Станки для холодной ковки — разновидности и применение

По распространенному выражению «холодная ковка» (от англ. cool forging) к оборудованию, предназначенному для выполнения подобных процессов пластического деформирования, относят приспособления, на которых делаются такие операции как объемная гибка, скручивание, плющение и т.п. Особенно часто это необходимо в работах по изготовлению элементов художественной ковки металла — спиралей, волют, улиток, вензелей и пр., не требующих в последующем соединения между собой.

Проектирование станка для холодной ковки

Разрабатывать станки лучше всего самостоятельно. Так вы сможете сами определиться с размером и материалами. Исходными данными для проектирования, являются:

1. Максимальная площадь сечения исходных заготовок (обрабатывать стальной пруток с размерами сечения более 12 — 16 мм вручную весьма затруднительно).
2. Технические возможности — чтобы самому сделать основные детали требующегося оборудования.
3. Перечень операций объемной штамповки — гибочных, осадки, высадки — которые должны выполняться для последующей художественной обработки металла.
4. Степень сложности инструмента и приспособлений, которые позволят сделать необходимый станок для холодной ковки универсальным.
5. Потребность в приводе (ручной станок холодной ковки сделать проще, чем с электрическим приводом).

Чтобы самому выполнять большинство операций по созданию необходимого оборудования, в чертежах нужно предусмотреть возможно больший процент заготовок и узлов, для которых потребуется нормализованный металлопрокат — швеллер, уголок, толстая полоса и т.д.

Виды самодельного оборудования

Сделать полностью унифицированный станок холодной ковки собственноручно довольно сложно. Однако можно предусмотреть в чертежах наличие взаимозаменяемых узлов, крепление которых будет производиться на общем рамном основании. К числу самых востребованных инструментов относятся:

• Твистер — приспособление, выполняющее спиральное закручивание части стального стержня по направлению его продольной оси.
• Гнутик — приспособление, производящее гибку заготовок из профильного металлопроката на требуемый угол (в том числе выполнение пространственных гибочных элементов на металле).
• Улитка — узел, осуществляющий спиральное закручивание части заготовки с постоянно уменьшающимся радиусом.
• Шаблон — инструмент, с помощью которого на станке холодной ковки производится изготовление окружности нужного диаметра из прутка.
• Керн — инструмент для нанесения на металле объёмных тиснений, а также штампованных оттисков на плоской поверхности.

Комплект такого оборудования фактически обеспечивает возможность выполнения самому большинства работ по объемному деформированию сталей и цветных сплавов с помощью станков холодной ковки.

Возможности станка с ручным приводом позволяют производить объемное деформирование в основном высокопластичных металлов и сплавов — низкоуглеродистой стали, некоторых марок латуни, меди, алюминия. Из таких элементов можно делать детали кованых перил, ограждений, подставок, беседок.

Этапы проектирования станка холодной ковки и подготовка

Чтобы изготовить станок холодной ковки, понадобятся следующие чертежи:

• Чертеж рамного основания станины под установку агрегата;
• Сборочные чертежи каждого из приспособлений;
• Чертежи сменных деталей станка.

В качестве рабочего инструмента и исходных материалов для изготовления потребуются:

• Толстолистовая сталь (или полоса) из среднеуглеродистой стали марки не ниже 35.
• Толстостенная труба квадратного поперечного сечения.
• Переносной отрезной станок или шлиф машинка.
• Инструмент для работы с крепёжными деталями (гайковёрт, пассатижи).
• Бытовой сварочный аппарат.
• Фрезер.
• Ручной гибочный агрегат.
• Мерительный и разметочный инструмент (угольник, штангенциркуль, нутромер).

Перед началом производства отдельных элементов станка полезно выполнить все действия на чертеже, изобразив все основные перемещения отдельных узлов и деталей, из которых состоит станок холодной ковки. Особенно полезно сделать это перед сборкой сменного рабочего инструмента (под улитку, керн, гнутик). Стоит продумать возможность использования стандартных узлов: слесарных тисков, либо суппорта от небольшого списанного токарного устройства.

Для обеспечения высокого качества готовых изделий параметры шероховатости инструмента должны быть на один квалитет выше, чем изделий, изготавливаемых на нём. После производства сварочных операций, отрезки и пр. рабочие финишные поверхности нужно тщательно прошлифовать. Когда все требуемые составные части станка холодной ковки изготовлены, рабочие сменные инструменты полезно термически обработать. Закалка до твердости 40-45 HRC значительно увеличит срок службы используемых приспособлений. Стоит отметить, что после закалки изделия несколько коробятся и нуждаются в последующей правке. Впрочем, закалочные и отпускные переходы лучше заказывать в специализированных фирмах, имеющих все необходимое оборудование.

Как изготовить и сделать сборку отдельных узлов станка и инструменты?

В качестве примера приводится пошаговая инструкция для получения приспособления «Твистер», предназначенного для одноосного продольного скручивания стальной заготовки из прутка квадратного поперечного сечения. Аналогичным образом, и в той же последовательности будут выполняться операции и в других частях станка холодной ковки – улитки, керна, шаблона, гнутика и т.д.

Опорной заготовкой под данное приспособление принимается двутавр или швеллер с толстыми полками. К нему сваркой крепится широкая толстолистовая полоса, к которой можно присоединить слесарные тиски. В них будет зажиматься неподвижная часть закручиваемого прутка. Тиски следует закрепить особенно надёжно. Это будет удобно сделать с помощью минимум четырех болтов диаметром М16 и более. Для увеличения площади зажима прутка к губкам тисков можно приваривать рифлёные пластины из толстолистовой стали. С противоположного конца двутавра устанавливаются направляющие ролики, на которых можно закрепить зажимной узел для подвижной части обрабатываемой заготовки. Его можно изготовить из стальной втулки, по которой необходимо предусмотреть расположенные под углом 120° три отверстия для зажимных болтов диаметром на 2-3 мм меньшим, чем сторона квадрата скручиваемого элемента. Болты должны быть закаленными, из качественной стали, и иметь плоский торец. Оба зажимных устройства должны быть расположены соосно. Это проверяется при помощи уровня, слесарного угольника, штангенциркуля.

Далее изготавливается ручка для проворачивания подвижной части зажима. Рычаг под неё нужно делать как можно длиннее, чтобы снизит прикладываемое усилие. В то же время длина рычага должна быть удобной для пользователя. Саму рукоятку лучше подобрать из стандартных, причём желательно с резиновой втулкой, чтобы исключить вероятные проскальзывания руки оператора при выполнении на нём соответствующего перехода пластической деформации.

После сборки станка его проверяют на надёжность перемещения подвижных элементов и на точность производства операций для пластического деформирования металла. После этого можно сделать окончательное крепление устройства на опорную раму.