Холодная ковка своими руками: станок, чертежи, процесс

Приспособление «Гнутик»

Покупной или сделанный самостоятельно «Гнутик» — универсальное приспособление, позволяющее получить дугу или угол из прута. Он представляет собой основание с ползуном, на котором закреплен упор с углом (90° или другим по необходимости) и двумя цилиндрическими неподвижными упорами. Перемещая ползун и угловой упор, прут сгибается под углом. Для получения дуги предусмотрен третий цилиндр, вращающийся на противоположной от углового упора стороне.

Приспособление может быть выполнено на горизонтальной или вертикальной платформе.

Аксонометрия приспособления «Гнутик» — вертикальное расположение

Чтобы смасштабировать размеры, приводим чертёж нижней планки этого «Гнутика».

Планка нижняя

Это приспособление — универсальное. С помощью насадок на нем можно не только гнуть, но и резать, и пробивать отверстия. Но это уже будет следующим шагом.

Получение дуги на «Гнутике»

Получение угла на «Гнутике»

Так выглядит самодельный «Гнутик»:

Как сделать станок торсион?

Соединение и покраска деталей

Для сборки деталей в желаемую конструкцию необходимо предусмотреть ровное свободное пространство — на полу или на столе, в зависимости от размеров. Заготовки лучше подвергнуть пескоструйной обработке, чтобы снять возможную ржавчину и зачистить поверхность перед сваркой и покраской. Пескоструйный агрегат можно также сделать самостоятельно из отслужившего свое газового баллона, пары патрубков и кранов. Для форсунки можно использовать керамический корпус отработанной свечи зажигания. Для этого достаточно владеть навыками сварочных и слесарных работ.

После пескоструйной обработки детали раскладываются на сборочной площадке. Для удобства работы можно использовать бруски-подкладки. После того, как части размещены, стоит проверить еще раз соответствие их расположения чертежу. Далее, зафиксировав ключевые элементы конструкции струбцинами, точечной сваркой надо прихватить их друг к другу. В последний раз проверив размеры, углы и взаимное расположение, можно приступать к проварке всех нужных швов.

После сварки требуется зачистить окалину проволочными щетками, закрепленными в дрели, а в труднодоступных местах и вручную. Конструкция готова к покраске. В зависимости от выбранных грунтов и финишной краски, а также от способа нанесения, сборку укладывают на прокладочные бруски или крепят вертикально временными упорами.

Ручной привод или электрический?

Электрический привод можно установить на любой станок. Другой вопрос – нужно ли? И снова решение зависит от ваших планов. Электрический привод позволит вам сэкономить собственные силы. Но это не главное его преимущество. Вращательный момент при электрической силе будет более равномерным, а это приведет к ровным и одинаковым элементам ковки.

Чертеж станка для холодной ковки.

Претендент номер один для электрического привода – торсионный станок, где равномерность винтового скручивания вручную соблюсти чрезвычайно трудно. Выполнить его тоже очень просто. Понадобятся полуось ведущего моста старого автомобиля, зубчатая пара дифференциала, защитный рукав. Мощность самодельного двигателя не должны быть высокой – не больше трех кВт и не выше 900 оборотов в минуту.

Что же касается электрификации остальных станков, решайте сами. Если вы планируете заниматься холодной ковкой для собственных нужд, электрическая тяга вам вряд ли понадобится.

Желаем прочных улиток, качественных прутьев и настоящих ценителей вашего кузнечного искусства.

Гнутики, фонарики, волны и другие станки

Как видите, все остальные виды станков для холодной ковки мы собрали в одном маленьком разделе. Откуда к ним такое неуважение в отличие от улитки и торсиона, о которых мы рассказывали в отдельных разделах? Ответ будет честным в виде совета:

Если вы решили сделать кузнечный станок своими руками, остановите свой выбор на двух станках: улитке и торсионе. Во-первых, они абсолютно необходимы с функциональной точки зрения, во-вторых, они достаточно просты для самостоятельного исполнения.

Виды холодной ковки.

Остальные станки типа фонарика или волны можно соорудить намного позже, когда вы поймете, что холодная ковка – это ваше, и когда у вас в голове появятся конкретные творческие планы.

Гибочный станок не нужно делать своими руками, его лучше купить в готовом виде по двум важным причинам:

• Клинья и ролики, с помощью которых меняются размеры изготавливаемых элементов, должны быть выточены с соблюдением идеальных размеров. В домашних условиях это сделать практически невозможно.
• Гибочные станки стоят совсем недорого, так что требование экономии бюджета будет выполняться.

Имея в своем распоряжении три самых нужных станка – самостоятельно сделанные улитки и торсион и купленный гибочный станок – можно приступать к холодной ковке практически любой сложности. Осталось решить еще один небольшой вопрос.

Приспособления для выполнения «гусиной лапки»

«Гусиная лапка» — расплющивание с нанесением красивых насечек концов заготовок для придания большей изящности конструкции или с целью уменьшения толщины для различных соединений.

Концы элементов оформлены «гусиной лапкой»

Эту операцию можно выполнить при помощи станка с матрицей или приспособлением и тяжелым кузнечным молотом на наковальне. Оба варианта мы даем в виде видеоматериалов.

Станок для изготовления «гусиной лапки»

Приспособления для ковки «гусиных лапок»

Подробный процесс изготовления штампа

Ниже прокатный станок для выполнения той же операции.

Станок для прокатки «гусиной лапки» (расстояние между вальцами регулируется). Материалы для прокатного станка: шестерни и валы — запчасти от комбайна б/у

Принцип действия

Источники

• https://sdelairukami.ru/konduktor-ulitka-dlya-holodnoj-kovki-svoimi-rukami/
• https://podelki.expert/stanok-dlya-xolodnoj-kovki-svoimi-rukami/
• https://metmastanki.ru/stanok-ulitka-dlya-holodnoy-kovki
• https://v-teplo.ru/stanok-dlya-holodnoj-kovki.html
• https://1builder.ru/xolodnaya-kovka-stanki-i-chertezhi-svoimi-rukami.html
• https://www.rocta.ru/info/kak-sdelat-stanok-dlya-holodnoj-kovki-svoimi-rukami/
• https://papamaster.su/chertezhi-stanka-dlya-xolodnoj-kovki/
• https://www.umeltsi.ru/stanki/3989-stanok-dlya-holodnoy-kovki-svoimi-rukami.html
• https://svoimirykamiinfo.ru/xolodnaya-kovka-svoimi-rukami/
• https://www.rmnt.ru/story/instrument/kuznechnoe-oborudovanie-stanok-dlja-xolodnoy-kovki-svoimi-rukami.1172021/
• https://pochini.guru/instrument/stanok-dlya-holodnoy-kovki

Разновидности и назначение станков для ковки

Станок любого назначения применяется для облегчения ручного труда. Для ковки по холодному типу может использоваться разное оборудование, сводящее к минимуму физические усилия мастера и позволяющее выполнять следующие базовые операции:

Станок для создания фигурного профиля методом холодной ковки

• изгиб профиля под нужным углом или радиусом;
• изготовление спиралей или завитков;
• продольное скручивание заготовок.

Разнообразие получаемых деталей позволяет выстраивать их в комбинации и замысловатые конструкции, создавать аккуратное художественное полотно для ограждений и беседок, симметричный декор для парковых скамеек, а также других предметов различного назначения.

Промышленный станок гнутик, позволяющий получить заготовку с заданным радиусом

Станки холодной ковки могут быть специализированными (выполнять только одну операцию) и универсальными. Различают такие типы специальных станков:

• гнутики (гибочные станки) – позволяют выгнуть заготовку под углом или заданным радиусом (волна);
• улитки – закручивают заготовки в спирали и завитки;
• торсионы – помогают продольно скрутить заготовку или несколько таких деталей одновременно;
• штамповочные станки – с их помощью делают декоративные хомуты, фасонные наконечники, волну с мелким шагом.

Универсальные станки включают в себя компоненты специального оборудования в различных его комбинациях.

Приспособления для холодной ковки приводятся в действие механически (ручные станки) или посредством электропривода. Оборудование с электроприводом отличается скоростью и легкостью обработки заготовок. Станок для холодной ковки, цена которого может оказаться довольно высокой, характеризуется высокой продуктивностью. Когда нет необходимости в производительности и скорости, то ручного станка будет вполне достаточно для выполнения работ, особенно в том случае, если кузнечное дело – это хобби.

Станок гнутик, предназначенный для обработки труб методом холодной ковки

Можно ли сделать своими руками станок для холодной ковки

Купить ручной станок для холодной ковки можно в специализированном магазине по продаже инструментов или заказать в интернете. Вопрос заключается в цене и платежеспособности покупателя. Альтернативный вариант – собрать его своими руками. Принцип работы ничем не будет отличаться от товара, приобретенного в торговой сети, а выполняемые функции абсолютно идентичны заводским. Дополнительные преимущества – выигрыш в цене, уверенность, что конструкция не выйдет из строя после первого же использования.

Для начала стоит ознакомиться с конструктивными особенностями каждого типа станка, чтобы оценить возможность его самостоятельной сборки.

Станок для холодной ковки улитка, позволяющий создавать спиральные элементы

Торсион должен выполнять скручивание металлических прутьев, поэтому его конструкция предполагает наличие двух элементов, удерживающих заготовку. Один из них служит зажимом, а другой содержит вращающийся шпиндель, который, собственно, и будет закручивать прут до нужной частоты винтовой волны. Устройство довольно просто соорудить самому, а некоторые мастера вообще обходятся тисками и незамысловатым ручным воротом.

Конструкция гибочного станка также несложная, однако она содержит несколько обязательных элементов, сборка которых невозможна без специализированного инструмента. Основание – массивная металлическая пластина с пазом посередине, в который вставляется подвижный упор, перемещаемый червячным механизмом. Два других цилиндрических упора неподвижны и крепятся на основание с двух сторон симметрично относительно паза. Именно монтаж упоров может вызвать затруднение, так как отверстия под крепеж сверлятся только на специализированном станке, воздействию дрели такая заготовка из высокопрочной стали не поддастся.

Создание элементов методом холодной ковки на самодельном станке гнутик

Станок для ковки металла улитка может иметь две разновидности: с воротом или рычажного типа. Первый вариант позволяет варьировать форму изгиба в процессе работы, однако имеет ряд уязвимых мест в конструкции и очень требователен к прочности материалов изготовления. Второй тип более устойчив, но менее производителен. Мастера считают улитку самым простым станком, самостоятельная сборка которого не вызовет затруднений.

Торсионные станки

Мастера рекомендуют закручивать пруты для художественной ковки, не пользуясь станками вовсе. Для предотвращения загиба детали у зажатого в тисках конца под дальний конец следует использовать подставку с небольшим вырезом сверху, куда следует закрепить прут.

Торсионные станки

Вращательные станки могут ускорить работу, повысить качество изготовляемых элементов. Так как нагрузка сильно влияет на опору, подставка должна быть повышенной прочности, например, сваренные вместе швеллеры от ста миллиметров.

Исходный материал удерживается оправой квадратного сечения. Из-за сокращения длины прута, следует тщательно проверять надежность крепления оправы. Для этого заднюю бабку делают скользящего вида. Подразумевает холодная ковка станков высокое качество, иначе изделие будет непрочным.

Любой инструмент для холодной ковки требует бережного ухода за собой, своевременного ремонта и наладки. А ручная художественная ковка и вовсе требует сноровки и дисциплины от мастера. Все схемы, кузнечные станки и даже самодельные станки требуют порядка и чистоты.

Какую схему деформирования выбрать

Гибка пластичных металлов в холодном состоянии может производиться тремя основными способами (схемы приведены на рис. 1.а, 1.б):

1. Свободной, определяемой только ходом инструмента.
2. По упорам, причем как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.
3. Вращающимися валками.

Последний способ используется лишь при гибке больших листов металла и в повседневной практике используется весьма редко. К тому же, устройство такого станка, даже простого, потребует много свободного места в домашней мастерской.

Рисунок 1.а — Свободная гибка

Свободная гибка (см. рис. 1.а) применяется чаще. При наличии кузнечной наковальни или тисков для ее реализации нет необходимости в специальной оснастке: достаточно установить полосу или прут в зазор между губками и последовательными ударами молотка получить необходимый угол гиба. Однако, такая технология гибки применима более для чернового гнутья металла, поскольку даже на стальных заготовках ударное приложение нагрузки оставляет на поверхности заготовки нежелательные следы — вмятины или выбоины. Кроме того, фиксированный радиус перехода от вертикально расположенного паза наковальни или зазора между губками к основной рабочей плоскости инструмента исключает регулировку радиуса гибки, что часто бывает необходимым. Еще одним недостатком свободной гибки является то, что при этом не учитываются упругие свойства металла заготовки. Речь идет об угле пружинения — упругом последействии материала, которое выражается в самопроизвольном уменьшении первоначально заданного угла гибки. При этом радиус пружинения — параметр, который зависит от материала изгибаемой заготовки. Поэтому он должен учитываться еще до начала гнутья. Ручная же доводка конечного угла «на глазок» не способствует качеству готового изделия, и затрудняет последующую сборку конструкции, в схеме которой присутствуют гнутые элементы.

Рис. 1.б.

Гибка по упорам — наиболее совершенный с технологической точки зрения способ холодной гибки заготовок сравнительно небольшой ширины. Принцип такой гибки заключается в том, что исходную полосу или прут металла размещают в специальном приспособлении, где имеются фиксаторы параллельности расположения заготовки, а также ограничители хода гибочного инструмента. Поскольку такой инструмент может быть сменным, а его ход — сравнительно просто регулироваться, то такой способ холодной гибки в домашних условиях является наиболее целесообразным. Схема способа представлена на рис. 1.б.

Таким образом, для качественного холодного гнутья заготовок потребуется несложное приспособление, называемое гнутиком для холодной ковки. Оно достаточно компактно и может устанавливаться на любой слесарный верстак.

Как построить завиток?

Эскизов завитков для художественной ковки в интернете достаточно, но при попытках подогнать их размеры к требуемым для себя нередко оказывается, что изделие зрелищно проигрывает из-за вроде бы незначительного нарушения пропорций. Поэтому желательно также уметь строить ковочные шаблоны завитков, заведомо обладающие эстетическими достоинствами.

Шаблоны для холодной ковки художественных завитков – волют – строятся на основе математических спиралей. Чаще всего используется логарифмическая спираль; это одна из широко распространенных естественных форм, выражающая фундаментальные законы природы. Логарифмическая спираль обнаруживается и в раковине улитки-моллюска, и в нашем слуховом аппарате, и в форме скрипичного ключа в нотной записи; в грифе самой скрипки тоже.

Построение образующих шаблонов для холодной ковки на основе спиралей

Принцип построения логарифмической спирали по точкам заключается в том, что при повороте образующего ее радиуса, начиная с некоего начального R0, на фиксированный угол φ, его длина умножается на показатель расхождения спирали p. Для волют p берут, как правило, не более 1,2, т.к. логарифмическая спираль расходится (раскручивается) очень быстро; на поз. В рис. для примера показана логарифмическая спираль с p = 1,25. Чтобы попроще построить спираль по точкам с достаточной для кузнечных работ точностью, принимают φ = 45 градусов.

В случае, когда требуется более плотная арифметическая спираль, при повороте образующего ее радиуса на те же 45 градусов к предыдущему радиусу прибавляется 1/8 шага спирали S, поз. Б. В том и другом случае R0 берут равным или большим поперечника d заготовки равномерного сечения, поз А. Если начальный конец заготовки заострен, R0 может быть и меньше d, вплоть до предела пластичности металла.

Осталось определиться, как уложить зрительно гармоничную спираль с заданный для нее размер проема a. Чтобы решить эту задачу аналитически, т.е. по формулам с любой заданной наперед точностью, придется решать уравнения кубические и высших степеней. Компьютерных программ для численного технического расчета волют в интернете что-то не обнаруживается, поэтому воспользуемся приближенным методом, позволяющим обойтись одним рабочим и, возможно, одним проверочным графическим построением. В его основе лежит предположение, что при небольших р суммы R2+R6 и R4+R8 сильно не различаются. Пошаговый алгоритм построения волюты для ковочного шаблона отсюда следует такой:

1. исходя из наличного материала определяем R0;
2. количество витков волюты w берем по принципу: как бог положит на душу левой задней лапы любимого кота;
3. пользуясь данными таблицы на рис., рассчитываем поперечник волюты b такой, чтобы он был немного меньше ширины проема под нее a, см. поз. Г;
4. рассчитываем рабочий начальный радиус R по формуле на поз. Г;
5. строим по точкам профиль волюты в масштабе;
6. при необходимости точно подгоняем R по той же формуле и строим профиль рабочего шаблона окончательно.

Примечание: если по таблице будете рассчитывать промежуточные значения, не забудьте – их нужно брать в геометрической пропорции!

Торсионы

Торсионное скручивание прутка без станка

Скручивать для художественной ковки прутья винтом можно вообще без станка, см. рис. справа. Чтобы заготовка не согнулась у коренного (зажатого в тисках) конца, под дальний от них конец направляющей трубы нужно подставить деревянный чурбак или что-то вроде него с V-образным вырезом вверху; трубу лучше прихватить к этой опоре хомутом, а подставку закрепить на верстаке. Труба должна быть короче заготовки и по внутри примерно в 1,5 раза шире ее наибольшего поперечника, т.к. заготовка при скручивании стягивается и раздается вширь.

Торсионный станок для холодной ковки позволяет увеличить производительность и улучшить качество получаемых деталей. Рабочее усилие в нем передается на опору в значительной степени, поэтому станина нужна прочная, в виде хребтовой рамы из двутавра от 100 мм или пары сваренных швеллеров того же размера; профтруба будет видимо деформироваться. На опорной поверхности станину нужно надежно закрепить с помощью приваренных к ее концам лап из того же профиля, поз. 1 на рис.

Самодельные торсионные станки для холодной ковки

Заготовка – квадратный пруток – удерживается оправками-патронами с гнездами также квадратного сечения; они видны там же на поз. 1. Т.к. пруток при скручивании сокращается по длине, патроны в шпинделе и задней бабке нужно надежно фиксировать винтовыми зажимами. По той же причине задняя бабка выполняется скользящей. Для возможности скручивания отдельных участков заготовки применяется также скользящий ограничитель со вставкой с квадратным отверстием.

Если требуется сделать только забор для себя или что-то меньшее, можно на скорую руку соорудить торсионный станок из лома и подручных материалов, поз. 2. На том и другом станке в принципе можно получать и филаменты, вложив в патроны пучок из 4-х прутков вдвое меньшего размера. Но не думайте, что хороший фонарь или корзинку вам удастся сделать, просто подпихивая рычагом заднюю бабку. Получится нечто вроде того, что на врезке в поз. 1 и 2. Кузнецы называют такие казусы словом общеизвестным, но в литературной речи не употребляемым. Ветви филамента при скрутке его в простом торсионном станке нужно разводить вширь ручным инструментом, что сложно и не обеспечивает должного качества работы.

Красивые филаменты (поз. 3) скручиваются на торсионных станках с закрепляемой задней бабкой и винтовой подачей шпинделя, поз. 4. А теперь вернемся ненадолго к рис. с видами станков в начале, к поз. 2 на нем. Видите штуковину, обозначенную зеленым восклицательным знаком? Это сменный шпиндель. В комплекте их 2: гладкий для спиральной крутки по длинной оси заготовки и винтовой для скручивания филаментов. В таком исполнении станину сваривают из пары швеллеров с продольным зазором, а к задней бабке приваривают башмак с резьбовым отверстием под стопорный винт. Башмак нужен с подошвой от 100х100, т.к. фиксация задней бабки в режиме филамента фрикционная и лишь отчасти заклиниванием: стопорный винт дает только начальное прижимное усилие.

Об электроприводе торсиона

Электропривод самодельного торсионного станка

Работа на торсионном станке с ручным приводом шпинделя утомительна. Но главное – стабильного качества изделий такого, как на поз. 3 рис. с торсионными станками, добиться еще труднее. Причина – руками сложно создать равномерный по кругу вращательный момент, как и любым другим рычажным приводом. Поэтому торсионный станок для холодной ковки как раз тот случай, когда применение электропривода оправдано несмотря ни на что. Лучший вариант из подручных материалов – полуось ведущего моста заднеприводного автомобиля с зубчатой парой от дифференциала оттуда же, см. рис. справа; не забудьте только о защитном кожухе! Мотор – на 1,5-3 кВт и не более чем на 900 об/мин. Возможны и другие варианты конструкции, см. напр. ролик:

Что такое холодная ковка

От горячей гибки холодная художественная ковка отличается способом обработки заготовки. Сделать красивую поделку при помощи горячей поковки можно только после предварительного разогрева металла. Холодную деталь наклепывают серией ударов молотом с протяжкой по длине полосы. Физическое воздействие изменяет структуру материала, увеличивает прочность верхнего слоя, оставляя сердцевину эластичной и устойчивой к излому.

Ускорить производственный процесс помогают списанные рельсы, колесные бандажи и буфера железнодорожных вагонов, используемых при изготовлении гибочного приспособления «улитка». Простой чертеж «улитки» для холодной ковки поможет из подручных материалов собрать приспособление с экономным и безопасным ручным приводом. Простая конструкция состоит из следующих компонентов:

1. гибочного рычага;
2. ворота или поворотного лемеха;
3. лекала;
4. обводного ролика.

К положительным свойствам станка-твистера «улитка» относятся следующие факторы: оборудование может устанавливаться в любом месте, вертикальная компонента обладает минимальной рабочей нагрузкой, горизонтальная нагрузка передается на опору из стального профиля. Поворот лемеха можно осуществлять одной рукой, вторая рука поджимает прут арматуры или полосу металла.

Простые механические станки для ковки металла позволяют сгибать спирали с числом витков до 5 шт. Чтобы правильно собрать станок «улитка», необходимо изучить принцип действия оборудования и способ сборки основных узлов, среди которых основными является:

1. каркас из металлического уголка и швеллера или трубы с толстыми стенками;
2. столешница из двух круглых стальных плит толщиной более 4 мм;
3. основной вал, закрепленный в центральной части станка между кругами столешницы с помощью согнутых под прямым углом треугольников. Для вала можно использовать толстостенную трубу;
4. рычаг для сгибания прутка, закрепленный к валу кольцом.