Холодное формование металла — это методика создания изделий путем давления без нагрева. Металл деформируется при помощи станочного оборудования. Кованные орнаменты украсят ограды садов. перила лестницИзготовить их можно для окон или дверей. Простота конструкции и доступность материалов позволяют каждому быстро разобраться с процессом и реализовать собственные задумки.
Происхождение кузнечного дела: подробности о холодной ковке.
Ковка — обработка металла для получения заданной формы из заготовки. Для неискушенных слово «кованый» ассоциируется с кузницей: болванку нагревают до 800-1000°С и обрабатывают молотом. В повседневной жизни чаще встречаются изделия из холодной ковки: кастрюли, чайники, узоры на воротах и дверях, металлические подставки. Для них металл деформируется под давлением без предварительного нагревания.
Холодная ковка — более лёгкий, безопасный и удобный метод обработки, чем горячая.
- Инструменты для холодной обработки металла доступны по цене и удобны в использовании.
- небольшая трудоемкость;
- Быстрый освоение работы, невысокие требования к профессиональному уровню.
- Создание неповторимых узоров из простых составляющих.
К недостаткам относится ограниченный набор рабочих поверхностей и материалов: прутьев, листов и пластин.
Рукодельное литье холодным способом существовало раньше горячего. Наиболее ранние предметы найдены в Египте и Месопотамии и относятся к 4-3 тысячелетию до нашей эры. Вначале применялась руда, которая деформировалась после удара камнем. Холодная ковка использовалась для изготовления украшений из золота. Мягкий металл удобно обрабатывать каменными молотками. Самый древний предмет найден в Египте, его возраст составляет 8 тысяч лет.
За века наблюдения за вулканами люди поняли: высокая температура облегчает обработку металлов. Возникла профессия кузнеца, появились доменные печи. Каменный век сменился железным, в жизни людей появились не только украшения, но и посуда, оружие, садовые инструменты. Принцип работы кузни сохранился, но оборудование для холодной ковки модернизировано.
Необходимые приспособления для работы по металлу в домашних мастерской.
Изготовление уникальной вещи всегда начинается с подсчета материала и составления подробного плана работы. Планировать ход действий проще при создании эскизов кованых изделий в масштабе, фиксируя размеры и подбирая нужные инструменты. Особое внимание уделяется выбору материала. Металл должен быть прочным, но податливым к деформации.
Важно! Из-за воздействия разницы температур металл теряет прочность и может треснуть.
Существуют два способа ручной ковки металла: вальцовка (работа с прутьями) и штамповка (выдавливание листов под давлением). В домашних условиях чаще применяют первый способ. Для прессования листов требуется специальная заготовка для деформации. Распространенные инструменты для вальцовки: гнутик, улитка, твистер, волна и фонарик.
Гнутик – это базовый инструмент для изгиба проволоки под разными углами. Спиральные элементы холодной ковки закручиваются с помощью улитки. Для лучшего результата следует использовать прутья диаметром 10-12 мм. Материалом слишком большого диаметра работать сложнее.
Твистер служит для скручивания прутьев по длине. Волна предназначена для изготовления волнообразных элементов. Фонарик используется для работы сразу с несколькими прутьями, которые устанавливаются на оснастку и сгибаются путем вращения рычага.
Оборудование для вальцовки в домашних условиях
Для холодной ковки можно приобрести готовые приспособления или изготовить их собственными руками из доступных материалов. Сначала необходимо построить 2-3 базовых верстака для обработки одного прута. Проекты и сложность изготовления зависят от типа выполняемых работ. Тщательное изучение процесса позволит сделать оборудование самостоятельно.
Из чего можно сделать предметы?
Для изготовления гнутика для холодной ковки не обязательно создавать чертежи.
Достаточно разобрать принцип работы, чтобы самостоятельно сделать инструмент. Станок представляет собой стальную оснастку, состоящую из трех частей. Средняя часть (поводок) подвижная, на ней закреплен центральный валик (клин), который сгибает прут. На боковых пластинках валики сменные и вставляются в паз. Изменяя диаметр, можно варьировать угол изгиба прута или пластины. Сверху на поводке закрепляют рычаг, приводящий конструкцию в движение.
Обратите внимание! Для изгиба прута нужно приложить много силы, так что установка верстака на мобильную опору может привести к искажению формы и усложнить процесс работы.
Для облегчения изгиба пластины валики должны свободно вращаться в отверстиях. Расположить пазы для валиков можно симметрично в нескольких точках, что ускорит перемещение деталей и настройку угла сгибания.
Механизм изгибания металла гнутиком:
- Между валиками располагается пластина или прут.
- тисками центральный валик прижимается к металлу;
- Поворотом рычага пластина скользит по валику, становясь той формы, которую нужно.
Для удобства под центральный валик устанавливается лимб – лента с делениями, показывающая высоту угла. Изделия, изготовленные с его помощью, обладают высокой точностью и идеально соответствуют друг другу.
Улитка: доступный инструмент для формирования спиралей.
Второй вариант названия – кондуктор для холодной ковки, изготовленный самостоятельно.
Для создания необходимо изучить процесс сгибания, например, просмотрев видео о ковке. В таком случае конструкция не вызовет вопросов и будет легкой для повторения. Верстак представляет собой станину, на которой стоит главная матрица или спиральный модуль. Прут загоняется в улитку и обходится металлическим роликом, прижимаясь к дуге. Каркас нужно сделать из металла, так как дерево под воздействием длительного напряжения быстро разрушается. металлический уголок, толстостенная труба или швеллер.
Станок рассчитан на две столешницы: одна служит опорой и воспринимает основную нагрузку, на другой располагается форма улитки. Вырезают два круга толщиной не менее 5 мм. Первую часть устанавливают на каркас. Сверху первого круга отмечают центр и приваривают трех- или четырехстворчатую ножку для распределения нагрузки.
Верхнюю часть улитки, где гнется металл, называют модулем. Модуль может быть неподвижным или сборным.
Статичный модуль – инструмент для холодной ковки, предназначенный для формовки одинаковых деталей узора. Изменять радиус или угол изгиба невозможно. Перед изготовлением модуля на столешнице создаётся разметка. Из металлических пластин (толщиной не менее 0,6 мм) формируется пружина и приваривается.
Наборный модуль имеет несколько частей. Его часто используют для художественной ковки, так как позволяет создавать элементы различного радиуса. Сначала на столешнице намечают детали и рассчитывают пазы. Из толстого металла вырезают съемные части улитки. Отверстия для крепления на столешнице прорезают только посередине. В противном случае напряжение распределяется неравномерно, и паз быстрее ломается.
Можно изготовить сменный модуль для ковки своими руками: к металлическому кругу приваривается конструкция заданного радиуса, которая крепится к столешнице пазами или болтами. Для изготовления элементов разного диаметра делают несколько модулей, которые подходят для использования на одном станке.
Вращающий вал и рычаг крепятся между столешницами таким образом, чтобы расстояние между роликом и модулем составляло не менее 2 см, а ход вала выходил за пределы столешницы. На ручке рычага устанавливают подвижный элемент для регулировки радиуса хода ролика.
Как сделать и применять инструмент волна.
Волна служит для формовки линий в форме синусоиды. Изготавливаются два валика определенных размеров. Первый – неподвижный, вокруг него сгибается прут, закреплен на опоре. Второй – подвижный, прикреплён к рычагу и вращается при контакте с поверхностью. Давление между валами воздействует на металл, заставляя его изогнуться.
Ступенчатую пирамиду можно выточить из статичного валика. Изменение радиуса волны возможно путем перемещения рычага и прута по делениям. Во время работы такого станка необходима фиксация одной стороны, чтобы предотвратить повреждение изгиба. Для точной имитации формы волны создаются два статичных валика: один удерживает прут, не допуская деформации, а на втором выполняется сгибание.
Особенности установок фонарик и твистер.
Фонарик – приспособление холодной ковки, предназначенное для работы с несколькими прутьями и изготовления объемных корзинок. Для закрепления инструмента можно применять обычные тиски вместо конструирования станины. В состав фонарика входят три части: две матрицы и валик. Матрицу изготавливают из прочного металла, желательно закаленного, шириной 4-5 см.
В каждой матрице создают центральное отверстие для валика. По бокам формируют пазы для установки прутьев. Вторая матрица должна перемещаться вдоль рычага, поскольку при деформации уменьшается расстояние между рабочими поверхностями. При вращении рычага прутья сгибаются по спирали, создавая конструкцию, напоминающую фонарик. Изделия из металла, состоящие из нескольких прутьев, крепят сваркой.
Станка твистер имеет подобную конструкцию. Вместо вала в матрицу устанавливают прут, который прижимают пластиной или болтами. Между ними необходимо поместить подвижный элемент, подающийся вперед при вращении вала. Прут скручивается по продольной оси, образуя симметричную спираль.
Важно! Ходовая матрица при каждом обороте должна стремиться к неподвижному состоянию. При её зафиксированном положении специалисту потребуется большее усилие для изгиба проволоки.
Ручная холодная ковке при помощи пресса: изготовление заготовок для будущих изделий.
На кованых ограждениях и заборах часто заметны не только геометрические узоры, но и цветы, бабочки, листья и прочие декоративные элементы. Их также создают с помощью холодной ковки методом вальцовки, а не штамповки.
Объемные кованные изделия изготавливают из листовой заготовки. Работа прессом в домашнем быту реже встречается, чем вальцовка. Выдавливание листов под прессом может быть как ручным (выбивным и вдавливаемым), так и автоматическим. В домашних условиях ручной штамп более доступен. Для этого мастеру нужно сделать несколько заготовок, которые при давлении отпечатываются на металлическом листе.
Оборудование для ковки металла:
- Пуансон — это подвижная часть пресса, которая прижимает лист внутрь. Форма его рабочей поверхности может быть рельефной или гладкой.
- Матрица — формовочный элемент, созданный в виде нужного изделия. При нажатии рельеф матрицы деформирует пластину, придав ей требуемую форму.
- Рукоятка или реле пресса управляет расстоянием между матрицами и силой давления.
Перед началом работы нужно создать рисунок будущего изделия. Эскизы художественной ковки переносятся на заготовку, которую затем обрезают и стачивают по краям. Для прессования можно использовать обычные тиски, разместив их вертикально, чтобы пластина лежала горизонтально.
В домашних условиях ковку металла можно сделать зубилом и молотком. Зубило служит пуансоном, наковальня – матрицей, а молоток – рычагом. Под лист для лучшего пропечатывания рисунка положите пластину с насечками, тогда рельеф получится более четким и красивым.
Важно! Материал для штамповки нужно выбирать более мягким по сравнению с пуансоном и матрицей, иначе инструменты будут ломаться слишком быстро.
Из металлической пластины толщиной 20-30 мм вырезают заготовку нужной формы для создания элемента «лист». По центру заготовки карандашом рисуется продольная линия. Боек зубила ставят под углом к этой прямой. Удары по ручке зубила на пластинке оставляют отпечатки, похожие на жилки у листочков.
Для изготовления необходимой формы изделия можно использовать плоскогубцы. Деталь фиксируется между тисками и выгибается до нужной конфигурации. Такой метод обработки подходит для небольшого объема изделий, предназначенных для личного пользования. Процесс нанесения рисунка вручную длительный, однообразный и требует высокой точности.
Штампы для постоянного использования (в виде листьев, лепестков, цветов и т.п.) лучше купить, поскольку точно обтачивать два одинаковых элемента – весьма сложный процесс. Основные части изготавливают либо из болванки, либо отливают методом горячей ковки. Такая работа требует большого опыта и высокой точности. Пуансон и матрица должны совпадать. При сильном давлении неровности отпечатаются на изделии. В случае большого несоответствия пресс раздавит заготовки – и придется начинать работу заново.
Мотивы и приемы декоративной ковкой.
Изготовление красивого узора начинается с эскиза ковки. Мастер должен чётко представлять будущую картину. Вначале рисуется чертёж, подсчитываются материалы, количество элементов и выбираются станки с оснасткой. Для эстетичного вида изделия лучше заранее определить его стиль. Просматривая фото изделий холодной ковки, можно без труда понять их принадлежность к определённому направлению.
Существуют разные способы создания кованых узоров.
Романский стиль Отличается строгостью и симметричностью. Ограждения украшены плотным расположением спиралей в равномерном порядке, детали повторяются и схожи друг на друга. Это монументальный узор с использованием элемента волюта (С-образно закрученные односторонние завитки).
Готический орнаментНе многие знают, что современные заборы чаще всего делают именно в этом стиле. Характерной чертой является стремление вверх: заостренные прутья заканчиваются навершиями в виде стрел, копий или острых шипов. Спиральные элементы этого стиля, называемые просечками, напоминают разветвленный стебель. Для разнообразия между прямыми прутьями добавляются фонарики или объемные спирали.
Ренессанс Этот стиль встречается редко. В нем практически не применяют заостренных угольчатых элементов. Основа – круглые дуги, спирали и волны. Разветвленные металлические прутья украшают листьями или цветами, изящные изгибы принимают форму восьмерки. Просечка, спираль, волюта и восьмерка – характерные элементы стиля. Стиль очень гармоничен: детали устанавливаются симметрично в виде переплетенных линий.
Барокко В отличие от Ренессанса, этот стиль отличается ажурностью и пышностью. Характерны С-образные спирали, волюты, завитки, изогнутые линии и узоры. Объемные листья и цветы дополняют плетения, придавая форме динамичность.
РококоВ этом направлении используют тонкие прутья и двусторонние завитков. Рокайльный узор создает постоянное движение, отличается филигранностью и объемными рисунками. На фотографии холодной ковки видны ассиметричность и дробный орнамент. Нельзя применять прямые прутья и плоские решетки.
КлассицизмСтиль красивый, хоть и простой, вновь вернул симметрию в моду. При создании узоров используют завитки, просечки, спирали и прямые пруты. Добавили еще меандр – ломаные линии или изогнутые под прямым углом прутья. В ограждениях всегда соблюдается вертикальная архитектура.
Ампир Отличается наличием геометрического орнамента и длинными гладкими прутьями. Основной элемент (волюта) видоизменен: удлиненная прямая линия с завитками на концах. В данном стиле главное – строгая простота, симметрия геометрических форм в сочетании со спиральными элементами.
Ар-нуво, или модернХудожественная ковка дополнена биологическими мотивами. В этом стиле нет прямых линий, только изгибы, меандры, завитки и спирали. Симметричность теряет свою значимость. Орнамент повторяет силуэты человека или животного, дополняется листьями и цветами. Узор создан так, что завитки плавно перетекают друг в друга по всему орнаменту.
Работа без предварительного чертежа быстро приводит к путанице при создании изделия холодной ковки. Каждый узор требует тщательной проработки, а внесенные правки следует немедленно отражать на эскизе для ясного представления конечного результата.
Обратите внимание! И даже с изображением кованых орнаментов, требуется начертить схему и обозначить места для каждой детали.
Финальная стадия обработки металлических деталей для создания орнаментального узора.
После создания всех элементов орнамента начинается его формирование.
Внешний вид узора может отличаться от эскиза. Чтобы выявить возможные ошибки, необходимо провести предварительный просмотр. Вначале узор можно разложить на плоской поверхности, не соединяя части. Так можно оценить реализацию задумки и исправить недостатки работы. Формирование узора без предварительного просмотра результата не рекомендуется.
Основных видов соединений два:
- сварочный шов;
- заклепки (или художественные хомуты).
Сварочный аппарат предпочтительнее применять там, где шов соединения легко зачистить или он останется незаметным. Для поддержания привлекательности орнамента изделий из холодной ковки можно устанавливать фигурные заклепки. Заклепки надежно соединят составные части и станут частью декора.
Орнамент собирают постепенно, учитывая количество деталей. Сначала скрепляют мелкие элементы, создавая просечки, витые линии и вензеля. Для соединения применяют сварку. Шов выравнивают болгаркой с зачистным диском толщиной 0,6 см. Он легко справляется с изгибами и неровностями. Крупные детали соединяют фигурными хомутами. Заклепки устанавливают симметрично для дополнения узора. В конце работы орнамент обрабатывают зачистным или полировочным кругом.
Художественная ковка — это не просто бизнес или работа, но и интересное хобби. Начинающий мастер может изготовить оборудование для холодной ковки своими руками из подручных материалов. Специалистов по холодной ковке можно назвать художниками, так как они создают красивые орнаменты из неотесанных прутьев, труб и листов. Такое увлечение требует полной отдачи и значительных затрат. Но все вложенные средства и усилия принесут плоды, если подкреплены желанием творить прекрасное.