Ковка

Одним из процессов обработки металла давлением является ковка (кузнечно-штамповочное производство). В процессе ковки заготовка подвергается многократному прерывистому воздействию инструмента, это приводит к ее деформации и постепенно заготовка приобретает желаемую форму и размеры.

С древних времен человек обрабатывает металл (медь или самородное железо) с помощью ковки. Использовалась холодная ковка (до 16 века н.э ее использовали индейцы Северной и Южной Америки) и горячая ковка (в 4-3-тысячилетии до н.э. имела распространение в Египте, Месопотамии и Иране). В древности мастера Европы, Азии и Африки обрабатывали ковкой сыродутное железо, золото, серебро, медь. Во всех человеческих культурах кузнецы пользовались особым почтением, а мастерство их было овеяно легендами. В эпоху средневековья во многих странах, в том числе и в России, кузнечное дело достигло своего рассвета. Кузнецы изготавливали все, что нужно было для жизнедеятельности человека. Изготавливались все виды оружия, в том числе и огнестрельное, хозяйственные инструменты, сельскохозяйственные орудия, двери, сундуки, светильники, решетки, замки, часы. Многие изделия были украшены тончайшими деталями. Изделия украшали насечками, просечными и рельефными узорами, а также расплющенными в тонкий слой листами бронзовой потали или сусального золота. Примеры средневекового кузнечного искусства сохранялись как в простом обиходе до 19 века (светцы, подсвечники, крюки), так и в обиходе знатных особ. До наших дней сохранились выполненные в 15-19 веках кованые ограды, решетки, фонари, ворота во всех царских или королевских резиденциях в Версале, Петербурге, Царском Селе и многих городах Европы. Некоторые города специализировались на изготовлении кузнечных изделий разного предназначения. Так, Герат и Мосул изготавливали домашнюю утварь, в Дамаске, Милане, Аугсбурге и Туле – оружие, в Ноттингеме, Золингене, Павлове на Оке – ножи и инструменты, в Нюрнберге и Холмогорах – замки и т.д. Начиная с 19 столетия, в связи с развитием новых производственных процессов и отношений, ручную ковку вытеснило литье и штамповка. В 20 веке ковка вновь возродилась. С помощью кованых изделий стали оформлять общественные интерьеры, также с помощью ковки смогли выразить себя художники Ф.Кюн из Германии, И.С.Ефимов и В.П Смирнов из СССР и многие другие.

Именно российские ученые разработали основы теории ковки. Еще в 1831 году П.П.Аносов для изучения структуры металла впервые применил микроскоп. Режимы ковки были научно обоснованы Д.К.Черновым в 1868 году. Советские ученые Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др. сделали неоценимый вклад в развитие теории ковки.

Чаще всего ковке подвергают металл, нагретый до определенной ковочной температуры, это позволяет увеличить пластичность металла и снизить его сопротивление деформации. Ковочная температура для каждого металла подбирается отдельно, она зависит от химического состава металла, а также от вида операции или перехода. Например, для стали необходима температура 800-1100?С, а для сплава алюминия – 420-480?С.

Ковка бывает свободная (без применения штампов) и ковка в штампах. Если в процессе ковки применяются штампы, они ограничивают обрабатываемый металл со всех сторон стенками рабочих полостей штампа, в результате чего заготовка принимает форму соответствующей полости ( см.раздел Ротационная ковка, Штампование). При свободной ковке, ручной или машинной, металл или ничем не ограничивается, или ограничивается только с одной стороны. В процессе ручной ковки на инструмент или непосредственно на металл воздействуют молотом или кувалдой. Свободная ковка применяется в единичной и мелкосерийном производстве.

При машинной ковке металл подвергается обработке на специальном оборудовании. Использование молота, падающие части которого имеют массу от 1 до 5000 кг или гидравлического пресса с усилием 2-200 Мн (200-2000тс) позволяет изготавливать поковки, масса которых достигает 100 тонн и более. Тяжелые заготовки управляются подъемными кранами (их грузоподъемность может составлять 350 тонн), кантователями и специальными манипуляторами. Для улучшения структуры металла и придания ему новых свойств используется сводная ковка. В процессе проковки достигается упрочнение металла, несплошности его завариваются, а крупные кристаллы разрушаются. После такой обработки структура металла улучшается, становится мелкозернистой, строение метала становится волокнистым. Машинная ковка применяется в массовом и крупносерийном производстве.

Ковка - это один из наиболее экономичных способов обработки металла и получения заготовок деталей. В процессе ковки используется специальный кузнечный инструмент, который позволяет придать заготовкам желаемую форму и заданные размеры. Основными операциями ковки являются осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и пр.