Ковка железа

Ковка | это... Что такое 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.

Различают:

• ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)
• ручная ковка
• штамповка.

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.

Основные операции ковки

• осадка
• высадка
• протяжка
• обкатка
• раскатка
• прошивка и др.

Ковка железа и стали по технологии конца XIX в

Данные в этой статье приведены по состоянию на конец XIX века (требуется перевод в современные единицы измерения). Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

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

• обжимка криц — ковка, при которой происходит уплотнение и сварка частиц, а также выделение шлаков из тестообразной железной массы (крицы) (см. Кричный передел).
• сварка — ковка, при которой сращиваются пакеты, состоящие из отдельных кусков нагретых до вара (см. Сваривание).
• обыкновенная ковка — уплотнение и придание желаемых форм предмету.

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

Инструменты

• наковальня
• молот
  • ручные молоты (небольшие), которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает предмет.
  • механические молоты. Важный элемент механического молота – наковальня, или нижний боек, на который кладётся предмет.
• кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладёт на наковальне и поворачивает предмет во время ударов молота.
• подъёмные краны по обеим сторонам механического молота. Они служат для посадки болванки в печь, переноса под молот и поворачивания её во время ковки. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит державка, состоящая из прочного, длинного стержня, имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

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:

• мягкая сталь переносит ковку даже при сварочном жаре, около 1300° С.
• твёрдую инструментальную сталь выше 1000° С ковать уже опасно.
• для средних сортов стали температура 1000° С совершенно достаточна для ковки и вполне надёжна.

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

Стальная болванка — это не одно сплошное однородное тело. Она переполнена внутри раковинами и пустотами различной формы и величины. Поэтому сразу после выдачи болванки из печи их уплотняют — ударами молотка обковывают болванку кругом, начиная от середины к нижнему концу болванки, затем к верхнему , прибыльному. Это называется «обжимкой болванки». Образовавшаяся во время нагрева окалина на поверхности болванки частью сама отваливается при обжимке, частью отбивается ломиками и счищается метлой. Поэтому болванка отливается значительно большего размера и веса по сравнению с задуманным предметом. Отношение площади поперечного сечения болванки к площади готового изделия принимали раньше от 6 до 10. Теперь, при более плотных отливках, довольствуются отношением от 3 до 4.

Заготовка

Ковка заготовки на заводе Borsig, 1954 год

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.

• Заготовка сплошных цилиндров.

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:

	До ковки	После ковки
Упр. сопротивление на кв. мм	24,1 кг	11,5 кг
Абсол. сопротивление на кв. мм	45,0 кг	59,8 кг
Удлинение	8 %	5 %

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.

В настоящее время для ковки стальных болванок стали применять гидравлические прессы, называемые пресс-молотами или жомами. Отлагая описания устройства и действия разных систем жомов, о чём будет подробно сказано в статье Пресс-молот, представителем которых есть ковальный пресс Витворта (см. Витвортов жом), сравним только в общих чертах действие парового молота и жома на болванку. Мгновенный удар молота, с громадной вначале живой силой и с полнейшей потерей в конце своего действия, распространяясь по верхней плоскости болванки, переходит по реакции и на нижнюю, соприкасающуюся с наковальней; промежуточные же слои, исполняя только передаточную роль, перемещаются, а вместе с тем и уплотняются гораздо меньше. Жом, с момента соприкосновения бойков с болванкой, своим растущим от 0 до 3 тонн давлением передаёт его, во все время нажимания, одинаково всем слоям металла. Расползанию наружных слоев металла, в плоскости нормальной к направлению давления, мешает трение о поверхности бойков, и вследствие этого, во время давления жома, главным образом перемещаются частицы внутренних слоев, которые уплотняются больше наружных, то есть жом производит действие обратное молоту. Это, впрочем, может быть устранено применением более узких бойков. Предположение лучших качеств металла, откованного под жомом, чем под молотом, пока ещё не оправдывается, тем более, что качество плотного металла зависит, главным образом, от температуры нагрева болванки, от температуры, при которой была остановлена ковка и от условий, при которых остывала болванка. Жом имеет большое преимущество перед молотом в экономическом отношении, так как он ускоряет К. в несколько раз в сравнении с молотом. Однако, надо заметить, что силой жома чересчур нельзя злоупотреблять. Очень большой сразу нажим делает на поверхности складки и наплывы металла, а при недостаточном нагреве возможны надрывы и трещины в сердцевине болванки. Подобным образом, как при К. под молотом, лучше довольствоваться и здесь небольшими нажимами и стараться поскорее пройти всю нагретую часть болванки. Если наклёпка, то есть К. при сравнительно низкой температуре под молотом, имеет дурное влияние на качество металла, вследствие образования внутренних натяжений, то тем более при К. под жомом она не должна быть допускаема. Кроме того, надо стараться по возможности хорошо прогревать центральные слои болванки, которые претерпевают самую большую работу при давлении жома. Потеря или угар металла, вследствие образования окалины, зависит от степени и продолжительности нагрева, от величины болванки и от количества повторительных нагревов. Для первого нагрева, в зависимости от диаметра, угар составляет от 1½ до 3 %, для каждого последующего подогрева болванка теряет по весу около 1 %.

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

Художественная ковка - это изготовление методом обработки металлов, который имеет общее название ковка, любых кованых изделий, любого предназначения, имеющих в обязательном порядке свойства художественного произведения. Близкое к такой формулировке пояснение можно встретить в Словарь по общественным наукам. Глоссарий.ру и других современных словарях.

Образцы художественной ковки

Изготовление кованых изделий

Основная статья: Кованные изделия

Ковка может быть горячей и холодной.

Горячая ковка создаётся методом нагревания металла и придания ему нужной формы.

В то же время холодная ковка создается без нагрева металла. При помощи сгиба либо вручную, либо на специальном станке, также в создании узора участвует болгарка (обрезание концов квадратного либо круглого прута), и сварочный аппарат, который собирает детали узора вместе.

История ковки

Ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла:

• холодная, затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте — 4-3 тыс. до н. э.
• холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки — до XVI в. н. э.

Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото. Кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, их искусство окружалось легендами и суевериями.

В Средние века кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались ручное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали.

В XIX в. ручная художественная ковка была вытеснена штамповкой и литьём, интерес к ней возродился в XX в. (работы Ф. Кюна в ГДР, И. С. Ефимова, В. П. Смирнова в СССР; оформление общественных интерьеров в Таллине, Каунасе и др.).

С наступлением эпохи персональных компьютеров производство сложных и уникальных кованых изделий, как правило, сопровождается компьютерным трёхмерным имитационным моделированием. Эта точная и относительно быстрая технология позволяет накопить все необходимые знания, оборудование и полуфабрикаты для будущего кованого изделия до начала производства^{[источник не указан 195 дней]}. Компьютерное 3D моделирование теперь не редкость даже для небольших компаний^{[источник не указан 195 дней]}.

Известные памятники художественной ковки

кованые фонари, ограды, решётки, ворота следующих дворцовых и городских ансамблей:

Центры кузнечного ремесла

Исследователи технологии ковки

• П. П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов
• Д. К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки
• советские учёные Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др.

Литература

Ссылки

Ковка | это... Что такое 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.

Различают:

• ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)
• ручная ковка
• штамповка.

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.

Основные операции ковки

• осадка
• высадка
• протяжка
• обкатка
• раскатка
• прошивка и др.

Ковка железа и стали по технологии конца XIX в

Данные в этой статье приведены по состоянию на конец XIX века (требуется перевод в современные единицы измерения). Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

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

• обжимка криц — ковка, при которой происходит уплотнение и сварка частиц, а также выделение шлаков из тестообразной железной массы (крицы) (см. Кричный передел).
• сварка — ковка, при которой сращиваются пакеты, состоящие из отдельных кусков нагретых до вара (см. Сваривание).
• обыкновенная ковка — уплотнение и придание желаемых форм предмету.

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

Инструменты

• наковальня
• молот
  • ручные молоты (небольшие), которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает предмет.
  • механические молоты. Важный элемент механического молота – наковальня, или нижний боек, на который кладётся предмет.
• кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладёт на наковальне и поворачивает предмет во время ударов молота.
• подъёмные краны по обеим сторонам механического молота. Они служат для посадки болванки в печь, переноса под молот и поворачивания её во время ковки. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит державка, состоящая из прочного, длинного стержня, имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

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:

• мягкая сталь переносит ковку даже при сварочном жаре, около 1300° С.
• твёрдую инструментальную сталь выше 1000° С ковать уже опасно.
• для средних сортов стали температура 1000° С совершенно достаточна для ковки и вполне надёжна.

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

Стальная болванка — это не одно сплошное однородное тело. Она переполнена внутри раковинами и пустотами различной формы и величины. Поэтому сразу после выдачи болванки из печи их уплотняют — ударами молотка обковывают болванку кругом, начиная от середины к нижнему концу болванки, затем к верхнему , прибыльному. Это называется «обжимкой болванки». Образовавшаяся во время нагрева окалина на поверхности болванки частью сама отваливается при обжимке, частью отбивается ломиками и счищается метлой. Поэтому болванка отливается значительно большего размера и веса по сравнению с задуманным предметом. Отношение площади поперечного сечения болванки к площади готового изделия принимали раньше от 6 до 10. Теперь, при более плотных отливках, довольствуются отношением от 3 до 4.

Заготовка

Ковка заготовки на заводе Borsig, 1954 год

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.

• Заготовка сплошных цилиндров.

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:

	До ковки	После ковки
Упр. сопротивление на кв. мм	24,1 кг	11,5 кг
Абсол. сопротивление на кв. мм	45,0 кг	59,8 кг
Удлинение	8 %	5 %

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.

В настоящее время для ковки стальных болванок стали применять гидравлические прессы, называемые пресс-молотами или жомами. Отлагая описания устройства и действия разных систем жомов, о чём будет подробно сказано в статье Пресс-молот, представителем которых есть ковальный пресс Витворта (см. Витвортов жом), сравним только в общих чертах действие парового молота и жома на болванку. Мгновенный удар молота, с громадной вначале живой силой и с полнейшей потерей в конце своего действия, распространяясь по верхней плоскости болванки, переходит по реакции и на нижнюю, соприкасающуюся с наковальней; промежуточные же слои, исполняя только передаточную роль, перемещаются, а вместе с тем и уплотняются гораздо меньше. Жом, с момента соприкосновения бойков с болванкой, своим растущим от 0 до 3 тонн давлением передаёт его, во все время нажимания, одинаково всем слоям металла. Расползанию наружных слоев металла, в плоскости нормальной к направлению давления, мешает трение о поверхности бойков, и вследствие этого, во время давления жома, главным образом перемещаются частицы внутренних слоев, которые уплотняются больше наружных, то есть жом производит действие обратное молоту. Это, впрочем, может быть устранено применением более узких бойков. Предположение лучших качеств металла, откованного под жомом, чем под молотом, пока ещё не оправдывается, тем более, что качество плотного металла зависит, главным образом, от температуры нагрева болванки, от температуры, при которой была остановлена ковка и от условий, при которых остывала болванка. Жом имеет большое преимущество перед молотом в экономическом отношении, так как он ускоряет К. в несколько раз в сравнении с молотом. Однако, надо заметить, что силой жома чересчур нельзя злоупотреблять. Очень большой сразу нажим делает на поверхности складки и наплывы металла, а при недостаточном нагреве возможны надрывы и трещины в сердцевине болванки. Подобным образом, как при К. под молотом, лучше довольствоваться и здесь небольшими нажимами и стараться поскорее пройти всю нагретую часть болванки. Если наклёпка, то есть К. при сравнительно низкой температуре под молотом, имеет дурное влияние на качество металла, вследствие образования внутренних натяжений, то тем более при К. под жомом она не должна быть допускаема. Кроме того, надо стараться по возможности хорошо прогревать центральные слои болванки, которые претерпевают самую большую работу при давлении жома. Потеря или угар металла, вследствие образования окалины, зависит от степени и продолжительности нагрева, от величины болванки и от количества повторительных нагревов. Для первого нагрева, в зависимости от диаметра, угар составляет от 1½ до 3 %, для каждого последующего подогрева болванка теряет по весу около 1 %.

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

Художественная ковка - это изготовление методом обработки металлов, который имеет общее название ковка, любых кованых изделий, любого предназначения, имеющих в обязательном порядке свойства художественного произведения. Близкое к такой формулировке пояснение можно встретить в Словарь по общественным наукам. Глоссарий.ру и других современных словарях.

Образцы художественной ковки

Изготовление кованых изделий

Основная статья: Кованные изделия

Ковка может быть горячей и холодной.

Горячая ковка создаётся методом нагревания металла и придания ему нужной формы.

В то же время холодная ковка создается без нагрева металла. При помощи сгиба либо вручную, либо на специальном станке, также в создании узора участвует болгарка (обрезание концов квадратного либо круглого прута), и сварочный аппарат, который собирает детали узора вместе.

История ковки

Ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла:

• холодная, затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте — 4-3 тыс. до н. э.
• холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки — до XVI в. н. э.

Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото. Кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, их искусство окружалось легендами и суевериями.

В Средние века кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались ручное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали.

В XIX в. ручная художественная ковка была вытеснена штамповкой и литьём, интерес к ней возродился в XX в. (работы Ф. Кюна в ГДР, И. С. Ефимова, В. П. Смирнова в СССР; оформление общественных интерьеров в Таллине, Каунасе и др.).

С наступлением эпохи персональных компьютеров производство сложных и уникальных кованых изделий, как правило, сопровождается компьютерным трёхмерным имитационным моделированием. Эта точная и относительно быстрая технология позволяет накопить все необходимые знания, оборудование и полуфабрикаты для будущего кованого изделия до начала производства^{[источник не указан 195 дней]}. Компьютерное 3D моделирование теперь не редкость даже для небольших компаний^{[источник не указан 195 дней]}.

Известные памятники художественной ковки

кованые фонари, ограды, решётки, ворота следующих дворцовых и городских ансамблей:

Центры кузнечного ремесла

Исследователи технологии ковки

• П. П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов
• Д. К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки
• советские учёные Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др.

Литература

Ссылки

Ковка | это... Что такое 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.

Различают:

• ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)
• ручная ковка
• штамповка.

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.

Основные операции ковки

• осадка
• высадка
• протяжка
• обкатка
• раскатка
• прошивка и др.

Ковка железа и стали по технологии конца XIX в

Данные в этой статье приведены по состоянию на конец XIX века (требуется перевод в современные единицы измерения). Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

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

• обжимка криц — ковка, при которой происходит уплотнение и сварка частиц, а также выделение шлаков из тестообразной железной массы (крицы) (см. Кричный передел).
• сварка — ковка, при которой сращиваются пакеты, состоящие из отдельных кусков нагретых до вара (см. Сваривание).
• обыкновенная ковка — уплотнение и придание желаемых форм предмету.

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

Инструменты

• наковальня
• молот
  • ручные молоты (небольшие), которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает предмет.
  • механические молоты. Важный элемент механического молота – наковальня, или нижний боек, на который кладётся предмет.
• кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладёт на наковальне и поворачивает предмет во время ударов молота.
• подъёмные краны по обеим сторонам механического молота. Они служат для посадки болванки в печь, переноса под молот и поворачивания её во время ковки. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит державка, состоящая из прочного, длинного стержня, имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

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:

• мягкая сталь переносит ковку даже при сварочном жаре, около 1300° С.
• твёрдую инструментальную сталь выше 1000° С ковать уже опасно.
• для средних сортов стали температура 1000° С совершенно достаточна для ковки и вполне надёжна.

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

Стальная болванка — это не одно сплошное однородное тело. Она переполнена внутри раковинами и пустотами различной формы и величины. Поэтому сразу после выдачи болванки из печи их уплотняют — ударами молотка обковывают болванку кругом, начиная от середины к нижнему концу болванки, затем к верхнему , прибыльному. Это называется «обжимкой болванки». Образовавшаяся во время нагрева окалина на поверхности болванки частью сама отваливается при обжимке, частью отбивается ломиками и счищается метлой. Поэтому болванка отливается значительно большего размера и веса по сравнению с задуманным предметом. Отношение площади поперечного сечения болванки к площади готового изделия принимали раньше от 6 до 10. Теперь, при более плотных отливках, довольствуются отношением от 3 до 4.

Заготовка

Ковка заготовки на заводе Borsig, 1954 год

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.

• Заготовка сплошных цилиндров.

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:

	До ковки	После ковки
Упр. сопротивление на кв. мм	24,1 кг	11,5 кг
Абсол. сопротивление на кв. мм	45,0 кг	59,8 кг
Удлинение	8 %	5 %

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.

В настоящее время для ковки стальных болванок стали применять гидравлические прессы, называемые пресс-молотами или жомами. Отлагая описания устройства и действия разных систем жомов, о чём будет подробно сказано в статье Пресс-молот, представителем которых есть ковальный пресс Витворта (см. Витвортов жом), сравним только в общих чертах действие парового молота и жома на болванку. Мгновенный удар молота, с громадной вначале живой силой и с полнейшей потерей в конце своего действия, распространяясь по верхней плоскости болванки, переходит по реакции и на нижнюю, соприкасающуюся с наковальней; промежуточные же слои, исполняя только передаточную роль, перемещаются, а вместе с тем и уплотняются гораздо меньше. Жом, с момента соприкосновения бойков с болванкой, своим растущим от 0 до 3 тонн давлением передаёт его, во все время нажимания, одинаково всем слоям металла. Расползанию наружных слоев металла, в плоскости нормальной к направлению давления, мешает трение о поверхности бойков, и вследствие этого, во время давления жома, главным образом перемещаются частицы внутренних слоев, которые уплотняются больше наружных, то есть жом производит действие обратное молоту. Это, впрочем, может быть устранено применением более узких бойков. Предположение лучших качеств металла, откованного под жомом, чем под молотом, пока ещё не оправдывается, тем более, что качество плотного металла зависит, главным образом, от температуры нагрева болванки, от температуры, при которой была остановлена ковка и от условий, при которых остывала болванка. Жом имеет большое преимущество перед молотом в экономическом отношении, так как он ускоряет К. в несколько раз в сравнении с молотом. Однако, надо заметить, что силой жома чересчур нельзя злоупотреблять. Очень большой сразу нажим делает на поверхности складки и наплывы металла, а при недостаточном нагреве возможны надрывы и трещины в сердцевине болванки. Подобным образом, как при К. под молотом, лучше довольствоваться и здесь небольшими нажимами и стараться поскорее пройти всю нагретую часть болванки. Если наклёпка, то есть К. при сравнительно низкой температуре под молотом, имеет дурное влияние на качество металла, вследствие образования внутренних натяжений, то тем более при К. под жомом она не должна быть допускаема. Кроме того, надо стараться по возможности хорошо прогревать центральные слои болванки, которые претерпевают самую большую работу при давлении жома. Потеря или угар металла, вследствие образования окалины, зависит от степени и продолжительности нагрева, от величины болванки и от количества повторительных нагревов. Для первого нагрева, в зависимости от диаметра, угар составляет от 1½ до 3 %, для каждого последующего подогрева болванка теряет по весу около 1 %.

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

Художественная ковка - это изготовление методом обработки металлов, который имеет общее название ковка, любых кованых изделий, любого предназначения, имеющих в обязательном порядке свойства художественного произведения. Близкое к такой формулировке пояснение можно встретить в Словарь по общественным наукам. Глоссарий.ру и других современных словарях.

Образцы художественной ковки

Изготовление кованых изделий

Основная статья: Кованные изделия

Ковка может быть горячей и холодной.

Горячая ковка создаётся методом нагревания металла и придания ему нужной формы.

В то же время холодная ковка создается без нагрева металла. При помощи сгиба либо вручную, либо на специальном станке, также в создании узора участвует болгарка (обрезание концов квадратного либо круглого прута), и сварочный аппарат, который собирает детали узора вместе.

История ковки

Ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла:

• холодная, затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте — 4-3 тыс. до н. э.
• холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки — до XVI в. н. э.

Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото. Кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, их искусство окружалось легендами и суевериями.

В Средние века кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались ручное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали.

В XIX в. ручная художественная ковка была вытеснена штамповкой и литьём, интерес к ней возродился в XX в. (работы Ф. Кюна в ГДР, И. С. Ефимова, В. П. Смирнова в СССР; оформление общественных интерьеров в Таллине, Каунасе и др.).

С наступлением эпохи персональных компьютеров производство сложных и уникальных кованых изделий, как правило, сопровождается компьютерным трёхмерным имитационным моделированием. Эта точная и относительно быстрая технология позволяет накопить все необходимые знания, оборудование и полуфабрикаты для будущего кованого изделия до начала производства^{[источник не указан 195 дней]}. Компьютерное 3D моделирование теперь не редкость даже для небольших компаний^{[источник не указан 195 дней]}.

Известные памятники художественной ковки

кованые фонари, ограды, решётки, ворота следующих дворцовых и городских ансамблей:

Центры кузнечного ремесла

Исследователи технологии ковки

• П. П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов
• Д. К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки
• советские учёные Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др.

Литература

Ссылки

Ковка | это... Что такое 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.

Различают:

• ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)
• ручная ковка
• штамповка.

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.

Основные операции ковки

• осадка
• высадка
• протяжка
• обкатка
• раскатка
• прошивка и др.

Ковка железа и стали по технологии конца XIX в

Данные в этой статье приведены по состоянию на конец XIX века (требуется перевод в современные единицы измерения). Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

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

• обжимка криц — ковка, при которой происходит уплотнение и сварка частиц, а также выделение шлаков из тестообразной железной массы (крицы) (см. Кричный передел).
• сварка — ковка, при которой сращиваются пакеты, состоящие из отдельных кусков нагретых до вара (см. Сваривание).
• обыкновенная ковка — уплотнение и придание желаемых форм предмету.

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

Инструменты

• наковальня
• молот
  • ручные молоты (небольшие), которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает предмет.
  • механические молоты. Важный элемент механического молота – наковальня, или нижний боек, на который кладётся предмет.
• кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладёт на наковальне и поворачивает предмет во время ударов молота.
• подъёмные краны по обеим сторонам механического молота. Они служат для посадки болванки в печь, переноса под молот и поворачивания её во время ковки. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит державка, состоящая из прочного, длинного стержня, имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

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:

• мягкая сталь переносит ковку даже при сварочном жаре, около 1300° С.
• твёрдую инструментальную сталь выше 1000° С ковать уже опасно.
• для средних сортов стали температура 1000° С совершенно достаточна для ковки и вполне надёжна.

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

Стальная болванка — это не одно сплошное однородное тело. Она переполнена внутри раковинами и пустотами различной формы и величины. Поэтому сразу после выдачи болванки из печи их уплотняют — ударами молотка обковывают болванку кругом, начиная от середины к нижнему концу болванки, затем к верхнему , прибыльному. Это называется «обжимкой болванки». Образовавшаяся во время нагрева окалина на поверхности болванки частью сама отваливается при обжимке, частью отбивается ломиками и счищается метлой. Поэтому болванка отливается значительно большего размера и веса по сравнению с задуманным предметом. Отношение площади поперечного сечения болванки к площади готового изделия принимали раньше от 6 до 10. Теперь, при более плотных отливках, довольствуются отношением от 3 до 4.

Заготовка

Ковка заготовки на заводе Borsig, 1954 год

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.

• Заготовка сплошных цилиндров.

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:

	До ковки	После ковки
Упр. сопротивление на кв. мм	24,1 кг	11,5 кг
Абсол. сопротивление на кв. мм	45,0 кг	59,8 кг
Удлинение	8 %	5 %

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.

В настоящее время для ковки стальных болванок стали применять гидравлические прессы, называемые пресс-молотами или жомами. Отлагая описания устройства и действия разных систем жомов, о чём будет подробно сказано в статье Пресс-молот, представителем которых есть ковальный пресс Витворта (см. Витвортов жом), сравним только в общих чертах действие парового молота и жома на болванку. Мгновенный удар молота, с громадной вначале живой силой и с полнейшей потерей в конце своего действия, распространяясь по верхней плоскости болванки, переходит по реакции и на нижнюю, соприкасающуюся с наковальней; промежуточные же слои, исполняя только передаточную роль, перемещаются, а вместе с тем и уплотняются гораздо меньше. Жом, с момента соприкосновения бойков с болванкой, своим растущим от 0 до 3 тонн давлением передаёт его, во все время нажимания, одинаково всем слоям металла. Расползанию наружных слоев металла, в плоскости нормальной к направлению давления, мешает трение о поверхности бойков, и вследствие этого, во время давления жома, главным образом перемещаются частицы внутренних слоев, которые уплотняются больше наружных, то есть жом производит действие обратное молоту. Это, впрочем, может быть устранено применением более узких бойков. Предположение лучших качеств металла, откованного под жомом, чем под молотом, пока ещё не оправдывается, тем более, что качество плотного металла зависит, главным образом, от температуры нагрева болванки, от температуры, при которой была остановлена ковка и от условий, при которых остывала болванка. Жом имеет большое преимущество перед молотом в экономическом отношении, так как он ускоряет К. в несколько раз в сравнении с молотом. Однако, надо заметить, что силой жома чересчур нельзя злоупотреблять. Очень большой сразу нажим делает на поверхности складки и наплывы металла, а при недостаточном нагреве возможны надрывы и трещины в сердцевине болванки. Подобным образом, как при К. под молотом, лучше довольствоваться и здесь небольшими нажимами и стараться поскорее пройти всю нагретую часть болванки. Если наклёпка, то есть К. при сравнительно низкой температуре под молотом, имеет дурное влияние на качество металла, вследствие образования внутренних натяжений, то тем более при К. под жомом она не должна быть допускаема. Кроме того, надо стараться по возможности хорошо прогревать центральные слои болванки, которые претерпевают самую большую работу при давлении жома. Потеря или угар металла, вследствие образования окалины, зависит от степени и продолжительности нагрева, от величины болванки и от количества повторительных нагревов. Для первого нагрева, в зависимости от диаметра, угар составляет от 1½ до 3 %, для каждого последующего подогрева болванка теряет по весу около 1 %.

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

Художественная ковка - это изготовление методом обработки металлов, который имеет общее название ковка, любых кованых изделий, любого предназначения, имеющих в обязательном порядке свойства художественного произведения. Близкое к такой формулировке пояснение можно встретить в Словарь по общественным наукам. Глоссарий.ру и других современных словарях.

Образцы художественной ковки

Изготовление кованых изделий

Основная статья: Кованные изделия

Ковка может быть горячей и холодной.

Горячая ковка создаётся методом нагревания металла и придания ему нужной формы.

В то же время холодная ковка создается без нагрева металла. При помощи сгиба либо вручную, либо на специальном станке, также в создании узора участвует болгарка (обрезание концов квадратного либо круглого прута), и сварочный аппарат, который собирает детали узора вместе.

История ковки

Ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла:

• холодная, затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте — 4-3 тыс. до н. э.
• холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки — до XVI в. н. э.

Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото. Кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, их искусство окружалось легендами и суевериями.

В Средние века кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались ручное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали.

В XIX в. ручная художественная ковка была вытеснена штамповкой и литьём, интерес к ней возродился в XX в. (работы Ф. Кюна в ГДР, И. С. Ефимова, В. П. Смирнова в СССР; оформление общественных интерьеров в Таллине, Каунасе и др.).

С наступлением эпохи персональных компьютеров производство сложных и уникальных кованых изделий, как правило, сопровождается компьютерным трёхмерным имитационным моделированием. Эта точная и относительно быстрая технология позволяет накопить все необходимые знания, оборудование и полуфабрикаты для будущего кованого изделия до начала производства^{[источник не указан 195 дней]}. Компьютерное 3D моделирование теперь не редкость даже для небольших компаний^{[источник не указан 195 дней]}.

Известные памятники художественной ковки

кованые фонари, ограды, решётки, ворота следующих дворцовых и городских ансамблей:

Центры кузнечного ремесла

Исследователи технологии ковки

• П. П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов
• Д. К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки
• советские учёные Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др.

Литература

Ссылки

Ковка | это... Что такое 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.

Различают:

• ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)
• ручная ковка
• штамповка.

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.

Основные операции ковки

• осадка
• высадка
• протяжка
• обкатка
• раскатка
• прошивка и др.

Ковка железа и стали по технологии конца XIX в

Данные в этой статье приведены по состоянию на конец XIX века (требуется перевод в современные единицы измерения). Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

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

• обжимка криц — ковка, при которой происходит уплотнение и сварка частиц, а также выделение шлаков из тестообразной железной массы (крицы) (см. Кричный передел).
• сварка — ковка, при которой сращиваются пакеты, состоящие из отдельных кусков нагретых до вара (см. Сваривание).
• обыкновенная ковка — уплотнение и придание желаемых форм предмету.

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

Инструменты

• наковальня
• молот
  • ручные молоты (небольшие), которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает предмет.
  • механические молоты. Важный элемент механического молота – наковальня, или нижний боек, на который кладётся предмет.
• кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладёт на наковальне и поворачивает предмет во время ударов молота.
• подъёмные краны по обеим сторонам механического молота. Они служат для посадки болванки в печь, переноса под молот и поворачивания её во время ковки. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит державка, состоящая из прочного, длинного стержня, имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

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:

• мягкая сталь переносит ковку даже при сварочном жаре, около 1300° С.
• твёрдую инструментальную сталь выше 1000° С ковать уже опасно.
• для средних сортов стали температура 1000° С совершенно достаточна для ковки и вполне надёжна.

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

Стальная болванка — это не одно сплошное однородное тело. Она переполнена внутри раковинами и пустотами различной формы и величины. Поэтому сразу после выдачи болванки из печи их уплотняют — ударами молотка обковывают болванку кругом, начиная от середины к нижнему концу болванки, затем к верхнему , прибыльному. Это называется «обжимкой болванки». Образовавшаяся во время нагрева окалина на поверхности болванки частью сама отваливается при обжимке, частью отбивается ломиками и счищается метлой. Поэтому болванка отливается значительно большего размера и веса по сравнению с задуманным предметом. Отношение площади поперечного сечения болванки к площади готового изделия принимали раньше от 6 до 10. Теперь, при более плотных отливках, довольствуются отношением от 3 до 4.

Заготовка

Ковка заготовки на заводе Borsig, 1954 год

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.

• Заготовка сплошных цилиндров.

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:

	До ковки	После ковки
Упр. сопротивление на кв. мм	24,1 кг	11,5 кг
Абсол. сопротивление на кв. мм	45,0 кг	59,8 кг
Удлинение	8 %	5 %

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.

В настоящее время для ковки стальных болванок стали применять гидравлические прессы, называемые пресс-молотами или жомами. Отлагая описания устройства и действия разных систем жомов, о чём будет подробно сказано в статье Пресс-молот, представителем которых есть ковальный пресс Витворта (см. Витвортов жом), сравним только в общих чертах действие парового молота и жома на болванку. Мгновенный удар молота, с громадной вначале живой силой и с полнейшей потерей в конце своего действия, распространяясь по верхней плоскости болванки, переходит по реакции и на нижнюю, соприкасающуюся с наковальней; промежуточные же слои, исполняя только передаточную роль, перемещаются, а вместе с тем и уплотняются гораздо меньше. Жом, с момента соприкосновения бойков с болванкой, своим растущим от 0 до 3 тонн давлением передаёт его, во все время нажимания, одинаково всем слоям металла. Расползанию наружных слоев металла, в плоскости нормальной к направлению давления, мешает трение о поверхности бойков, и вследствие этого, во время давления жома, главным образом перемещаются частицы внутренних слоев, которые уплотняются больше наружных, то есть жом производит действие обратное молоту. Это, впрочем, может быть устранено применением более узких бойков. Предположение лучших качеств металла, откованного под жомом, чем под молотом, пока ещё не оправдывается, тем более, что качество плотного металла зависит, главным образом, от температуры нагрева болванки, от температуры, при которой была остановлена ковка и от условий, при которых остывала болванка. Жом имеет большое преимущество перед молотом в экономическом отношении, так как он ускоряет К. в несколько раз в сравнении с молотом. Однако, надо заметить, что силой жома чересчур нельзя злоупотреблять. Очень большой сразу нажим делает на поверхности складки и наплывы металла, а при недостаточном нагреве возможны надрывы и трещины в сердцевине болванки. Подобным образом, как при К. под молотом, лучше довольствоваться и здесь небольшими нажимами и стараться поскорее пройти всю нагретую часть болванки. Если наклёпка, то есть К. при сравнительно низкой температуре под молотом, имеет дурное влияние на качество металла, вследствие образования внутренних натяжений, то тем более при К. под жомом она не должна быть допускаема. Кроме того, надо стараться по возможности хорошо прогревать центральные слои болванки, которые претерпевают самую большую работу при давлении жома. Потеря или угар металла, вследствие образования окалины, зависит от степени и продолжительности нагрева, от величины болванки и от количества повторительных нагревов. Для первого нагрева, в зависимости от диаметра, угар составляет от 1½ до 3 %, для каждого последующего подогрева болванка теряет по весу около 1 %.

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

Художественная ковка - это изготовление методом обработки металлов, который имеет общее название ковка, любых кованых изделий, любого предназначения, имеющих в обязательном порядке свойства художественного произведения. Близкое к такой формулировке пояснение можно встретить в Словарь по общественным наукам. Глоссарий.ру и других современных словарях.

Образцы художественной ковки

Изготовление кованых изделий

Основная статья: Кованные изделия

Ковка может быть горячей и холодной.

Горячая ковка создаётся методом нагревания металла и придания ему нужной формы.

В то же время холодная ковка создается без нагрева металла. При помощи сгиба либо вручную, либо на специальном станке, также в создании узора участвует болгарка (обрезание концов квадратного либо круглого прута), и сварочный аппарат, который собирает детали узора вместе.

История ковки

Ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла:

• холодная, затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте — 4-3 тыс. до н. э.
• холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки — до XVI в. н. э.

Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото. Кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, их искусство окружалось легендами и суевериями.

В Средние века кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались ручное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали.

В XIX в. ручная художественная ковка была вытеснена штамповкой и литьём, интерес к ней возродился в XX в. (работы Ф. Кюна в ГДР, И. С. Ефимова, В. П. Смирнова в СССР; оформление общественных интерьеров в Таллине, Каунасе и др.).

С наступлением эпохи персональных компьютеров производство сложных и уникальных кованых изделий, как правило, сопровождается компьютерным трёхмерным имитационным моделированием. Эта точная и относительно быстрая технология позволяет накопить все необходимые знания, оборудование и полуфабрикаты для будущего кованого изделия до начала производства^{[источник не указан 195 дней]}. Компьютерное 3D моделирование теперь не редкость даже для небольших компаний^{[источник не указан 195 дней]}.

Известные памятники художественной ковки

кованые фонари, ограды, решётки, ворота следующих дворцовых и городских ансамблей:

Центры кузнечного ремесла

Исследователи технологии ковки

• П. П. Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов
• Д. К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы ковки
• советские учёные Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др.

Литература

Ссылки

Ковка. Определение. Общие понятия.

Автор: редакционная статья

Категории: металлообработка

Ковка. Определение, общие понятие, описание процесса ковки, исторические факты о ковке.

 

Ковка. Определение. Общие понятия.

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.
Различают:

• ковка на молотах (пневматических, паровых и гидравлических)
• ручная ковка
• штамповка

Изделия и полуфабрикаты, получаемые ковкой, называют «поковка».
При ковке в штампах металл ограничен со всех сторон стенками штампа. При деформации он приобретает форму этой полости.
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.

 

Основные операции ковки

- осадка
- высадка
- протяжка
- обкатка
- раскатка
- прошивка и др.

 

Ковка железа и стали по технологии конца XIX в

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

• обжимка криц — ковка, при которой происходит уплотнение и сварка частиц, а также выделение шлаков из тестообразной железной массы (крицы) .
• сварка — ковка, при которой сращиваются пакеты, состоящие из отдельных кусков нагретых до вара .
• обыкновенная ковка — уплотнение и придание желаемых форм предмету.

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

Инструменты

- наковальня
- молот
- ручные молоты (небольшие), которыми кузнец, сам один, или с помощью молотобойцев, обрабатывает предмет.
- механические молоты. Важный элемент механического молота – наковальня, или нижний боек, на который кладётся предмет.
- кузнечные клещи, которыми кузнец захватывает нагретый кусок, вынимает его из горна, или печи, подносит под молот, кладёт на наковальню и поворачивает предмет во время ударов молота.
- подъёмные краны по обеим сторонам механического молота. Они служат для посадки болванки в печь, переноса под молот и поворачивания её во время ковки. Вспомогательным прибором при этих манипуляциях служит державка, состоящая из прочного, длинного стержня, имеющего на одном конце 4 лапы, которые захватывают болванку, а на другом — рукоятку, для поддерживания болванки рабочими на весу.

Процесс ковки

Нагрев заготовки

Для изготовления предметов путём ковки берётся отлитая стальная заготовка. Её необходимо сначала нагреть. Для этого вблизи молота устраиваются нагревательные печи или горны. Их размер, форма и количество зависит от производства и размера заготовок. Для мелких изделий применяются обыкновенные кузнечные горны. Для крупных — пользуются сварочными печами, нагреваемыми дровами, или каменным углем, а для нагревания больших заготовок устраивают газовые печи.
Печь сначала разогревают до тёмно-красного каления. Затем в неё помещают горячую заготовку. (В холодных заготовках 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 заготовку, то наружные слои, нагреваясь и удлиняясь, вызовут возникновение трещин в малоподатливых внутренних слоях). Такая заготовка должна оставаться горячей после отливки, ей не надо давать остыть ниже тёмно-красного каления и сразу же после извлечения из формы для отливки её следует поместить в печь. Если это не удалось, и заготовка 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 заготовке могут возникнуть внутренние трещины. Чтобы избежать такой порчи заготовки, её надо сначала подогревать только с концов. Тогда нагрев будет идти по направлению оси заготовки, 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 заготовки.
Заготовки помещают в печь по одной или несколько, в зависимости от их величины. Вначале нагрев 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 — заготовка 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. Пережжённую сталь невозможно использовать, 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:

 

• мягкая сталь переносит ковку даже при сварочном жаре, около 1300° С.
• твёрдую инструментальную сталь выше 1000° С ковать уже опасно.
• для средних сортов стали температура 1300° С совершенно достаточна для ковки и вполне надёжна.

Низкая температура тоже не подходит 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 заготовки 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 заготовки в печь, надо температуру поднимать очень медленно, наблюдая, чтобы заготовка нагревалась одинаково со всех сторон.
Время нагрева зависит главным образом от величины заготовки и от жаровой способности печи. На некоторых заводах для нагрева 30-ти тонной заготовки требуется около 30 часов, для 15-ти тонной около 12 часов, для 5-ти тонной около 8 часов.

Обжим заготовки

Стальная заготовка — это не одно сплошное однородное тело. Она переполнена внутри раковинами и пустотами различной формы и величины. Поэтому сразу после выдачи заготовки из печи их уплотняют — ударами молотка обковывают заготовку кругом, начиная от середины к нижнему концу заготовки, затем к верхнему ,прибыльному. Это называется «обжимом заготовки». Образовавшаяся во время нагрева окалина на поверхности заготовки частью сама отваливается при обжиме, частью отбивается ломами и счищается. Поэтому заготовка отливается несколько большего размера и веса по сравнению с задуманным предметом. Отношение площади поперечного сечения заготовки к площади готового изделия принимали раньше от 6 до 10. Теперь, при более плотных отливках, принимают от 3 до 4.

Подготовка

Обработку стальной заготовки под молотом можно разделить на две части: на подготовку и на окончательную отделку.
Подготовка предназначена для того, чтобы уплотнить заготовку, и придать ей в грубом виде необходимые размеры и формы. Формы и размеры заготовок и способы ковки зависят от вида изделий. Подготовки по виду разделяются: на подготовку сплошных цилиндров, пустотелых цилиндров, колец, подготовку плоских вещей, и т. п. Способы ковки при этом также имеют разные названия.

• Подготовка сплошных цилиндров.

При такой подготовке обжим заготовки 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 заготовку, её опять подвигают на старое место и, ударяя молотом по граням, образуют шестнадцатигранник. Сообразно диаметру цилиндра продолжают ковку, пока заготовка не примет надлежащих размеров. При такой обработке она уменьшается в диаметре, а металл при обжимке перемещается по направлению оси, и вследствие этого заготовка удлиняется, вытягивается, отчего и самую обработку называют вытягиванием.
В случае, если при таком вытягивании заметят на поверхности заготовки 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 заготовки отрубается, что носит название отрубки прибыли. Для рубки употребляется стальной топор, который накладывается на верх заготовки 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 заготовки; наконец, её поворачивают на 180° и таким же образом продолжают рубку с противоположной стороны. Подобным образом разрубается на части заготовленная заготовка, когда она предназначается для изготовления нескольких предметов.
При заготовке больших изделий молот за один нагрев не успеет обжать и заготовить всей заготовки, поэтому сперва обжимают и заготовляют нижнюю половину заготовки, потом переносят державку на отделанный уже конец, подогревают остальную часть заготовки, обрабатывают её таким же самым образом, и, наконец, отрубают прибыль.
Если цилиндр должен иметь на конце уступы, или фланцы, диаметр которых больше, чем поперечник заготовки, тогда после обжимки заготовки и отрубки прибыли нижний боек удаляется прочь, а на его место устанавливается заготовка 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., сначала, как было сказано выше, заготовку 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 сначала с одной стороны до половины, потом, повернув заготовку — 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,  делают выступ, называемый ребордой.
Для изготовления более длинных пустотелых цилиндров, как, например, скрепляющих орудийных оболочек, сначала отрезают на токарном станке прибыльную часть заготовки, потом высверливают вдоль оси насквозь отверстие около 300 мм в диаметре и, после нагрева заготовки, проталкивают в отверстие железный пустотелый стержень и на нём её обжимают. Такая обработка носит название Ковка на штревеле. Чтобы стержень не нагревался и не сжимался вместе с заготовкой, внутри него постоянно циркулирует вода. Когда ковка окончена, вынимают штревель из цилиндра посредством особого прибора, представляющего собой гидравлический пресс, или домкрат. Он состоит из пустотелого цилиндра  с двойными стенками,  между которыми пускается вода для выдвигания второго цилиндра , который упирается в гайку , навинченную на конец штревеля. На другом конце цилиндра  укреплена муфта,  упирающаяся в откованную оболочку. Вода выдавливает цилиндр,  который тянет за собой штревель. Подготовка для изделий прямоугольного поперечного сечения производится на плоских наковальнях, где, после предварительного обжима, заготовку сплющивают сперва наплоско, потом поворачивают на 90° и куют на ребро. При ударе молота удлинение совершается по направлению её оси, по перпендикулярному же направлению перемещению частиц мешает трение о поверхность бойка и наковальни. Чтобы ковкой расширить размеры заготовки по этому последнему направлению, раздают металл посредством раскатки. Для этого на поверхность заготовки, по направлению её оси, накладывают полуцилиндрический валик, называемый раскаткой, и ударом молота вдавливают его в тело. После такой раскатки по всей поверхности заготовки металл расползается по направлению стрелки, а причинённые неровности выглаживаются потом ударами молота. Такой обработке подвергаются броневые плиты. Для изготовления коленчатого вала, заготовляется сначала прямоугольный брус, в котором, посредством топора, делают два надреза. Потом молотом отгибают оба конца, отрубают топором образовавшиеся выступы и, наконец, обжимают, закругляют и отделывают шейки. 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 заготовки сплющивают, после нагрева, под молотом в продолговатый брус и пробивают в нём продольную щель  посредством клинообразного прошивня. Потом коническими оправками расширяют постепенно эту щель, пока отверстие не примет круглой формы, и, наконец, на горизонтальной оправке разводят до надлежащих размеров.
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 ковки и уменьшение расходов на лишний нагрев и угар металла.

Окончательная отделка

После подготовки 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 есть необходимость, 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 отделяется и изделие выходит чище. Такое выглаживание производится всегда в самом конце, когда изделие уже остыло до буро-красного каления и поэтому носит название холодной ковки 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.  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 пользу, но, что касается более крупных изделий, 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, однако иногда происходит, 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 штамповку и отчётливо воспроизводит форму штампы; чтобы воспрепятствовать образованию натяжения, необходимо делать её в несколько приёмов, каждый раз подогревая сталь до надлежащей температуры.
После обработки заготовки под молотом, не прибегая даже к наклёпке, всегда появляются внутренние натяжения, происшедшие вследствие неравномерного остывания концентрических слоев, и вследствие того, что разные части заготовки приходится ковать при разных температурах. Чем больше диаметр откованной заготовки и чем резче переход от одной формы к другой, тем неравномернее происходит остывание, и тем резче будут проявляться внутренние натяжения. Во избежание трещин и искривления откованных изделий, зарывают их  после ковки в горячий мусор. Подобное зарывание может принести пользу, когда изделие 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 заготовки. 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 кованого бруска гораздо больше. Так, например, механические испытания бессемеровской стали от одной и той же заготовки имеют следующие результаты:

	До ковки	После ковки
Упр. сопротивление на кв. мм	24,1 кг	11,5 кг
Абсол. сопротивление на кв. мм	45,0 кг	59,8 кг
Удлинение	8 %	5 %

Поэтому долгое время полагали, да ещё и до сих пор многие такого убеждения, что ковка, 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 ковке такое значение, старались подвергать болванку как можно большей обработке и давать по возможности большее отношение площади поперечного сечения заготовки к площади изделия. Однако, более тщательные исследования не оправдали этого взгляда. Во-первых, опыт показал, что удельный вес кованой стали меньше, чем литой. Ещё в 60-х годах  исследователи доказали, что удельный вес литой стали, при отсутствии пороков, есть предел её уплотнения и что ковка, увеличивая гравиметрическую плотность заготовки, уменьшает её абсолютную плотность. Из  опытов видно, 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 воспрепятствовать частицам свободно собираться в отдельные зерна ударами молота или вальцовкой, или посредством быстрого охлаждения не дать времени к подобной группировке, или, наконец, если сталь нагреть только до температуры и позволить ей медленно остывать от этой температуры, ниже которой кристаллизация невозможна, то во всех этих случаях получается 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, нагреть болванку до очень высокой температуры и позволить болванке некоторое время остывать без ковки, то кристаллизация может принять такие размеры, что сталь теряет свойства ковкости и носит название перегретой стали.
Эти  исследования были сделаны г. Черновым ещё в 1860-х гг., и что они послужили исходной точкой для всех дальнейших исследований и современных 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 заготовке. Для успешности ковки надо стараться ковать быстро, чтобы не оставлять какого-нибудь места заготовки долгое время без ударов молота. Поэтому при обжимке и вытягивании больших заготовок, лучше пользоваться за один раз меньшей степенью обжимки и обрабатывать их в несколько приемов, проходя ударами молота каждый раз всю нагретую часть. Кроме того, нельзя допускать, чтобы заготовка, нагретая до высокой температуры, дожидалась долго ковки или остывала в печке. При таких благоприятных условиях кристаллизация совершается очень быстро и заготовка получает свойства перегретой стали. Лучше тогда дать заготовке спокойно остыть, снова её нагреть до надлежащей температуры и затем ковать.
При обработке стальных заготовок 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 заготовки 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 обжима заготовок или для изготовления цилиндрических валов отношение G/g = 1 может быть допускаемо только в крайних случаях; вообще, для эффективности действия куют при отношении 2. Так, например, под 5-тонным молотом можно отковать орудийную трубу из заготовки 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 заготовки, тем энергичнее идёт ковка и тем глубже передаётся давление внутренним слоям заготовки. Слабые удары передаются только поверхностным слоям, которые поэтому уплотняются и вытягиваются больше внутренних и откованная заготовка при этих условиях имеет вогнутые концы. Подобного рода явления замечаются чаще всего на ковке больших заготовок. Поэтому для их успешной ковки приходится иметь больших размеров молоты или же прибегать к частым подогревам.
В настоящее время для ковки стальных заготовок стали применять гидравлические прессы, называемые пресс-молотами  или жомами.  Мгновенный удар молота, с большой в начале  силой,  и с полнейшей потерей в конце своего действия, распространяясь по верхней плоскости заготовки, переходит по реакции и на нижнюю, соприкасающуюся с наковальней; промежуточные же слои, исполняя только передаточную роль, перемещаются, а вместе с тем и уплотняются гораздо меньше. Пресс, с момента соприкосновения бойков с заготовкой, своим растущим от 0 до 3 тонн давлением передаёт его, во все время нажимания, одинаково всем слоям металла. Расползанию наружных слоев металла, в плоскости нормальной к направлению давления, препятствует трение о поверхности бойков, и, вследствие этого, во время давления пресса, главным образом перемещаются частицы внутренних слоев, которые уплотняются больше наружных, то есть пресс производит действие обратное молоту. Это может быть устранено применением более узких бойков. Предположение лучших качеств металла, откованного под пресс-молотом, чем под молотом, является предметом дискуссий, тем более, что качество плотного металла зависит, главным образом, от температуры нагрева заготовки, от температуры, при которой была остановлена ковка и от условий, при которых остывала заготовка. Пресс-молот имеет большое преимущество перед молотом в экономическом отношении, так как он ускоряет ковку в несколько раз в сравнении с молотом. Однако,  следует отметить, что силой пресс-молота  нельзя злоупотреблять. Очень большой сразу нажим делает на поверхности складки и наплывы металла, а при недостаточном нагреве возможны надрывы и трещины в сердцевине заготовки. Подобным образом, как при ковке под молотом, лучше пользоваться и здесь небольшими нажимами и стараться поскорее пройти всю нагретую часть болванки. Если наклёпка, то есть ковка при сравнительно низкой температуре под молотом, имеет негативное влияние на качество металла, вследствие образования внутренних натяжений, то тем более при ковке под пресс-молотом она не должна быть допускаема. Кроме того, надо стараться по возможности хорошо прогревать центральные слои заготовки, которые претерпевают самую большую работу при давлении пресс-молота. Потеря или угар металла, вследствие образования окалины, зависит от степени и продолжительности нагрева, от величины заготовки и от количества повторительных нагревов. Для первого нагрева, в зависимости от диаметра, угар составляет от 1½ до 3 %, для каждого последующего подогрева заготовка теряет по весу около 1 %.

 

История ковки

Ковка (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла:

• холодная, затем горячая ковка в Иране, Месопотамии, Египте — 4-3 тыс. до н. э.
• холодная ковка у индейцев Северной и Южной Америки — до XVI в. н. э.

Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото. Кузнецы пользовались особым почетом у народов древности, их искусство окружалось легендами и суевериями.
В Средние века кузнечное дело достигло высокого уровня: вручную отковывались ручное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали.
В XIX в. ручная художественная ковка была вытеснена штамповкой и литьём, интерес к ней возродился в XX в. (работы Ф. Кюна в Германии, И. С. Ефимова, В. П. Смирнова в России; оформление общественных интерьеров в Таллине, Каунасе и др.).
С наступлением эпохи персональных компьютеров производство сложных и уникальных кованых изделий, как правило, сопровождается компьютерным трёхмерным имитационным моделированием. Эта точная и относительно быстрая технология позволяет накопить все необходимые знания, оборудование и полуфабрикаты для будущего кованого изделия до начала производства. Компьютерное 3D моделирование теперь не редкость даже для небольших компаний.

Известные памятники художественной ковки

кованые фонари, ограды, решётки, ворота следующих дворцовых и городских ансамблей:

• Версаль
• Парк кованых фигур в Донецке
• Санкт-Петербург
• Царское Село

 

Ковка металла - статья о том, как все происходит от "Мастерская изящной ковки"

Производство железа и сплавов

Изделия из железа появились на земле задолго до того, как человек научился сам производить его из железосодержащих материалов. Находки археологов «говорят» о том , что еще в 5 тысячелетии до нашей эры в древнем Египте , Шумерах и Индии применялись украшения из железа и наконечники для стрел были железными. Но то было железо внеземного происхождения , а именно – метеоритный камень (железоникелевый сплав). Позже в 4-3 тысячелетии от рождения Христа люди начали учиться получать железо искусственно из железосодержащих материалов (песок , руда).Это происходило в Египте, Древней Анатолии, на Кавказе.

Основным способом получения железа в древности являлся сыродутный метод , при котором железосодержащая руда перемешивалась с древесным углем и закладывалась в печь. В результате выгорания угля получалась крица, которую очищали от шлаков ковкой, выбивая примеси ударами молотов. Железо получалось малоуглеродистым из-за низкой температуры в горне. Поэтому приходилось многократно проковывать прокаливать крицу с углем для получения более-менее прочной стали .В дальнейшем для производства стали научились применять меха для подачи воздуха в горн , что повысило температуру в печи до 1400 градусов по Цельсию и это дало возможность расплавлять чугун до жидкого состояния .

Получаемая таким методом сталь и железо «напрямую» не годились для изготовления оружия и инструментов, так как они получались или слишком хрупкими, или слишком мягкими. Поэтому оружие и инструменты приходилось делать из нескольких слоев пластин железа  и пластин стали. Такие изделия назывались сварными и они были недостаточно прочными и очень массивными. Да к тому же железные мечи было очень сложно заточить и они очень часто ломались и гнулись .

Однако несмотря на недостатки сварных изделий из железа и стали, они стали общедоступны, что привело к резкому увеличению производительности труда в земледелии и в строительстве .

Для получения упругости металлических изделий, железо необходимо разогреть до жидкого состояния (1540 градусов по Цельсию), чтобы возникла четкая кристаллическая структура. Металлургам это удалось только в середине 19 века. Однако несмотря на это, еще в 1 тысячелетии до рождения Христа в Индии научились получать булатную сталь, без расплавления железа .Но процесс изготовления был очень сложным и трудоемким. Плавка в тиглях и применяемая при этом руда , на долгое время осталось секретом для всего мира. Чуть позже в Китае научились получать упругую сталь, для изготовления которой не требовалось специальных печей и руды. Кузнецы многократно перековывали сталь и при каждой ковке заготовка складывалась вдвое .Так получалась сталь под названием дамаск. И булатная, и дамасская стали имели узорчатую поверхность. Их очень сложно отличить по виду .Но клинок из булата гибче, прочнее и острее дамаска .

Китайцы в 7 веке разработали передельный способ получения стали из чугуна. Этот двухстадийный процесс изготовления стали оказался более простым и выгодным, оставаясь и до наших дней основным способом производства стальных изделий. Кривые мечи, как раз и изготавливались из передельной стали .

Следующим этапом развития металлургии стали доменные печи ,производство стало непрерывным, так как печи работали круглосуточно. Ковки стало намного меньше, так как чугун перегонялся в железо в горнах .

Обработка металла

На первых этапах развития металлургии производством железных и стальных изделий занимались кузнецы. Кузнец занимался всем :и поиском руды с углем, и сам выплавлял и ковал, и обрабатывал металл. Производственное оборудование состояло из молота, наковальни, мехов и точильного камня. На следующем этапе железную руду и уголь  в кузницы поставляли другие люди. У кузнецов появились подсобные рабочие. Качество кованых изделий возросло. Кузнецы делали все, что технически было  возможно  изготавливать.

С развитием городов происходит разделение труда и возникает много новых специализаций. Кузнецы начинают работать на определенный ассортиментный ряд.

Кустарное производство металла перестало осуществляться после появления доменных печей. Кузнецы стали покупать железо в заготовках.

С расширением ассортиментного ряда профильной стали начала широко распространяться художественная ковка, расцвет которой приходится на 19 и начало 20 веков.

Что такое ковка железа?

Железная ковка — это металл, используемый в кузнечном процессе для изготовления изделий из черных металлов. В зависимости от типа продукта и используемых методов металлом может быть чугун или кованое железо. Чугун - очень простая форма металла; он загружен дефектами и в основном используется как метод транспортировки железа к месту производства или очистки. Кованое железо — это очищенная форма железа, используемая в производстве готовых изделий.В современной металлообработке вместо кованого железа часто используется углеродистая сталь; эти два металла обладают многими свойствами и почти взаимозаменяемы.

Чугун — основная форма кузнечного железа. Это одна из первых переработанных форм железа после того, как его извлекли из железной руды. Сырое железо смешивают с коксом и известняком, чтобы получить белое, известковое и неправильной формы железо.

Первоначально железо заливали в форму из песка. Эта форма имела центральные каналы с небольшими разветвлениями по всей длине.После остывания металла в форме более мелкие «болванки» можно просто отломить от центрального канала или «посеять». Сегодня этот метод используется редко; фактически, большая часть чугуна, предназначенного для использования на одном и том же сталелитейном заводе, никогда не охлаждается из жидкости. По сути, чугун может затвердевать только тогда, когда он упакован для отправки или перепродажи.

Чугун — очень простая форма кузнечного железа; он имеет очень высокое содержание углерода и часто полон примесей. На данный момент железо редко используется для чего-либо, кроме воспроизводства.Его часто изготавливают из серого чугуна, смеси железа и стали, который имеет несколько промышленных применений. Это кованое железо также может стать кованым железом или углеродистой сталью, если в нем относительно мало примесей и достаточно углерода. Если железо не подходит ни для одного из них, оно может стать обычной сталью после нескольких циклов очистки.

Другой распространенной формой ковки железа является кованое железо. Это железо — все, что не является чугуном; он чистый, прочный и податливый.Кованое железо когда-то было основной формой обрабатываемого железа, но его место заняла углеродистая сталь.

Кованое железо отличается от чугуна высоким содержанием углерода и низким содержанием примесей. Это те же свойства, что и у углеродистой стали. Металлы имеют похожий вид невооруженным глазом и очень похожие металлические свойства. В результате чуть более универсальный металл заменил кованое железо почти во всех случаях. Когда предмет описывается как сделанный из кованого железа, он, скорее всего, сделан из углеродистой стали.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

.

Поковка заэвтектоидных сталей | Дынные инструменты

Привет

Сегодня напишу о ковке стали. Заэвтектоидная инструментальная сталь. Про обычную ковку, что под силу каждому кузнецу. Все легко скажут! Мало того, что выкованный кузнецом материал лучше, чем до ковки, ведь его свойства после ковки улучшились! Может сегодня кто-то передумает?

Не скрою, я не кузнец, у меня нет многолетнего опыта работы в этой профессии, но и во время моей профессиональной деятельности была выкована некоторая сталь (наличие кузницы в Сталеплавильном отделении значительно облегчило задачу).И оказывается, что ковать не так уж и просто.

Что такое ковка? Это дробление материала молотком, чтобы придать ему форму, отличную от той, что была до ковки. Здесь пригодится концепция перекристаллизации. Это процесс «заживления» материала после дробления молотком или катком при нагревании металла после его холодного дробления. «Измельченный» материал имеет много запасенной энергии (энергия отказа размещения), его структура далека от равновесия. Он похож на кубик Рубика, сделанный из множества кусочков пластилина разного цвета после того, как их раздавили в руках.Чем больше раздавлено, чем дальше от равновесия, чем больше Ошибок выравнивания, тем легче оно перекристаллизуется. В технике различаем поковку/прокатку:

• холодная - ниже температуры рекристаллизации
• горячий - выше температуры рекристаллизации.

Температура рекристаллизации определяется экспериментально для каждого сплава, но выработана очень простая формула:

Т _Р = 0,4-0,6 Т _Т

• T _R - Температура рекристаллизации
• T _T - температура плавления металла [K]

Кузнецы куют сталь, когда она светится (она горячая), поэтому можно с уверенностью предположить, что кузнецы куют горячо.При горячей ковке (выше температуры Рекристаллизации) материал рекристаллизуется динамически, т.е. кузнец дробит сталь молотком, металл тут же Динамически рекристаллизуется. Так измельченный материал «лечит» себя, возвращаясь в состояние равновесия. Имея соответствующие знания и опыт, можно использовать Динамическую рекристаллизацию для улучшения свойств металла и уменьшения его зернистости. В промышленности металлы часто подвергаются горячей деформации и деформация (прокатка листа) заканчивается ниже температуры рекристаллизации.Тогда деформированный лист не успеет полностью рекристаллизоваться, в нем останутся последствия деформации, уменьшение зерен в стали, повышение прочности, повышение ее пластичности (Термодинамически прокатанные листы). Однако это требует больших знаний, большого опыта, большого количества испытаний и испытаний, а также соответствующих технических средств. К сожалению, у пресловутого кузнеца его нет.

При холодной ковке/холодной прокатке материал сминаем, при горячей ковке/горячей прокатке материал сгибаем.Следовательно, это также упоминается как холодное смятие и горячее смятие.

Концепция Crush:

• Z - раздавить
• S ₀ - площадь поперечного сечения перед ковкой/прокаткой
• S ₁ - площадь поперечного сечения после ковки/прокатки

Ниже речь пойдет о горячей ковке.

Диапазон температур ковки. Наиболее распространенными сталями, выковываемыми кузнецами, являются С235 (ранее Ст3С) и С355 (ранее 18Г2А). Эти стали отлично поддаются ковке до температуры 1300 градусов Цельсия.C. С другой стороны, инструментальные стали чаще всего представляют собой заэвтектоидные стали с высоким содержанием углерода и часто с легирующими элементами (марганец, кремний, хром, молибден, вольфрам, ванадий). В некоторых из этих сталей после превышения температуры 1200 градусов Цельсия. C может появиться расплав (Liquid L Solution). Поэтому кузнецы, которые ежедневно куют доэвтектоидные стали, могут очень легко испортить доэвтектоидную сталь - она ​​рассыплется в порошок. Как этого избежать? Для начала важно понимать, что большинство инструментальных сталей являются заэвтектоидными сталями.Как может такая сталь, как WCL (0,4% углерода!) быть заэвтектоидной сталью? Легирующие элементы смещают точки S и E, изменяя температуру эвтектоидного превращения, а также содержание углерода в эвтектоиде.

При ковке инструментальных сталей следует строго соблюдать температуры ковки для данной марки стали. Еще одна трудность возникает именно из-за рекомендуемых температур ковки. Нелегированные и легированные высокоуглеродистые стали куют при более низких температурах, чем доэвтектоидные стали, поэтому следует применять более высокие удельные давления - более тяжелые молоты, более мощные прокатные станы.

Повторяю: горячая ковка - это фактически термическая обработка, проводимая при очень высоких температурах, без возможности жесткого контроля температур (разумеется, это освоено крупными прокатными станами и крупными кузнями). У кузнеца есть только собственные глаза и цветовая шкала тепла, чтобы контролировать температуру.

Еще одно препятствие: размер зерна стали. При нагреве при высоких температурах сталь (как и большинство металлов и их сплавов) имеет склонность к т.н. рост зерна. Это явление невыгодно, все удовольствие от термической обработки и ковки сводится к получению мелкозернистой стали.Чем выше температура, тем больше вероятность того, что зерна будут расти быстрее, тогда более крупные зерна «каннибализируют» более мелкие. Так что каждый нагрев под ковку вызывает рост зерна, поэтому процесс ковки нужно вести так, чтобы зерно росло как можно меньше.

Рекомендации по ковке; важно почти всегда; при горячей штамповке инструментальных сталей бесспорно: куем быстро, с большими плотностями, в рекомендуемом диапазоне температур, с управляемым охлаждением. Очень важно завершить ковку в пределах рекомендуемого нижнего диапазона температур.При достаточном опыте большой/тяжелый молот можно выковать в более низком рекомендуемом диапазоне температур, где зерна растут медленнее.

Вот тут и приходят на помощь наши деды, они проводили соответствующие исследования о величине зерен стали при ковке. График для стали с 0,1% углерода.

• а) накаливание без ковки с медленным охлаждением,
• а') накаливание без ковки с быстрым охлаждением
• б) ковка и медленное охлаждение
• в) ковка и быстрое охлаждение
• г) ковка раскаленного материала до его остывания до 850 градусов Цельсия.C (A ₃ ), затем быстрое охлаждение.

Как видно на картинке выше, лучший способ ковки придумал не я, наши деды уже умели ковать. И что еще более важно: если нагреть до высоких температур и не ковать в стали зерно, оно может вырасти до огромных размеров. Благодаря динамической рекристаллизации, чем больше мы измельчаем сталь, тем меньшее зерно мы можем получить после ковки - образуется больше мелких новых зерен, контроль температуры ковки не позволяет слишком сильно расти новым зернам, а ускоренное контролируемое охлаждение не позволяет разделение цементита (Fe3C) по границам зерен.

Рост зерна при высоких температурах – это не только болезнь стали.

Росту зерна подвержены не только стали с низким содержанием углерода. Ниже приведен чертеж для стали с содержанием углерода 0,49%.

Из рисунка выше можно дать рекомендации по степени уплотнения при горячей деформации стали: минимальное уплотнение 15-20%. Предпочтительно район тридцать%.

Дополнительные вопросы: окисление железа в стали и обезуглероживание стали.Оба эти процесса очень интенсивно протекают при нагреве под ковку. Отчетливо видно окисление железа (и легирующих элементов): образуются так называемые окалины, т. е. оксиды железа. Эта реакция не опасна, ее хорошо видно, при правильном процессе нагрева материал под шкалой должен быть здоровым. Точно, он должен. К сожалению, второй процесс: обезуглероживание, часто делает материал «нездоровым» под окалиной. Обезуглероживание – это удаление углерода из стали. Углерод на поверхности стали окисляется кислородом (O2), двуокисью углерода (CO2), водяным паром (h3O).Из-за уменьшения содержания углерода на поверхности стали Углерод в приповерхностных слоях (на небольшой глубине от поверхности) диффундирует в поверхностные слои и т.д. и т.п. Результатом этого процесса является уменьшение Содержание углерода в слоях ниже поверхности стали и вместо 1 % углерода (в стали NC4) до значений часто ниже 0,3 %. После закалки такой стали на поверхности возникают неблагоприятные растягивающие напряжения, значительно повышающие чувствительность стали к растрескиванию. Хитрость заключается в том, чтобы проводить нагрев таким образом, чтобы процесс окисления происходил быстрее, чем обезуглероживание, или оставлять припуски на обезуглероживание, которые после ковки собирают механической обработкой.Иногда они имеют толщину более миллиметра.

Ускоренное охлаждение. Еще одна прихоть? Кому это нужно? Как это сделать? Ускоренное охлаждение после ковки еще больше измельчает зерна, используя эвтектоидное превращение, во время которого сено уменьшается. Зачем это делать? Еще более мелкое зерно? Чем меньше размер зерна, тем больше прочность стали, тем выше вязкость разрушения. Как это сделать? Достаточно поставить поковку на решетку Wema на сквозняке.Достаточно. Но такая сталь будет слишком тверда для последующей обработки! Да, это невозможно скрыть, но из двух плохих вещей я предлагаю: быстро охладить сталь после ковки, а затем уменьшить ее твердость с помощью процесса термообработки, называемого отпуском.

Практические выводы на основе приведенного выше текста:

• ковать быстро, используя большие вмятины, то есть, цитируя кузнеца: "ты греешь, бей МОЛОТОМ ДЖЕБ, ДЖЭБ, ДЖЭБ",
• НЕ нагревать повторно, НЕ стучать молоточком и нагревать снова и снова и снова и снова...,
• использовать тяжелые и быстрые молоты: раньше у кузнеца был ученик/помощник с БОЛЬШИМ ДВУРУЧНЫМ МОЛОТОМ, помощник делал ДЖЕБ, ДЖЕБ, ДЖЕБ, а г-н Кузнец показывал маленьким молоточком, куда бить,
• лучше штамповать, но это для серийного производства...
• ковать как велели мои деды: "железо куется там где блестит", смело до 800 градусов.С,
• используют ускоренное охлаждение после ковки, оно связано с большей твердостью после ковки, но можно ведь и закалить сталь, Мягче,
• после нагрева материала на угле, нефти, газе ОБЯЗАТЕЛЬНО ОСТАВЛЯЕМ, избавимся от водорода из поковок.

Скоро придет мистер Кузнец и спросит: "Ты когда-нибудь, сынок, ковал деталь одним нагревом? Такой, например, топор? Это невозможно сделать. А ты ковки не знаешь!»

90 134 90 135

Дедушки и бабушки тоже умели ковать, да ещё как!

90 140 90 135

В общем, я должен признать, что я не подделывал Siekerecki в своей жизни, но, как вы можете видеть на видео выше, это возможно, даже такой уважаемой компанией.И топоры у него довольно дорогие, люди не жалуются, они платят. Качество известно во всем мире! Может в этом что-то есть? Мистер Кузнец выковал топор с одного нагревания, готовый, используя большие кузни.

В промышленности никто не может себе позволить многократный нагрев, последующую многократную термообработку для улучшения нарушенной структуры стали при неправильной ковке. У мастера/энтузиаста трудно найти большие толки, но что такое помощники, силовые молоты? Лучше устать от ковки, чем применять многократную термообработку, чтобы улучшить то, что сломал мистер Блэксмит.Тем более, что даже многократная термическая обработка, улучшающая поврежденную структуру стали, не дает стопроцентной уверенности в том, что сталь будет такой же хорошей, какой она была до повторного нагрева и проковки мелким молотком.

Почему я так упрямился с большим молотом? Как обычно, речь идет о росте зерен, на этот раз разном на поперечном сечении кованой детали. Что это значит? Имея толстый стержень (фи 50мм) и проковав его 10кг молотом (кто будет бить по нему 3 часа?!), верхние слои стали деформируются, при Динамической рекристаллизации зерна не увеличиваются, а средние части стержень будет неисправен.Почему?

Каждое давление соответствует глубине обработки, обозначенной здесь кривыми, соединяющими точки равного давления, которые превышают сопротивление материала и вызывают его деформацию. Чтобы материал деформировался по всему сечению, линии деформации должны проходить настолько далеко, чтобы пересекаться друг с другом, материал, охватываемый ими, деформируется. Отсюда вывод, что для тонких шлифов подходят легкие и быстрые молоточки (есть исключения, они называются кварками, но их почти никто не видел, и я завидую тем, у кого они есть), для больших сечений подходят тяжелые и более медленные молоточки, а прессы / прессы, подходящие для самых больших сечений.Еще один момент: раздробленность в приповерхностных слоях больше, чем в центре материала, поэтому для того, чтобы большая степень сжатия (не менее 15-20%) была в середине поперечного сечения (например, стержня), общее раздавливание должно быть намного больше.

То, что я написал выше, можно смело применять к любой стали, С235, 40ХМН, 50ХФ и инструментальным сталям. Сложно испортить, внедрив в производственный процесс приведенные выше рекомендации.

Возвращаемся к заэвтектоидным сталям, т.е. к большинству инструментальных сталей. Ковка таких сталей при температуре ниже 800 градусов Цельсия.С (без учета еще большей стойкости к пластической обработке) вызывает образование так называемой Кованая текстура. Текстуру в стали можно описать здесь как направленное высвобождение цементита (или легирующих карбидов в легированных сталях) по границам зерен, гораздо более быстрое по сравнению с медленным охлаждением (медленное охлаждение надевтектоидных сталей с температуры 800 °С также вызывает выделение карбидов по границам зерен). А может, объяснить это по-человечески, кто-то скажет? Берем колготки с крупными сетками (раньше их называли ажурными чулками): внутренняя часть сеток – зернышки, нитки – границы зерен.Разделенная карбидная сетка по границам зерен - толстые нити в ажурных, поковка при температуре ниже 800 градусов С - натяжка ажурных в толстую нить - тот же эффект - разорванный материал. Красиво отделившаяся карбидная сетка (цементит в нелегированных сталях) красиво выглядит только на картинках, но устранить ее при последующей, даже многократной термообработке, очень сложно. Так как мы проковываем при температурах чуть выше температуры рекристаллизации, то она происходит медленнее, и наиболее охотно выделяются карбиды (цементит) по границам зерен.Направленная/вытянутая текстура Carbide Grid вызывает повышенную анизотропию свойств, кроме того, следует помнить, что хрупкие и твердые (цементит/карбиды) выделения повышают хрупкость стали...

Таким образом, рекомендации: дробить до 800°С и быстро охлаждать для заэвтектоидных сталей наиболее актуальны. И что сталь затвердеет при быстром охлаждении? Мы смягчим его с помощью отпускания.

Анизотропия - проявляет разные свойства в зависимости от направления исследования.В данном случае это пластические свойства: пластичность, стрела прогиба и ударная вязкость.

Литература:

• Рудник: Металлургия
• Косирадский: Схема термической обработки, SIMP 1950
• Анчик: Желазо, Губрилович и сын 1926
• Фрещенко - Чопивски: Металловедение, часть. 1
• Мурски, О'Доннел: Дефекты проката, Wydawnictwo Górniczo-Techniczne 1955
• П. Гулаев: Металловедение, Силезское издательство 1967

.

Техника кузнечного дела, использовавшаяся в Мазовии в римский период

Техника кузнечного дела используется в Мазовии
в период римского влияния

Желание обсудить (обязательно только самые важные) методики кузнецы, входящие в титул, в первую очередь должны они решили проблему того, который я использовал терминология. Дело в распоряжении древних кузнец был, с химической точки зрения, сталью, поэтому сплав железа с углеродом, где используется термин железо к химическому элементу.Однако в разговорной речи Железо – сплав мягкого, с низким содержанием угля, а сталь - твердый высокоуглеродистый сплав, дающий дополнительно упрочняется закалкой. Срок Железо также используется, когда сплав был получен не в жидком, а в пастообразном состоянии, т.е. дело о шлаковом железе. Для простоты Я буду придерживаться разговорной терминологии, поэтому Я буду использовать названия сталь и железо для обозначения твердые и мягкие сплавы соответственно.
Воссоздавая техники, описанные здесь, наслаждайтесь следующие предположения:

• Использование только инструментов, включая в том, что они были или затем можно использовать.
• Организация кузнечного поста в пути как можно ближе к вероятному прототип.
• Получение формы, рисунка металлических сальников и следы инструментов максимально похожи фигурировать в скопированных памятниках

Рис.1. Строительство экспериментального кузнечного очага.

Первичный условием реконструкции процесса ковки была реконструкция кузнечный огонь и набор инструментов. Нет могу сказать, какими они были на самом деле тогда строил такие камины, чтобы избежать существует опасность неправильного толкования археологический материал, удовольствие возможно самый примитивный, а потому весьма вероятно его формы.Сделал фигурный очаг для испытаний овальный док длиной 40 см, шириной 25 см и глубиной 20 см, торчала тонкая глина (слой толщиной 2-3 см). В удушающей стене 3–4 см. над дном раковины я могу разместить выходное отверстие сопла воздушно-десантный. Вы делаете это намного проще реконструкция кузнечных инструментов. я не играл в в данном случае нет конкретной группы памятников, но я постарался сделать самое простое, типичное для обсуждаемого периода их множество.На практике оказалось, что нет возможность однозначной, точной идентификации используются более сложные кузнечные приемы. тогда. Для конкретного предмета, часто можно только предположить, как это было сделано, возможно, как наверняка не будет сделано, но Я не могу с уверенностью сказать, какой она была последовательно отдельные технологические операции, даже если он был использован специально технология, а не какая-либо другая, что может привести к получение одинаковой пространственной формы.

	Рис. 2. Схема течения шва во втулке для кованого наконечника у кузнеца: А - праворукий. Б - левша.

Немногочисленная и загадочная иконография и описания средневековье, дают лишь самое общее представление о о. методы, которые были использованы в приложении намного позже.Нет можно также, к сожалению, полагаться слишком без разбора на современное кузнечное дело, когда как-то предварительные условия ковка теперь совсем другая, чем раньше. В этом ситуация, по сути единственный однозначный вопрос, которые могли бы стать основой для таких исследований, сохранились железные предметы и инструменты. Сама форма поковок она лишь определяет направление работы, а конкретное путь, когда кузнец пошел, мы можем попробовать переведут на основании сохраненного счета поверхность, оставшиеся на ней следы инструментов, или система подверженных коррозии окон утюг.Наиболее часто упускаемые из виду особенности памятников, Иногда я могу рассказать вам много о том, как они их делают. мастерства, и даже о том, прав был кузнец или нет левша (рис. 2).
Самое существенное отличие, внушительное в начале совсем другой стиль работы древних кузнец был очень использован им инструменты, да и сделать их сложно, ну и что получается их разнообразие. Большую часть времени в его распоряжении был скромный современные условия их набора, в том числе только основные инструменты.

Рис. 3. Основные кузнечные инструменты 2-3 веков нашей эры. А - Дург. Б - Прямые щипцы. C - Двусторонние клещи. D - Пунка и долото. Э - Хэнк. Ф - Гильотина.

В первую очередь были мотки о. весом до 1,5 кг (рис.3Е), наковальня (часто имеющий вид так называемого двухрожковый, в настоящее время используется только в качестве подсобной коровы — рис. 3А), пистолет для гвоздей (рис. 3F), и несколько видов клещей (рис. 3B, 3C) и файлы. Конечно, использовались и другие инструменты, такие как стамески или другие форму панка (рис. 3D), но чаще всего не будет однозначно их идентифицировать. В помощь этим Инструменты могут быть практически всем известны затем железные предметы, так что это был набор ж вполне достаточно для среднего кузнеца.Очевидно, эти очень сложные изделия производились технологически, например, умбон с шипом, требовательный специализированные инструменты, но не думайте, что они были сделаны в средней мастерской кузнец. Я явно не упоминаю мехи здесь Ковальски, когда ничего конкретного о его строении мы знаем.

	Рис.4. Деформация кованых поковок: А - со слишком светлым мотком. Б - с правильной массой.

Все эти инструменты, хотя и очень похожи в современном виде они, как правило, намного меньше их. Большой мяч из вас Covada, а собственно отношение его веса к весу кованого вещь имеет большое значение.Говоря простым языком, вы можете он скажет, что из маленького клубка волос невозможно сделать большой твердые частицы железа. В крайних случаях даже при они деформируются от сильнейших ударов только внешние слои, ржавчина останется без изменений (рис. 4А). Точно так же вес мотка определяет массы полезного чана. В основном В некоторых случаях масса свариваемого объекта может быть больше веса мотка примерно в два раза, кованые питья, и, по крайней мере, столько раз корова должна быть тишина из мотка.Очевидно, я соотношу эти пропорции к относительно компактным поковкам, а не, например, к бруску, которые теоретически можно приварить и постепенно приварить к следующие фрагменты его бесконечно.
Вышеприведенное наблюдение может быть основанием для пытаясь оценить количество железа, получаемого в одном Каваку от одного встряхивания. Предполагая, что окончательная обработка предварительно очищенного сланца утюг, использовались мотки весом до 2 кг, можно он получил бы самое большее брусок веса 4 5 кг.
лично мне подходит предполагает, что самородки железа добывались несколько раз меньше, тем более, что предметы даже весом 1 кг редки. Теоретическое число дюжины килограммов железо получается из одной печи, так что можно в этой примиряет ситуацию только со спонтанным или преднамеренным разрушение одного крупного сланца при ковке, нет тоже с огромными потерями металла уже на его стадии предварительная очистка, или получение во времени выплавка не одного, а нескольких отдельных сланцев.Конечно не исключает возможности получения более крупных тел железо, но оно должно было быть продиктовано необходимостью изготовление крупного объекта, например, насекомого.
Ковка - это отдельная тема, скорее, скорее, замешивание зараженного шифера. Это нельзя было сделать на наковальне, потому что она была такой большой. трусливого не было. Возможно, их чистили каменные наковальни, но, по крайней мере, я полагаю первые этапы замеса улья могут быть осуществляется без снятия шифера с топки.Вниз необходим нагрев большого шифера до температуры 900 С у него был достаточно большой и мощный очаг смех, который допустим только в случае крупное организованное производство. Известно, однако, с одиночная печь находит, так что нам либо придется предположил, что везли неочищенный шифер - что ставит под сомнение смысл такого бизнеса или, по крайней мере, приблизительно, их чистили на месте.Использование большого сильфона i сооружение специальной топки для нужд одного единственного то ли два плавления маловероятны, так что должно быть другое решение. у меня не было возможности экспериментально проверить эту идею в применимо к шиферу, но частично, односторонний подогрев большого бассейна, только летать над жарой с маленькими мехами угли. Таким образом, пластину можно было постепенно поворачивать и он обматывает мотком или деревянной смолой ее подогретую смолу фрагмент, и одновременно нагревает следующий.Кей поэтому процесс может быть осуществлен в небольшом, открытый кузнечный очаг. В результате сварки да очищенный сланец будет несколько сотен граммов металлических кирпичей, а потому вполне достаточно для изготовление большинства предметов, используемых тогда утюг. Однако еще раз подчеркну, что просто мое предположение, не подтвержденное ни одним успешным эксперимент.
Здесь можно сказать, что процесс очистка шифера и собственно сварка, содержащиеся в это железо, оно лежит на границе между ранними хижина куни, и это, должно быть, было прекрасно известны каждому кузнецу.Это, вообще говоря, при прессовании массы светящихся кирпичей и чешуек утюг. В условиях кузнечной мастерской, у нас тут дело с так называемым огневая сварка, фактически вытеснена сваркой и когда единственный способ оставаться на связи постоянно различные фрагменты поддельного предмета или несколько марки стали. На практике сварные элементы необходимо сваривать равномерно нагревается до температуры 1400 С и выполняет с собой сильные удары барабана.Однако в при таких высоких температурах железо внезапно ломается окисляется не только на поверхности, но и по всему его массы, что приводит к необратимому выгоранию и разрушение материи. Чтобы этого не произошло, опрыскайте их сварные элементы с песком или дробленым ульем. Жидкий флюс растворяет оксиды железа для очистки свариваемых поверхностей и изолировать их от кислорода. В случае ковки причудливой формы, дополнительный жидкий поток или термоскрепленные фрагменты, позволяющие равномерный прогрев всего пакета.Вероятно такой же эффект при сварке валов дается выдавливанию с ее уэл. К сожалению, полностью это сделать невозможно изоляция поверхности поковки от содержащейся в кислородный воздух вдувается в печь, что вызывает большие потери окисленного железа, достигающие десятков процентов, что делает невозможным сварка мелких элементов и листового металла. Он не нагревается также уже готовые детали, ведь каждый шов следует дополнительно обработать повторно.

Рис. 5. Способ проведения сварки двусторонними щипцами топорики.

Как видите техника сварки пожара, на практике очень неудобно и сложно, тем не менее во многих случаях незаменимый. Вы, конечно, знали ее использовался не только для сварки, но и для выполнение определенных предметов, таких как choby оси, на которых обычно виден шов образуется в месте соприкосновения соединяемых поверхностей.До недавнего времени сохранялась сварка осей Щипцы с наклоненными в сторону браншами простой, так называемый с двуушными щипцами. Идентичный клещи в сокровищнице кузнечных инструментов из Тусты (рис. 5).
Здесь возникает вопрос, следует ли температуры порядка 1300 - 1500 С не нужно получать было, однако, строительство специальных печей. к типичному для завершения работы хватило самого простого очага из нескольких камней, или экспериментальный очаг описано выше.Как показала практика, подогрев пряжка или серповидная лапка, для этого даже не требуется используйте насадку и сильфон, когда успешно можете идти заменит крыло более крупной птицы, а у с помощью даже самых примитивных мехов можно такая печь расплавит даже килограмм слитка утюг. Получение таких высоких температур было v в большинстве случаев это совершенно не нужно. Современный кузнец, имеющий в своем распоряжении крупный рогатый скот, тяжелые мотки и практически неограниченное количество железо, нагревает металл до максимальной температуры и выковывает это с сильными ударами барабана.Неизбежно с этим тип, неточности устраняются последующая шлифовка. Такой стиль работы не подходит вечеринки для древнего кузнеца. Во время ковки v температуры, близкие к 1000 С, на поверхности железа возникают не слишком глубокие, но ясные вер в результате его быстрого окисления. леди нежные штрихи мотка на поверхности многих сохранившиеся железные предметы доказывают, что ковка был не только черновой монтаж, но и заканчивая, и отсутствие указанного воодушевления указывает его проведение - по крайней мере, на последнем этапе - в температура, не выше красного ара (~ 700 С).Скорее всего она была горячекована только целиком более крупные предметы, не требующие консервации точная форма. Небольшие поковки или те фрагменты, требующие точной отделки, затем обрабатываются при температурах порядка 500 700 С и даже холодно. Изначально кованый только с небольшими мотками, поэтому с так называемым свободно руками, и только в самом конце с применением ударов руками возможна ретушь напильником и топором.Благодаря этому можно было провести прямо рука на основе наковальни предмета, которая дополнительно повышает точность ударов. Это было больше похоже на это работа сегодняшнего ювелира, чем кузнец.
Холодная ковка постепенно упрочняет материал, что может привести к его расслаиванию. К этому избегать, время от времени следует избегать поддельных предметов он нагревается красным, что заставляет его снова появляться ты исчезнешь. Закалка железа при ковке холод, он, конечно, также использовался для придание упругости или твердости.Лезвие ножа или ножницы не обязательно должны быть сделаны из твердого марки стали. Известны также мечи из железа. с содержанием углерода менее 0,1%, поэтому не дает будет затвердевать закалкой. Оставить такую меч в раздутом состоянии, ему совершенно невозможно практическое применение. Единственный способ получить Z у такой стали относительно острое и упругое лезвие очень холодная отделка, точно то же, что косой.В начале В 2000 году у меня была возможность опробовать его на практике такой закаленный меч. Правда, это была реконструкция. меч меч, но в случае с этим экспериментом Я не думаю, что это имеет значение. Указанный меч остается выкован из современной низкоуглеродистой стали аналогичного типа к исходному содержанию углерода - в пределах 0,1%. На ему был дан общий вид тепло, о. прямоугольное сечение лезвия. Окончательная форма - чечевицеобразное в поперечном сечении - получено только холодный, без кипения.Получил таким образом голова прогибается даже до 15 см, а было невозможно без видимых повреждений кутикулы твердая древесина и даже кошка. Для кованых лезвий из стали с более высоким содержанием углерода, можно было бы использовать технику закаливания. Знай суть этого процесса вовсе не было необходимости применять его в упражняться. Также и его открытие не могло не объяснить строжайший секрет, наверняка не раз поддельный предмет был полностью оставлен случайно затвердел, бросив его слишком рано доказательство.Закалка заключается в нагреве стали до предела определенной температуры и быстро остывает. В на практике все было не так просто, оба температура и быстрая ходьба для различных марки стали имеют разные значения. Закаленная сталь сильно напрягается, но становится одновременно хрупкие, и эти две особенности, к сожалению, идут рука об руку неразрывно связаны. Чтобы получить максимум твердый с минимально возможной хрупкостью, параметры и тип жидкости должны быть правильно подобраны ходьба, как точно определено температуры стали в зависимости от ее цвета, и даже в погрузите затвердевший предмет соответствующим образом.Только это знание определяет мастерство любого кузнеца быть его тайной.

	Рис. 6. Закалка во влажной почве ("ПРОКЛЯТЬ") однолезвийного меча

Об используемых методах упрочнения можно на самом деле просто мечта угадать.Практически все следы закалки были уничтожены событие на погребальном костре, а значит и о методе о термической обработке можно судить только на основании структура и тип стали, используемой кузнецом, и традиционный анализ, до сих пор используемый кузнецами методы закаливания. Монах Феофил описывает ожесточение v мочи, и я должен признать, что, кроме некоторых неприятные органолептические ощущения, идеально подходит для этого как файлы и камины закалены.Этот способ однако его нельзя использовать для закалки меч, когда клинок будет получен, по общему признанию, очень твердый, но и очень хрупкий. Может быть прямо здесь применяемый метод селективного упрочнения, состоящий из путем быстрого охлаждения только самого лезвия и оставления его мягкая средняя часть. Это не сложно, а так его можно было использовать даже в примитивных условиях куни. Я сам знаю несколько способов охлаждения меча. опишу здесь только одну, на мой взгляд самую интересную.Хотя техника, конечно, очень старая. очевидно, вы не можете сказать ее роман родословная. Кузнец, который описал мне его, называет его путь не закалкой, а КАЛАНИЕЙ. Проклятие было сделано при быстром последовательном погружении и скольжении одного и второй клинок в правильно подобранном боте консистенция (рис. 6). Это было так, как вы были получит быстрый меч с твердыми лезвиями.
Поскольку аналогичный эффект был получен для жестких лезвия с сердечником из мягкого железа, Я хотел бы вернуться к технике сварки.Популярная в Средние века, она неохотно использовался ранее, когда использовался j на самом деле только там, где это было невозможно для нее избегать. Примером могут быть круглые пряжки для ремней или шовные рукава потом только встык и сварка обычно только в более поздние века. Как уже Я упомянул, что это не могло быть какое-то тайное знание Доступно только определенной группе кузнецов, но процесс известен любой, кто занимается металлообработкой, так что с этой стороны, по крайней мере, не было препятствий для его Широкое применение.Однако здесь возникает вопрос, что насколько глубоким было это умение, в частности, можно было получить дамаск в Мазовии кованый или любой меч, сделанный по этой технике должен был быть римским импортом. Чтобы ответить на них, вы должны сначала указать, что это на самом деле скованный дамаск или урод.

	Рис.7. Схема построения кованого дамаска

проф. Ежи Пясковский описывает это в своем работа О ДАМАСКОЙ СТАЛИ как материи получают из разных сплавов железа, разных содержание углерода (и, возможно, также i фосфор) соответствующим соединением их путей сварка в кузнечном огне. я со своей стороны Я хотел бы добавить, что результат был меньше или сохранилась более упорядоченная слоистая структура сознательно добытый кузнецом для получения специфические механические свойства и получение поверхность изделия характерного рисунка (рис.8Б). А). Во время ковки.

Б). Тот же фрагмент полированный и травленый.

Копать землю. 8. Поверхность кованого булатного образца. (Современная углеродистая сталь, содержащая C ~ 0,1 % и 0,6 0,7 % площади4x)

Если мы не укажем здесь, в какой мере я должен содержание углерода отличается, сплавы железа делаем вывод, что с точки зрения структуры каждый предмет из слизистого железа в полученном виде путем сварки многочисленных частей необходимости не науглероженный металл делать из причудливого, только о неупорядоченных, и очень тонких, так что невидимые слои.В этой ситуации вопрос состоит в том, Мы смогли уродиться на нашей территории на самом деле имеет смысл, когда уровень ранней металлургии сплав железа делает невозможным получение стали в другом персонажи. Получая причудливое о видимом, запланированном шаблон, так что дело было не в технических знаниях запечатывание пакета, когда это делают практически все кузнец, склеивающий разный хлам в одно целое железо, но умение применять его, чтобы сделать пакет из избранных и не случайных куски металла.Абсурдно было предположить, что выковать кремень или нож из твердой стали и гвоздь мягкое было совпадением, поэтому было известно то он прекрасно различает сорта стали. К видна слоистая структура копченого железа или пакет, вам даже не нужно использовать его для его выполнения куски углеводов, в то время как происходит процесс самодекарбонизации поверхности, которой достаточно, чтобы показать линию сварки (Копать землю.9С). На рис.9 я показал сделанный из современное железо (содержание C ниже 0,3%) упаковка. Оригинальные счетчики видны на его поверхности сваривая отдельные слои, они исчезают только после Отчет. Чтобы снова увидеть их характеристику роста (рис. 9А), травление поверхности вообще не требуется металл в кислотах (рис. 9Б), когда он обратно идеально видны во время ковки. Кузнец Я не мог увидеть этот паттерн во время выполнения пакета не замечал, следовательно, ассоциации его происхождения с сварка различных кусков стали была очевидной.Таким образом, применение этой техники не превышало способности даже среднего кузнеца, однако возможность получения причудливого с намеченным, видимым рисунок не синоним факта его подделки меч. Следовательно, на этом основании нельзя доказать, что витиеватые мечи тоже делали на наших области, но в то же время не позволяет утверждение, что их производство - даже индивидуальное - не это было возможно в Мазовии.

А). Во время ковки. Б).Отшлифован и протравлен. С). Электролитически протравленный образец. (Более 20 раз)

Рис. 9. Участок для образцов уплотненного железа. (Современная углеродистая сталь, в т.ч. С 0,2 0,3%)

Имейте в виду, что я пропустил более подробное описание использовавшихся тогда инструменты, и предмет реконструкции старых техник Я относился к кузнецам очень случайно. Худой места побуждает меня выбирать и обсуждать только те немногие, что показались мне наиболее тематически связанный с бывшей металлургией, в то же время они могут свидетельствовать об уровне знаний как обработка железа осуществлялась в Мазовии во 2-м и 3 век нашей эры.

Вышеуказанное текст исходит из сообщения, представленного мной на конференции Witokrzyskie Metallurgy и др. древние центры и центры металлургии железа на польских землях , организовано в Влке Милановская на 16-18 ноября 2000 г. через witokrzyskie Ассоциация промышленного наследия.

Вы находитесь на сайте http: // www.platnerz.com

.

Железо Сонник - основное значение сна

Основное значение

Если во сне фигурирует железо, то оно чаще всего означает силу и последовательность, но может означать и скованность, особенно в чувствах. Твердость железа также может означать жестокость, даже безрассудство и эмоциональную холодность. Сопутствующие обстоятельства также имеют значение.

Сонник железо

• Плавление железа – знак того, что вы можете стать счастливым благодаря своей верности в какой-то степени.

• Формировать утюг - признак того, что вы легко можете вступать в споры.

• Светящееся железо означает бурные и постоянные чувства к любимому человеку.

• Если вам снится, что вы ранены железом , это предвещает вам заботы и разочарования в ближайшем будущем.

• Железная руда предвещает разочарование в любимом человеке или даже расставание с ним.

• Кривое железо – признак того, что вы пытаетесь «выправить» вещи.

• Если вам снится, что используют железо , это знак того, что вы хотите дать больше.

• Этот символ также может означать, что вам не хватает дисциплины и вам нужна дисциплина.

Старый, ржавый извещает о расставании с другом или другом.

Значение ЖЕЛЕЗНОГО сна в других культурах и сонниках:

Арабский сонник:

Этот символ сулит вам тяжелые времена.

Если вы видите железо в кузнице , вы в ссоре.

Когда вы видите формирование железа , это ваш сигнал энергично творить свою судьбу. Это также сулит вам хорошее время, которое вы должны использовать с пользой, а также успех.

Когда видишь, как горит железо , значит, тебя кто-то соблазнит.

Горящее железо сулит вам несчастную любовь.

Если вас ранили железом , это сулит вам бедность.

Когда видишь плавящее железо , это предвещает вечную верность.

Если вы видите во сне ржавое железо , ваш прогноз неверен. Помимо прочего, оно возвещает о том, что чувства к человеку перейдут в ненависть, которая будет тем более жестокой, чем более ржавым будет железо.

Железная сетка , появившаяся в вашем сне, сообщает, что вам придется бороться с противодействием некоторым вашим планам.

Мистический сон:

Этот символ указывает на мужество, силу и выносливость, но может также означать противодействие вашим планам и предвещать большое сожаление.

Горящее железо сулит теплые чувства.

Железная кузница говорит вам о ссоре и неловкости. Он также может объявить, что ваша энергия уменьшится из-за ее неправильного использования.

Когда вы видите старое ржавое железо , это предупреждает вас о любви и страсти. Также это может предвещать вам разлуку с друзьями, бедность и разочарование.

Сломанное железо склоняет вас к ссоре.

Если в вас попала железяка , то вас накрывает тяжелая печаль.

Если плавишь железо , значит любовь.

Если тянет железо вниз , это сулит вам духовное смятение и материальные потери.

Если вы нажмете железным , это указывает на эгоизм и жестокость по отношению к зависимым людям.

Если вы производите железо , значит, вы прибегаете к нечестным средствам для наживы.

Когда вы продаете железо , это предвещает вам сомнительный успех, а также знакомства недостойного характера.

Падение цен на железо является признаком того, что вы осознаете, что счастье является опасным фактором в вашей жизни.

Рост цен на железо предвещает проблеск надежды в мрачных перспективах.

Железная решетка сообщает вам о препятствиях и трудностях.

Железная цепь предсказывает мрачное будущее.

Железное кольцо сообщает, что вы собираетесь пожениться или посетить свадьбу.

Индийский сонник:

Если вы видите во сне железо , то это сулит вам бедность.

Когда вы видите плавящееся железо , это знак того, что только при истинной лояльности у вас может быть хорошая жизнь.

Плавить во сне железо - сулит ссоры.

.

Несколько слов о металлургии, или ковке оружия:

Фотографии из средневековой деревни на Святом Кресте.

Мне пришло в голову, что тема ковки оружия может быть интересной. Итак, сегодня мы займемся тем, как в старину производились предметы для отсечения рук и ног противников, а точнее, как добывался металл для их изготовления.

Оружие из бронзы:

Оружие из металла появилось в большом количестве давно, около 1700 г. до н.э., в эпоху бронзы.В те времена процесс производства оружия был довольно несложным. В общем, бронза — это сплав меди и олова, рецепт которого неточен. В рассматриваемое время использовались два основных вида этого вещества. Это была «классическая бронза», состоящая из меди с примерно 10-процентным содержанием олова, довольно твердая, используемая при изготовлении инструментов и оружия, и «мягкая бронза», куда добавлялось вдвое меньше олова, используемая для изготовления украшений. Мягкую бронзу обрабатывали ковкой, как холодной, так и горячей.Для более твердой классической бронзы использовался несколько более сложный процесс. Хорошо: этот материал плавится, температура плавления бронзы относительно низкая, в зависимости от рецепта она составляет примерно от 900 до 1000 градусов Цельсия, что может показаться высоким, но может быть получено из дерева. Однако необходимо иметь хорошую вентиляцию и подавать огонь с помощью мехов, а приложив немного усилий и умения, подходящий тигель можно соорудить дома.

Затем жидкую бронзу заливали в заранее подготовленные глиняные формы и давали остыть.Когда это происходило, излишки удалялись напильником, лезвие зачищалось и затачивалось, в результате чего оружие было готово.

Такое оружие имеет свои преимущества и недостатки. Самым большим преимуществом является то, что он требует относительно небольшого обслуживания. Бронза не ржавеет и не подвержена коррозии, хотя патинируется и зеленеет. Это не меняет того факта, что современные археологические находки, часто пролежавшие тысячи лет в земле сегодня, были бы просто заточены и по-прежнему годны к употреблению.

Недостатком этого материала является низкая износостойкость. Историческая бронза имела твердость 30-80 по шкале Вайсерса, а железо имело твердость от 60 до 260. Это означает, что такие инструменты легко изнашиваются: ломаются, распадаются, скалываются в них... Это касается, в частности, режущим поверхностям, которые просто быстро теряют фокус.

Вторая проблема с этим сплавом заключается в том, что компоненты, используемые в его производстве, довольно редки.Например, около 2000 г. до н.э. олово добывали на территории нынешних Франции, Великобритании и Испании, а затем вывозили в Средиземноморье, откуда оно отправлялось в районы Месопотамии. Однако самым важным его источником была Сардиния. Некоторые количества были импортированы из стран Африки к югу от Сахары, в частности из современного Судана. Находки показывают масштабы этой торговли. Например, археологи нашли на турецком побережье обломки торговой статуи, датируемой примерно 1300 годом до нашей эры.CE содержит 10 тонн олова. По тем временам это была колоссальная цифра.

Все это делало бронзовое оружие, и даже инструменты, вероятно, дорогими и очень элитными, даже по отношению к ценам на оружие в другие эпохи.

Железное оружие:

Болотная руда.

Около 800 г. до н. э. методы, позволяющие производить оружие из распространения железа. Это имело весьма далеко идущие последствия, так как этот период также является временем явления, иногда называемого в археологии «Великой катастрофой»: внезапное обезлюдение крупных городских центров и исчезновение многих из них, крах великих цивилизации.Вероятно, это было связано с крушением ряда величайших цивилизаций. Считается, что они были уничтожены нашествиями варваров, вооруженных железным оружием.

Железо

, хотя его обработка намного сложнее бронзы, имеет перед ней ряд преимуществ. Во-первых, это более твердый материал, и хотя он довольно легко окисляется, инструменты из него меньше изнашиваются. Однако главное его преимущество состоит в том, что он встречается в земной коре примерно в 500 раз чаще, чем цинк или медь.В результате производство инструментов из него хоть и очень трудозатратно, но просто дешевле.

Предполагается тогда, что просто какие-то неизвестные народы, жившие до сих пор в кабаках цивилизации и слишком бедные, чтобы участвовать в великой торговле оловом, в какой-то момент открыли, как производить железо. Они сделали это открытие, возможно, именно потому, что искали дешевое сырье, которое могло бы стать альтернативой бронзе, которой у них было слишком мало. Затем, вооружившись эффективным и дешевым оружием, полчища крестьян, а точнее пастухов (потому что они были кочевниками), вторглись в богатые земли своих более цивилизованных собратьев и разбили в клочья их небольшие, аристократические армии.

Дальнейшее описано в надгробной плите Рамзеса III:

Иноземные народы устроили заговор на своих островах. Ни одна страна не устояла перед их оружием. Хатти, Коде, Каркемиш, Арзава и Алашия исчезли, как будто их никогда и не было. Они разбили лагерь где-то возле Амурру. Они уничтожили его народ и превратили страну в пустыню. Их союз состоял из филистимлян, зекелов, шекелей, дененов и вошей. Они возложили руки на страны всего мира, и их сердца были полны веры и доверия.Они были на пути в Египет, и перед ними шла волна огня.

Железо можно получить из многих источников. Итак:

Родное железо: Это очень интересный материал, если вы ищете сырье для фэнтезийного игрового оружия. Самородное железо — редкий минерал, встречающийся в небольших количествах. Их можно найти в Центральной Европе, Франции, на Британских островах, в Онтарио, Негеве и на Южном Урале. Однако его крупнейшие месторождения находятся в Генландии.Он бывает двух видов: первый состоит из железа с примесью никеля 0,5-4% и углерода 2-6%. Второй тип имеет аналогичный химический состав, но не содержит углерода.

Железо такое оружие, вероятно, было сделано в медном веке, но оно имеет несколько недостатков как исходный материал. Итак:

• Если опустить Гренландию, где имеются глыбы самородного железа размером от нескольких до нескольких десятков тонн, то этот минерал менее распространен, чем золото.

• Первый также чрезвычайно твердый и труднообрабатываемый даже современными инструментами.В принципе подходит только для примитивных молотков или наковальни.

Метеоритное железо: Вторым и самым ранним источником железа для ковки оружия и других предметов были метеориты. Они имеют сходный с самородным железом состав, но в отличие от него чаще (что не значит часто) встречаются. Металлические предметы из этого материала существовали уже в бронзовом веке и, возможно, использовались даже в медном веке. Это связано с тем, что обработка этого материала не отличается особой сложностью, в отличие от других видов железа.Вам нужно только разогреть его и ударить молотком. Самый известный артефакт такого рода — железный кинжал из гробницы фараона Тутанхамона.

Несмотря на преобладание этого типа оружия в фэнтезийном сеттинге, мне неизвестно о преднамеренном создании метеоритного оружия после окончания бронзового века. Это не меняет того факта, что и самородное, и метеоритное железо — очень интересный материал для оружия. Это потому, что он на самом деле имеет особые свойства. Хорошо: большая примесь никеля делает металл устойчивым к коррозии и очень прочным.

Очаг в кузнице.

Магнетитовые и гетитовые руды: Магнетит является наиболее широко используемым типом железной руды в настоящее время. Встречается чаще всего в виде черного минерала, залегающего в магматических, осадочных и метаморфических породах, иногда в виде прожилков, обычно в зернистых скоплениях. Он также обладает сильными магнитными свойствами. Черный песок, образовавшийся в результате эрозии магнетита, является более редкой формой.

Геттиит - аналогичный минерал, хотя и более твердый, который часто появляется в торфяных отложениях родия. Он также самопроизвольно образуется в кучах коррозионно-активного железа.

Оба минерала содержат более 70% железа, что делает их очень желанной рудой. К сожалению, у них есть и недостатки. Гетита просто немного и он представляет собой относительно небольшую примесь к другим, менее ценным рудам, хотя, как и болотные руды, постепенно регенерируется. С другой стороны, самые крупные источники магнетита заключены в горные породы, что затрудняет доступ к ним.

Это не меняет того факта, что оба минерала использовались для изготовления металла.Гетит был просто обнаружен в небольших количествах, а легкодоступные залежи магнетита существовали то здесь, то там (например, в окрестностях древнего города Магнезия).

Болотная руда: Что действительно способствовало успеху железа, так это лимолитовая и гематитовая руды, и, в частности, наиболее распространенная разновидность первой: болотное железо. Они содержат до 40 процентов железа и очень и очень распространены. Болотная руда образуется автоматически на сырых лугах, торфяниках, на дне озер и в излучинах рек.В настоящее время не эксплуатируется, но в начале 20 века очень интенсивно добывалась, и до 1960-х годов входила в стратегические ресурсы многих стран (в том числе Польши).

В настоящее время этот материал добывается в основном в странах третьего мира, а его глобальные ресурсы сокращаются из-за мелиорации лугов. Тем не менее он очень широко доступен, при этом залежи возобновляются через несколько лет. Конечно, торфяные отложения различаются по интенсивности, но их можно встретить по всему миру.На самом деле, единственные места, куда они не попадают, это пустыни и полупустыни.

Металлолом: Однако наиболее охотно кузнецы использовали железо из поврежденных, бывших в употреблении инструментов. Такой материал, несмотря на свое некрасивое название, весьма неплох, имеет высокое содержание железа без лишних примесей, прост и дешев в обработке.

И, как мы вскоре увидим, это не тривиальный вопрос.

Выплавка и обработка железа:

Курильщик.

Dymarki: Самым ранним производством железа из руды были так называемые дымовые машины. Это были относительно небольшие печи, состоящие из выложенного глиной углубления в земле, служившего очагом, и надземной надстройки высотой около метра. В полость насыпали древесный уголь и подожгли, время от времени снабжая его воздухом благодаря мехам. Железная руда была размещена наверху.

Этот способ производства железа появился около 2000 г. до н.э. и во многих странах мира используется до сих пор (в Европе, правда, со времен средневековья о нем забыли).Это позволяет производить около 50 килограммов материала, называемого губчатым железом, а если нам повезет и у нас будет доступ к очень хорошей руде: от 0,5 до 5 килограммов относительно чистого чугуна.

После окончания производства дым-машина была разобрана. Однако сам материал все равно приходится обрабатывать, так как губчатое железо представляет собой смесь железа и шлака. Чтобы быть пригодным к использованию, необходимо удалить из него этот шлак. Это делается с помощью молотков, нагревая материал, а затем многократно разбивая его на тонкие пластины и снова связывая в стержни.В результате эти стержни имеют много тысяч слоев, сваренных вместе.

Этот процесс занимает очень много времени и довольно дорог. Температура внутри печи ни разу не достигала температуры плавления железа, загрязнения удалялись постепенным окислением, в результате чего весь процесс занимал от 24 до 48 часов, а для получения 50 килограмм промежуточного продукта.

Очистка губчатого железа от шлака заняла еще несколько недель.

Неудивительно, что с появлением лучших методов этот процесс был забыт.

Домны и печи для пуделей: Где-то в начале 11 века в Скандинавии было сделано изобретение, которое надолго изменило принципы производства железа. Это были доменные печи. Доменная печь, как следует из названия, представляет собой высокое глиняное сооружение. Топливо размещается внизу, а руда вверху. Затем к нему подается воздух (а в современное время и чистый кислород), благодаря чему огонь значительно усиливается.Температура в печи превышает температуру плавления железа, в результате чего производится большая часть чугуна (а также некоторое количество губчатого железа и шлака). Более того, благодаря изоляции от топлива (самая высокая температура получается при сжигании летучих веществ) получаемый материал намного чище, чем тот, что производится в установках дымоудаления. Самым большим преимуществом этого типа решения является эффективность, так как средневековые доменные печи могли производить от полутонны до нескольких тонн полуфабриката.

Чугун, однако, по-прежнему не является хорошим материалом, так как содержит много примесей, которые необходимо удалить.

Первоначально для этой цели, конечно, применялся процесс, который заключался в дроблении и повторном измельчении материала, что хоть и требовало много времени, но занимало меньше времени, чем в случае с губчатым железом. Это было по простой причине: ведь чугун был менее загрязнен. Со временем этот процесс облегчился применением так называемых головок-молотов или горнов. Это были водяные молоты, в которых благодаря машинам очищалось железо.Применение этого вида оборудования, за счет больших сил, воздействующих на полуфабрикат, значительно облегчало производство материала, который можно было использовать.

Другим методом было использование так называемых фритюрниц . Изначально они напоминали дымовые ящики, затем форму изменили на ящики. В них помещали железо и древесный уголь, а затем, после розжига огня, с помощью мехов подавали воздух. Целью всей процедуры было окисление примесей, содержащихся в чугуне. Процесс не был на 100% эффективен, все равно требовалось удалить грязь молотками, но преимуществом была скорость и объем производства.Благодаря использованию одной обжарочной печи можно было перерабатывать даже полтонны чугуна в сутки.

Науглероживание: 90 125

После производства качественного железа и придания ему нужной формы необходимо позаботиться о его физических свойствах: твердости, эластичности и прочности. Это делается с помощью двух процессов: науглероживания и закалки.

Науглероживание – это обогащение железа углеродом. В целом, чем выше содержание углерода в стали, тем она прочнее, однако при повышении содержания в металле выше 2 процентов начинают образовываться зерна углерода, наличие которых не только не влияет положительно на прочность стали. средства, а, наоборот, уменьшает его.Поэтому избыточное количество углерода удаляли в процессе ковки чугуна или обжигали в луженой печи.

Однако в результате получается сплав с низким или, в лучшем случае, низким науглероживанием, хотя можно урезать железо так, чтобы оно с самого начала имело оптимальное содержание углерода. Однако с таким материалом сложно работать.

Более простой метод — придать объекту желаемую форму, а затем науглерожить его. Современный метод, наиболее близкий к исторически доступным, заключается в том, чтобы поместить его в пылевидный уголь, смешанный с ускорителями науглероживания (такими как карбонат бария или натрия) и нагреть его до температуры 900-950 градусов.

В настоящее время температуру железа определяют с помощью измерительных приборов, но в прошлом это делалось путем наблюдения за цветом. Это зависит от того, насколько сильно нагрет металл и выглядит так:

• 200 градусов: солома

• 300 градусов: синий

• 360 градусов: серый

• 550 градусов: темно-серый

• 700 градусов (минимальная температура ковки): темно-красный

• 900 градусов: светло-красный

• 1000 градусов: оранжевый

• 1100 градусов: желтый

• 1200 градусов: светло-желтый

• 1300 градусов: белый желтый

• 1400 градусов (максимальный предел для ковки железа): откровенно белый

Исторически порошкообразный уголь использовался для науглероживания и менее научных методов, таких как замачивание будущих лезвий в крови.

Закалка:

После науглероживания продукт необходимо закалить. Закалка заключается в доведении железа до температуры, при которой в нем начнут образовываться нужные микроструктуры, а затем в быстром охлаждении, чтобы эти структуры закрепились в металле. Это повышает твердость и прочность, а также эластичность металла за счет повышения его хрупкости и снижения пластичности.

Поскольку с закаленным металлом очень трудно работать, этот процесс обычно является последним этапом.Обычно это достигается путем нагревания предмета до температуры около 720 градусов и последующего погружения его в воду или минеральное масло.

Добавить в избранное:

Нравится Загрузка...

Аналог

.

Не путайте укол с долбением - Польский от руки господина Письма - Иностранный польский

Будьте осторожны, произносите глагол колоть осторожно.

Нельзя в нем опускать звуки ł , т.е. говорить [бить], потому что тогда кто-то подумает, что это совсем другой инфинитив - о кузне (например, железо, пока горячо или образно 'учись для теста') .

Поэтому всегда четко произносите:

укололся булавкой (номер: получил булавку ...),

Я почувствовал колющую боль в боку (не: жгучая ...),

правда щиплет глаза (нет: жалит …).

Голосовая группа -lu - должна быть хорошо слышна.

Как известно, колоть означает «проколоть чем-то острым, ранить колоть».

Однако я открою, что это не первоначальная формулировка этого глагола. Наши предки говорили иначе - обводили и изменяли в настоящем времени:

(я) колесо , (вы) колесо , (он, она, оно) колесо , (мы) колесо , (вы) колесо , (они, один) колесо .

Отсюда образное выражение, которое используется до сих пор: верно для глаз колеса.

Со временем инфинитивная форма шип превратилась в шип (произошёл сдвиг звуков на и на , так называемая метатезис), а позже ссоры . Это повлекло за собой изменение личных форм. Сорт

стал распространенным

в настоящем времени: я я ссорюсь , (вы) спорите, ( он, она, оно) спорите , (мы) спорим , (вы) спорите , ( они, они) спорят;

в прошедшем времени: (я) ссора , (я) ссора , (ты) ссора, (ты) ссора, (он) ссора,

4 (она) 9000 (это) колесо; (мы) спорили, (мы) спорили, (вы) спорили, (вы) спорили, (они) спорили, (они) спорили

Как видите, было написано ссоры потом (свыше - ).

Наконец, из-за того, что другие глаголы имели окончание яд (например, яд , яд , яд и т. д.), также слово заклинание изменило написание на stabs. Сегодня пишем и меняем:

в настоящем времени: я укол , (вы) укол, ( он, она, оно) укол , (мы) укол , (вы) укол , (они, они) укол ;

в прошедшем времени: (я) ужаленный , (я) ужаленный , (вы) зарезанный, (вы) заколотый, (он) заколотый,

(она) 03 (это) ужален; (мы) зарезанные, (мы) зарезанные, (вы) зарезанные, (вы) зарезанные, (они) зарезанные, (они) зарезанные.

Хочу добавить, что один и тот же звук ł должен отчетливо слышен в глаголах бить , бить и его личных формах ( бить , бить ). Запрещено говорить: зачем ты так жруешь ночью (правильно: ... ты жмешь ).

Мачей Малиновский

Аналог

.

---

Смотрите также

• 
  Молоток для плитки резиновый
• 
  Гостиная из гипсокартона
• 
  Плитка с рисунком на пол в прихожую
• 
  Где хранить грецкие орехи
• 
  Как крепить крючки к потолочному карнизу
• 
  Эустома или лизиантус
• 
  Материал для цоколя частного дома
• 
  Схема инвертора
• 
  Как найти один наушник от airpods если потерял
• 
  Чем закрепить линолеум
• 
  Как обрезать жимолость осенью