру металла за счет механического напряжения, а не тепла. Этот метод увеличивает прочность и твердость металла при одновременном снижении его пластичности. В современной металлообрабатывающей промышленности используется ряд различных процессов, которые применяются для обработки таких материалов, как сталь, алюминий и медь.

Термическая обработка обычно не так рентабельна, как холодная обработка.

Этот тип металлообработки позволяет упрочнять материал за счет процесса, называемого наклепом или деформационным упрочнением. Когда механическое напряжение на металл становится достаточно высоким, это вызывает постоянные кристаллографические дефекты, называемые дислокациями, в кристаллической структуре атомов металла.По мере увеличения количества дислокаций становится все труднее формироваться новым или существующим дефектам проходить через кристаллическую структуру, в результате чего металл становится более устойчивым к дальнейшей деформации. Это увеличивает его предел текучести и позволяет ему выдерживать большее напряжение, но это также означает, что металл становится менее пластичным и что, если металл подвергается слишком большому напряжению, он будет разрушаться, а не изгибаться.

Металл, прошедший холодную обработку, обладает высокой устойчивостью к деформации.

Холодная обработка часто более рентабельна, чем обработка металла посредством термической обработки, особенно при крупносерийном производстве, поскольку она дает сопоставимые улучшения прочности при более эффективном использовании материалов и меньшем количестве чистовой обработки. Однако высокие начальные капитальные затраты на этот процесс делают его менее рентабельным, чем термообработка в меньших масштабах.Более низкая пластичность холоднодеформированного металла также снижает его эффективность в некоторых областях применения. Его более высокое сопротивление деформации делает его менее способным поддаваться силам, которым металл недостаточно прочен, чтобы сопротивляться, и поэтому, если металл подвергается слишком большому напряжению, он может сломаться, а не согнуться. Некоторое производство металла использует оба метода на разных этапах производственного процесса, чтобы придать металлу желаемые качества.

Есть несколько различных методов, которые можно использовать для холодной обработки.Самый распространенный вид - холодная прокатка, при которой обрабатываемый металл продавливается через узкие зазоры между вращающимися металлическими валками. Движение валков сжимает материал, вызывая деформацию при перемещении его через зазор. Другой метод - холодная ковка, при которой металлу придают форму путем вдавливания его в матрицу с помощью пресса или молотка.

Ковш из холоднодеформированной стали..

Карточки по основам обработки металлов давлением

Срок
В чем разница между процессами объемной деформации и процессами листового металла?
Определение
При объемной деформации изменения формы значительны, а рабочие детали имеют низкое отношение площади к объему. В процессах обработки листового металла отношение площади к объему высокое.
Срок действия
Экструзия - это основной процесс формования.Опишите это.
Определение
Экструзия - это процесс сжатия, в котором рабочий материал вынужден проходить через отверстие фильеры, тем самым вынуждая его поперечное сечение принимать профиль отверстия
Условие
Как повышение температуры влияет на параметры в уравнении кривой потока?
Определение
Повышение температуры снижает как K, так и n в уравнении кривой потока
Условие
Укажите некоторые преимущества холодной обработки по сравнению с теплой и горячей обработкой.
Определение
Преимущества холодной обработки: (1) лучшая точность; (2) лучшая обработка поверхности; (3) повышенная прочность за счет наклепа; (4) возможные направленные свойства из-за потока зерна; и (5) не требуется обогрев работы
Срок
Что такое изотермическое формование?
Определение
Операция изотермической формовки выполняется таким образом, чтобы исключить охлаждение поверхности и температурные градиенты в рабочей части.Это достигается путем предварительного нагрева формующих инструментов
Условие
Опишите влияние скорости деформации при формовании металла
Определение
Увеличение скорости деформации ведет к увеличению сопротивления деформации. Эта тенденция особенно заметна при горячей штамповке.
Срок
Почему трение вообще нежелательно при операциях обработки металлов давлением?
Определение
Причины, по которым трение нежелательно при обработке металлов давлением, включают следующее: (1) оно препятствует течению металла во время деформации, вызывая остаточные напряжения и дефекты изделия; (2) увеличивает требуемые силы и мощность; и (3) увеличивает износ инструмента
.

Смотрите также