Станок для изготовления фигур из металла. Ручные станки для ручной холодной ковки металла

Фанера является одним из оптимальных материалом декора. Помимо своих эксплуатационных качеств она легко поддается обработке. Однако механическое фигурное вырезание не всегда дает нужный результат. Поэтому были разработаны станки для лазерной резки фанеры. Это является инновационной технологией, позволяющей делать сложные объемные рисунки и узоры.

Технология лазерной резки фанеры

Точечное термическое воздействие на декоративный природный материал частично разрушает его. Это происходит за счет формирования плазмы, аналогичной для дуговой сварки. Однако при этом фанера не плавится, а выгорает.

Основным компонентом станка является лазерная установка. Она формирует сконцентрированное излучение, которое воздействует на материал. Для этого применяются лазеры типа СО2. Полупроводниковые модели не обладают достаточной мощностью и могут быть использованы только для художественного выжигания.

Порядок выполнения фигурной лазерной резки фанеры.

1. Создание рисунка. В зависимости от возможностей оборудования это можно делать в электронном виде или самостоятельно нанести узор на поверхность.
2. Выбор режима резки. Определяющим параметром является мощность лазера. Она зависит от толщины и структуры фанеры. Если превысить степень нагрева – будет увеличиваться ширина реза.
3. Формирование рисунка. На его скорость влияет мощность лазера. Чем она выше, тем быстрее выполняется процесс. Однако при этом увеличивается область потемнения по краям.

Это общее описание технологии, которое может быть изменено в зависимости от параметров и функциональных возможностей оборудования. Средняя мощность лазерной установки составляет около 20 Вт. Она напрямую зависит от толщины фанеры и сложности узора.

Для работы лучше всего применять автоматизированные центры обработки с ЧПУ по дереву. Это увеличит точность и повысит производительность.

Особенности резки фанеры с помощью лазера

Главным недостатком этого типа оборудования является его высокая стоимость. Ряд преимуществ, которые невозможны для механической обработки, делают лазерные центры по дереву весьма популярными. Они применяются для комплектации производства, используются для выполнения небольшого объема работ в домашних условиях.

Определяющим преимуществом лазерной резки является тонкий шов на дереве. Он может быть немного больше диаметра луча. Таким образом, достигается максимальна детализация и точное соответствие результата первоначальному макету.

Эта технология имеет следующие особенности:

• в области воздействия луча образуется небольшое потемнение. Это является неизбежным, но может быть нивелировано с помощью покраски или нанесения лака;
• для резки не нужно прилагать механических усилий. В процессе не происходит деформация поверхности, характерная для классических способов обработки;
• на качество работы влияет состав древесины. Не рекомендуется использовать листы, изготовленные из хвойных пород. Они содержат большое количество смол, которые при испарении влияют на внешний вид.

При больших объемах производства необходимо предусмотреть систему вытяжки испарений. Это осуществляется с помощью локальной вентиляции. Отсутствие стружки значительно смягчает требования к условиям труда при фигурной резке фанеры лазерным станком.

Предварительно поверхность обрабатываемого материала очищается от пыли и грязи. Не допускается наличие лака, краски или аналогичных им декоративно-защитных составов.

Перечень оборудования для резки

Для комплектации профессиональной производственной линии рекомендуется приобретать специализированное оборудование. Но помимо лазерной установки в нем должны присутствовать другие компоненты.

Для обеспечения максимальной автоматизации работы головка лазера должна свободно перемещаться по длине и ширине деревянной поверхности. Для этого устанавливают специальную каретку, которая движется по направляющим.

Помимо этого для нормальной работы необходимы следующие комплектующие:

• блок электронного управления. Он контролирует работу лазера, подает команды на его перемещение относительно листа;
• система вывода продуктов сгорания. Несмотря на их небольшое количество без принудительной вентиляции быстро повысится концентрация вредных веществ;
• интерфейс для ввода информации – рисунка, режимов работы станка и т.д.

Для выполнения небольшого объема работ приобретать дорогостоящее оборудование будет нецелесообразно. Оптимальный вариант — воспользоваться услугами специализированных производственных компаний. В этом случае понадобится только правильно составить рисунок и подобрать материал, на который он будет нанесен.

В видеоматериале можно увидеть пример работы станка для формирования рисунка на поверхности фанерного листа:

Обзор готовых моделей станков

Если вы хотите приобрести лазерный станок для резки фанеры, то обратите внимание на их различие по мощности:

• настольный. Предназначен для работы дома или небольшой мастерской с маленькими заготовками. Мощность до 80 Вт, цена от 50000 руб;
• профессиональный. Используется в малом бизнесе при производстве дизайнерских украшений, гравировке, раскрое материалы в размер. Мощность до 195 Вт, цена от 150000 руб;
• промышленный. Используется на производственных линиях высокой мощности и пропускной способности с повышенными требованиями к качеству и точности работы. Мощность от 3000 Вт, цена от 450000 руб.

Рассмотрим станки из разной ценовой категории.

Сегодня искусственный камень – это очень популярный строительный материал. Он широко используется как для облицовки фасада домов, так и для выкладывания дорожек на участках, создания плитки и даже элементов забора.

Многообразие цветовой гаммы, большая прочность и меньшая цена делают этот материал более доступным и более популярным как среди профессионалов, так и среди людей, просто запланировавших ремонт. В связи с тем, что цена оборудования для производства декоративного камня довольно доступная, технологии не являются секретными, изготовление искусственного камня может стать превосходным делом развития собственного бизнеса.

Камень собственного производства получится дешевле, чем покупной, а фактуру и качество владелец может подобрать и усовершенствовать самостоятельно. Все, что нужно, - это разобраться в деталях: какой материал и сколько необходимо закупить, какие нужны формы для производства декоративного камня, приобрести удобное помещение для изготовления и весь набор требуемого оборудования.

Производственное помещение

Как и любые другие, процесс изготовления камня требует соблюдения определенных технических и термических условий.

Так площадь основного производственного помещения может быть от пятидесяти до ста квадратных метров.

Обязательно должно быть складское помещение для хранения сырья отдельно от цеха.

Температура в помещении не должна превышать 25 градусов. Отопление может быть проведено только в производственной мастерской. Освещение должно быть как общее, так и локальное в тех местах, где расположены станки для производства декоративного камня. В помещении необходимо провести водопровод и оборудовать канализационный сток. Обязательно установить качественную вентиляционную систему для проветривания мастерской.

Необходимая техника

Когда помещение готово и оборудовано с соблюдением всех норм безопасности, следующим шагом будет выбрать, какое понадобится оборудование для производства декоративного камня. Зачастую используются такие приборы:

• Вибростол (стоимость от 50 000 до 70 000 р.).
• Бетономешалка (5 000 – 13 000 р.).
• Электронные весы (15 000 – 25 000 р.).
• Несколько рабочих столов.
• Емкости для сыпучих материалов.
• Строительный миксер (2 500 – 5 000 р.).
• Формы для камня, которые можно закупить или сделать самим.
• Поддоны для форм.
• Различные мелкие приспособления, такие как лопатки, совки, тачки, мастерки и т.д.

Вибростол нужен для того, чтобы из раствора убрать пузыри воздуха с помощью вибрации. Такой стол можно купить или сделать самому по чертежам и отдельно приобрести вибромотор для движения стола.

Полиуретановые формы также можно сделать самим, что сэкономит средства в начале производства. Но от качества самой формы зависит напрямую и свойства изделия, его долговечность и эстетика. Поэтому на качестве полиуретана лучше не экономить. Специалисты советуют использовать продукт немецких и американских производителей.

Сырье

Важно определиться с материалом, из которого будет изготавливаться камень: из гипса или из бетона, и затем закупить все необходимые смеси. Могут понадобиться:

• Цемент белый и серый.
• Песок (речной или кварцевый).
• Пигмент и краситель.
• Пластификаторы для гипса и бетона.
• Гипс, гипсополимер.
• Химические смеси.
• Фиброволокно.

Искусственный камень можно окрашивать в различные цвета. Для этого используют компрессор с насадками распылителями и аэрографом. Также можно применять кисти разнообразных форм для достижения необходимой фактуры и цветности. Пигмент можно добавлять как на готовую поверхность камня, так и в саму смесь.

Готовая продукция

Приобретенное оборудование для производства декоративного камня можно использовать для личных нужд или для изготовления продукции на продажу. Готовый камень желательно упаковывать, чтобы защитить от повреждений во время транспортировки и при хранении в складских помещениях. Упаковывать лучше в картонные коробки, укладывая камень слоями. Каждый слой нужно отделить слоем картона или упаковочной пленкой.

Технология производства

Декоративный камень можно изготовить несколькими способами. Самые распространенные – это вибролитье и вибропрессование. Оба метода по-своему хороши и имеют ряд особенных преимуществ.

Оборудование для производства декоративного камня дешевле изготовить способом вибролитья, чем приобрести вибропресс. С этой техникой проще работать и настраивать. Изготовление этим способом сохранит в изделии больше влаги, так как нет необходимости пропаривать камень; в итоге готовая продукция получается более насыщенной раскраски. Процесс вибролитья проходит в несколько этапов:

• Приготовление смеси цемента, пигментов, модифицирующих добавок и минеральных наполнителей. Раствор можно замешивать как ручным строительным миксером, так и специальным бетоносмесителем.
• Заливка раствора в готовые формы, установленные на вибростоле. Изделие должно быть в форме не менее 48 часов.
• Отделение изделия от формы, удаление сколов, упаковка готового материала.

Вибропресс, в свою очередь, позволяет производить менее дорогой по себестоимости материал. Этот процесс можно практически полностью механизировать, что повысит производительность. Благодаря такому выбору будущий хозяин производства может сам определиться, какая технология будет использоваться в зависимости от ожидаемой производительности.

Достаточно часто в различных областях применения могут встречаться витые трубы. Для чего они нужны, какой процесс их изготовления? Эти изделия используются в основном как декоративные. Причем они не всегда выполняют функцию конкретно проводника какой-либо жидкости. Рассмотрим более подробно область применения труб, а также особенности их производства, возможности выполнить работы своими руками и как будет выглядеть самодельный материал, стоит ли он траты дополнительных сил и средств на изготовление станка.

Применение

Станок для изготовления витых труб – полезная вещь в различных областях. Например, он может использоваться в производстве мебели, как ни странно. Все потому, что витые трубы могут применяться как конструктивные элементы различных вариантов мебели. Современные технологии мебельного производства – это нестандартный подход и использование качественных и надежных материалов. Витые трубы в мебельной промышленности можно встретить как элементы:

• столов;
• стульев;
• ножек мягкой мебели;
• барных стоек;
• полок;
• кроватей;
• стеллажей.

Имея небольшое производство мебели, станок для изготовления витой трубы может дать новый виток в производстве: натолкнуть на свежие идеи, расширить ассортимент продукции.

Еще одной отраслью, где часто можно встретить витые трубы, является строительство, а точнее оформление экстерьера и интерьера здания. В первом случае, из витой трубы могут быть сделаны подпоры для навеса, ограждения крыльца, перила для лестниц, балконные стойки и многое другое, во втором — трубы также нашли применение. Они могут составлять композицию для декоративного дополнения дизайна, например, как стойка для вазонов с цветами. Станок для производства витой трубы будет полезен в производстве лестниц, конструктивных декоративных и функциональных элементов зданий. Его также можно использовать в производстве тентовых навесов, беседок.

В некоторых случаях из витой трубы изготавливаются полотенцесушители. Благодаря тому, что труба изготавливается из металла, ее можно использовать как полость для заполнения горячей жидкостью, водой или маслом. А витая форма создаст более оригинальный внешний вид. Тем более, что такие трубы могут покрываться специальной термостойкой краской — это даст дополнительные варианты решений для оформления ванной.

Изготовление станка

Чтобы изготовить станок для витой трубы своими руками, необходимы некоторые инженерные и технические знания. Главным в производстве своими руками будет правильное составление чертежей. Только грамотно рассчитанные и выполненные чертежи дадут все необходимые параметры для производства точного оборудования. Однако если нет времени, сил и особой необходимости в серьезном мозговом штурме, вполне реально купить данный станок. Несмотря на его немалую стоимость, он достаточно быстро окупается. Хотя, естественно, практичней будет брать его как дополнение к уже имеющейся производственной линии, а не как самостоятельное устройство.

Использование

Самым главным в эксплуатации станка для производства витых труб можно назвать простоту применения. Если для создания такого устройства нужны серьезные расчеты, чертежи и много времени, то для использования достаточно одного-двух раз посмотреть видео либо использовать фото инструкции.

Принцип работы заключается в специальном вальцевании слоя трубы, без разрезания всего металла. Оператор при подготовке устанавливает положение ползунков по наладочной нанограмме. Позиция идет с четким соответствием с толщиной материала. Можно использовать изделия диаметром 1-15 см. После важно вращать винты, делая метки на ползунках. Установка происходит напротив отметок на линейке, которая располагается на рабочей плите.

Как только закончены подготовительные работы, необходимо выключать станок. Труба может вращаться по часовой стрелке. Ножи создают необходимые прорези, полностью не повреждая металл. Угол подъема витка трубы будет зависеть также от устройства. Наиболее распространенными являются углы в 35, 45, 55, 90 градусов. Производительность аппарата — до 120 м/ч, но она зависит от модели и производителя. Поэтому, если данный параметр важен, его лучше уточнять отдельно и заранее при выборе станка.

При достаточном уровне заказов станок обычно окупается всего за несколько дней. Поэтому перед покупкой желательно оценить объем существующих и последующих работ. Причем оценку желательно давать по самым критичным показателям. Тогда вопрос окупаемости не коснется.

Подводя итог, стоит отметить, что подобный станок – это вспомогательное устройство. Хотя, если обзавестись постоянными заказами конкретно на витую трубу, можно брать и не один станок, специализируясь только на подобном производстве.

Чтобы получить красивую декоративную решетку на окно, либо для ограды или балюстрады балкона, необходимо оборудование для холодной художественной гибки металла. Давайте разберемся, что это за приспособления.

1 Для чего нужно гнуть металлопрокат, и как это лучше делать?

Для изготовления кронштейнов козырьков над окнами и дверьми, а также для навешивания настенных фонарей и камер видеонаблюдения зачастую используются фигурные элементы из стальных полос, а также из прутка или арматуры. Такие детали можно заказать в кузнице или на предприятии, где установлены станки для гибки проката. Либо, как вариант, можно сделать механический инструмент для изготовления металлических орнаментальных элементов своими руками.

Также немаловажно знать принцип действия автоматических приспособлений, которые можно приобрести для наладки массового выпуска фигурных деталей.

Разнообразие художественных элементов невелико, однако для каждого варианта требуется отдельная операция. Различают такие форм-факторы, как полоса или пруток со спиральным изгибом, пруток с кручением вокруг продольной оси, элемент с изгибом по определенному радиусу (до кольца) или волной, а также под углом. Также для придания конструкциям объема нередко используется гибка по большому радиусу. Универсальных аппаратов легкого класса с малой и средней производительностью очень мало, чаще встречаются модели, совмещающие комплекс для 2-3 типов гибки.

2 Автоматические станки для декоративного изгиба

Оборудование для получения декоративных форм из стальной полосы, прутка или арматуры (а также из труб) бывает механическое, основанное на работе маховика, электромеханическое, гидравлическое и пневматическое. Первым у нас будет станок для простейшей операции – вальцевания металла. Да, именно на этой технологии основан метод получения изгиба малого радиуса, то есть для дуги используются 3 валика. Однако отечественный станок "Д 2 С" отличается многофункциональностью, то есть можно своими руками установить насадку и для навивки "улитки".

Данное оборудование считается довольно простым, поскольку не нуждается во включении в производственную линию. В качестве насадки вместо ведущего, горизонтально ориентированного вала, используется специальный шаблон, который вставляется в патрон на шпинделе. Заготовка вставляется в зажим, после чего станок проворачивает вал на необходимый угол, который задается простейшим программированием на пульте. Максимальный диаметр изделия не может превышать 20 миллиметров.

Для получения многовитковых улиток может быть сделано несколько поворотов шпинделя с поэтапной заменой насадок, либо с использованием сборного секционного шаблона. Похоже работает и станок для холодной художественной гибки металла "Декор 1", который имеет горизонтальную рабочую поверхность с расположенными на ней вертикальными шпинделями. В ведущий патрон могут быть вставлены валки различного диаметра или специальные шаблоны "улитки". Оборудование снабжено пультом ЧПУ. Оба устройства запускаются автоматически и вручную. Следующий станок можно назвать бюджетным их вариантом.

Аппарат для холодной ковки "Ажур 1М" предназначен для пуска и остановки шпинделя своими руками. Мощностью в 3 кВт и имеющий небольшие размеры (менее метра по любой из сторон и 1,2 метра в высоту), этот агрегат может быть установлен даже в домашней мастерской. Производительность – от 400 деталей типа "лапка", "улитка" и "волюта", "корзинка" и "торсион" на дополняющих модулях.

Выпускаются и зарубежные образцы подобного оборудования. В частности, UNV3 предназначен для завивки заготовок в "улитки" и "волюты", а также для продольного скручивания прутка с квадратным сечением. Предусмотрено и изготовление "корзинки". Однако требует работы исключительно обученного оператора, поскольку, в противном случае, придется использовать ручной пуск станка, из-за чего большинство функций дорогого оборудования не будут задействованы .

То же самое можно сказать и про менее универсальный вариант V2-16 мощностью 1,5 кВт, который выполняет только операции по завивке "торсиона", изготовлению "корзинок" и производству "улиток". Оба агрегата при наличии цифрового пульта управления работают от педального пуска. Следует принять во внимание, что, независимо от используемого типа станка, материал должен обладать должной степенью вязкости и пластичности. Следовательно, высокоуглеродистые стали со значительной упругостью для этой цели не подходят.

3 Ручное производство декоративных металлических элементов

Помимо автоматических агрегатов сегодня в огромном количестве выпускается механический инструмент для фигурной деформации металлических полос и прутков с арматурой. Практически любое приспособление такого рода основано на вращении или повороте ворота, а также на рычажно-цепной передаче. Причем можно использовать как отдельные механические устройства, так и комплекс из нескольких узлов, соединенных на одной станине, разница между ними будет только в стоимости, производительность же абсолютно одинакова.

Давайте рассмотрим последовательно каждый инструмент для изготовления того или иного декоративного элемента из металла. Самое простое решение – вращение ворота вручную, то есть без использования различных передач, облегчающих мускульное усилие. Как правило, здесь можно упростить задачу только за счет предельно возможной длины плеча рычага. Например, элементарное устройство: стенд, на котором жестко закреплен упор для заготовки, а на некотором расстоянии от него – вращающийся вал, вокруг которого будет загибаться пруток, труба или полоса металла.

Под рабочей поверхностью к оси вала прикреплен свободно двигающийся рычаг, имеющий дополнительную вертикальную ось на плече, выведенную над стендом через дугообразную прорезь. На ось надет второй вал, который будет прикатывать заготовку к первому. Такой инструмент дает возможность легко изготовить своими руками "волюту". Для закрутки "торсиона" на длинном массивном основании устанавливаются 2 станины, жестко закрепленная – на конце, и подвижная – на середине. Сквозь зафиксированную станину пропущен вал, на котором установлен ворот и имеется плашка с зажимами, обращенная вдоль основания к противоположному его концу. В свободно двигающейся консоли сделана проушина с болтовыми зажимами, куда жестко фиксируется заготовка.

Второй конец стержня с квадратным сечением зажимается в плашке. Далее вращением ворота придается нужное количество витков завиваемой по продольной оси детали. Этот же инструмент позволяет сделать своими руками корзинку из нескольких прутков. Вот еще один инструмент для механической художественной гибки металла. В центре рабочей поверхности приспособления имеется ось, на которую надевается сборный шаблон для улитки. Секции насадки имеют скошенные торцы для прочного стыка, а также удобные крепежи с небольшими отверстиями под пальцевое соединение. Когда дугообразные детали шаблона смыкаются в рабочее положение, получается ровная, плавно изгибающаяся спиралевидная конструкция.

По центру, над зажимным пазом для заготовки, имеется бобышка ворота, в которую вкручиваются рукоятки рычагов. С небольшим отступом от надетой на ось насадки имеется длинная широкая прорезь, ориентированная от центра. В ней на пружине движется вал, который нужен для упора заготовки к шаблону при вращении ворота. И, наконец, последний инструмент, который можно приобрести для ручной . Называется он очень похоже на операцию, которую выполняет, а именно – гнутик. Состоит из трех квадратных профилей, расположенных вплотную, два крайние из которых жестко закреплены на верстаке или станине.

Центральный движется продольно между крайними посредством поворота рычага (реечная передача). На неподвижных основаниях установлены ведомые валы прокатного стана, на центральном – ведущий, с воротом. Напротив него ближе к станине имеется место под сменный клин с заданным углом для углового загиба полос с упором на валы. Для получения дуги заготовка ставится между ведомыми и ведущим валами, поворотом рычага она гнется до нужного радиуса, далее вращается рукоятка для сообщения нужного изгиба всей заготовке.

4 Как самостоятельно изготовить устройство для гибки прутков и профилей?

Описанное оборудование несложно сделать самостоятельно, но гораздо эффективнее работать с электромеханическим станком. Поэтому, помимо ворота, вышеупомянутый инструмент можно своими руками снабдить цепной передачей на ось ведущего шпинделя от электромотора.

Однако наиболее эффективным будет решение с зажимным патроном от токарного станка, в бабках которого можно закрепить заготовку любой формы. Для этой цели можно задействовать остойчивый верстак, фиксируя на нем при необходимости подвижную консоль с проушиной под кручение "торсиона" или упор для наматывания спиральной улитки на закрепленную в патроне насадку.

Для изготовления колец своими руками, упомянутую ранее консоль с проушиной, которая располагается точно по центру патрона, можно отодвинуть на некоторое расстояние. Затем зажать бабками вал нужного диаметра (для удобства на его торцах могут быть более тонкие выступы под проушину и зажим). Также на валу устанавливается петля или иной зацеп для заготовки, которая затем, после включения электромотора и начала вращения шпинделя, начинает закручиваться пружиной вокруг шаблона. Желательно также своими руками сделать упор для прутка сбоку от оси вала. После снятия заготовку остается разрезать вдоль для получения колец по количеству витков.

Глядя на заборы, ворота и калитки, как на рис., при домах явно не элитного класса, человек, имеющий некоторое представление об оборудовании кузницы и характере работы там, может подумать: откуда у них денег столько? У более сведущего в кузнечном ремесле такого вопроса не возникнет: эти красоты, равно как и металлический декор мебели, легких садовых строений, качелей, скамеек и т.д., созданы способом холодной ковки.

Цены на холодную художественную ковку доступны, потому что производственные расходы и начальные затраты на оборудование невелики, а производительность труда неплоха для кустарных условий. Следовательно, ИП-кузнец, специализирующийся на художественной холодной ковке, может рассчитывать на достаточно быстрый старт и хорошую рентабельность. Возможно, кто-то из владельцев образцов на рис. сделал свой себе самостоятельно: холодная ковка своими руками выполнима в гараже или сарае без опыта, а кованые детали для мелких предметов мебели, балясин, мангалов и всякой разной прочей металлической утвари, (см. напр. рис. справа), можно делать даже в домашних условиях.

Основа «холодной кузни» – станок для холодной ковки. Для полного производственного цикла, способного удовлетворить любые мыслимые фантазии свои или заказчика, станков потребуется 5-7 видов, 3-5 основных из которых можно сделать своими руками. Однако вначале, прежде чем тратиться на станок или материалы для него, весьма желательно освоить начала кузнечного дела. Поэтому далее будут рассмотрены также некоторые приемы изготовления деталей художественной ковки без станка и оснастка для них, которую можно быстро изготовить из подручных материалов.

Штамповка, ковка и гибка

Так что это такое – холодная ковка? От штамповки она отличается тем, что металл под воздействием рабочего органа почти не течет или течет слабо. Взгляните на пивную банку либо, допустим, алюминиевый или жестяной чайник. Они выдавливаются одним ударом пуансона штамповочного пресса; чайник и т.п. изделия сложной формы – составным раздвижным пуансоном. Получить необходимое для создания столь высокого давления рабочее усилие в домашних условиях невозможно, кроме одного случая, см. далее.

От горячей ковки холодная отличается, понятное дело, тем, что заготовку предварительно не нагревают. Собственно холодная ковка, которая ковка, это наклёпывание (наклёп) детали продолжительной серией регулярных ударов определенной силы. Структура металла при этом существенно изменяется: твердость поверхностного слоя увеличивается, а сердцевина обеспечивает общую вязкость и прочность на излом. Мастера-кустари – инструментальщики и оружейники – буквально охотятся за буферами и колесными бандажами жд вагонов, кусками рельсов.

Наклёпывание стали осуществляется механическим молотом. Сделать его своими руками можно, и даже проще, чем некоторые виды станков для холодной художественной ковки. Но данная публикация посвящена именно последнему предмету, а холодная художественная ковка это по сути гибка (гнутьё) металла: его структура в детали существенных изменений не претерпевает, а изменение физико-механических свойств металла для качества конечной продукции не существенно. Поэтому холодную ковку, которая ковка, оставим до подходящего случая, а займемся ковкой, которая гнутье. Для краткости назовем ее просто художественной ковкой, а где потребуется упомянуть о ковке горячей, там это будет оговорено особо.

Станки и оснастка для холодной ковки

Основное оборудование для художественной ковки своими руками представляет собой станки и приспособления нескольких типов с ручными приводом. Электропривод применяется нечасто, т.к. обусловленный им прирост производительности не всегда равноценен сложности изготовления и затратам на электричество. Впрочем, об электроприводе для домашних ковочных станков мы еще вспомним, пока займемся «ручниками». Практически все элементы изделий на рис. в начале можно сделать на станках следующих типов:

• Твистеры (закручиватели), поз. 1 на рис. – формируют плоские спирали и др. завитки с узкой сердцевиной (ядром).
• Торсионные станки, поз. 2 – позволяют получать винтовую крутку прутка и элементы из объемных спиралей, т. наз. филаменты: корзинки, фонари, луковицы.
• Инерционно-штамповочные станки, поз. 3 – на них концы прутьев расплескивают в фасонные наконечники (поз. 1 на рис. ниже), штампуют декоративные хомуты для соединения деталей узора (поз. 2 на том же рис.), выдавливают мелкую волну и рельеф на длинномерных деталях.

• Гибочные станки бывают нажимными, протяжными и комбинированными, поз. 4 . Первые позволяют получать только волны и зигзаги; протяжные – кольца, завитки и спирали с широкими ядрами, а последние все эти виды изделий.

Примечание: в технической литературе, особенно англоязычной, все станки, формирующие детали методом кручения или навивки, часто называют твистерами. Изначально твистер это станок для навивки пружин. Но применительно к художественной ковке правильнее будет твистерами считать станки для навивки, а крутильные – торсионными.

Что такое гнутики?

В техническом просторечии гибочные станки называют гнутиками. Однако в любительской и частной металлообработке наименование «гнутик» утвердилось за настольным приспособлением для получения волн и зигзагов, см. рис. справа. Меняя в гнутике ролик или клин, можно в некоторых пределах варьировать шаг и высоту волны или угол зигзага.

Гнутик для прутьев/труб до 12-16 мм стоит сравнительно недорого, но сделать его самому дома сложно: нужна точная обработка спецсталей. Попробуйте-ка обычной электродрелью обычным сверлом по металлу просверлить обычный рожковый гаечный ключ. А в гнутике рабочие нагрузки много выше, чем на его губках. Поэтому гнутик лучше купить, он и помимо ковки на хозяйстве пригодится для изготовления элементов сварных металлоконструкций, как трубогиб для мелких толстостенных прочных труб и в др. случаях.

Твистеры

Издавна кузнецы вили завитки вхолодную по шаблону-оправке рожковым рычажным захватом, поз. 1 на рис. Способ это малопроизводительный и не для хлюпиков, но позволяет достаточно быстро и просто делать разнообразные гибочные оправки из обычной стальной полосы: концевой (упорный) рог рычага не дает шаблону податься под давлением заготовки. Серединный (обводной) рог желательно делать скользящим с фиксацией: работа пойдет медленнее, но, особенно в неопытных руках, точнее.

Другое простое приспособление для ручной фасонной гибки – прочная доска с опорным штырями – проставками, поз. 2; в качестве них подойдут обычные болты М8-М24. В зависимости от того, насколько вы дружны с домашним тренажером, работать можно с полосой до 4-6 мм. Выгибают полосу на-глаз, работа идет медленно, зато можно выводить узоры вплоть до Ильи Муромца на коне в полном вооружении или Будды в цветке лотоса. Последний, возможно, и совершенно ручной работы: люди, вполне освоившие хатха- и раджа-йогу, способны руками завивать в узор стальные арматурины.

Улитки

Станок-твистер – улитка наиболее популярен среди занимающихся художественной ковкой: его возможности сравнительно с простотой конструкции, доступностью для изготовления своими руками и удобством работы поразительны. Собственно, станок-улитка это немного механизированный и усовершенствованный гибочный рычаг, но такое «немного» сделало возможной работу на нем начинающим. Станки-улитки делятся, в свою очередь, на станки с воротом и поворотным лемехом и рычажные с неподвижно закрепленным шаблоном и обводным роликом.

Улитка с лемехом

Устройство гибочной улитки с лемехом показано на схеме ниже; там же описана и технология работы с таким станком.

Преимущества гибочного станка-твистера данного типа следующие:

• Работать на улитке с поворотным лемехом и воротом можно в необорудованном помещении: вертикальная компонента рабочей нагрузки пренебрежимо мала, а ее горизонтальные составляющие передаются на опору частично.
• Вследствие пред. пункта опорная конструкция может быть достаточно простой и легкой, сварной из обычных стальных профилей.
• Рабочий процесс осуществим в одиночку: поворачивая ворот одной рукой, другой поджимаем пруток или полосу к лемеху-шаблону. По мере гибки его звенья сами встанут на места.
• Холодным способом на улитке с поворотным лемехом можно вить спирали до 5 витков.

Чертежи станка-улитки для художественной ковки со спецификацией деталей даны на рис. О размерах звеньев (сегментов) раскладного лемеха поговорим далее, а пока обратите внимание на марки сталей: на лемех приходятся большие нагрузки. Если сделать его из обычной конструкционной стали, шаблон поведет на середине калитки или секции забора.

Примечание: более подробные чертежи станка-улитки сходной конструкции с описанием и деталировкой см. по ссылке: //dwg.ucoz.net/publ/osnastka/instrument_dlja_kholodnoj_kovki/5. Там же вы найдете чертежи самодельного гнутика и приспособления для гибки колец.

Материал для складного поворотного лемеха, как и сложность его изготовления– не единственные слабые места станка-улитки с воротом. Еще серьезнее проблема сочленения звеньев лемеха (показаны красными стрелками на рис. справа). Сочленения сегментов лемеха должны:

Выполнить все эти условия вместе сложно и в хорошо налаженном и оборудованном промышленном производстве, поэтому ресурсы складных шаблонов для холодной ковки в общем много меньше, чем позволил бы их материал сам по себе. Плохое использование свойств материала – серьезный недостаток. Кроме того, по тем же причинам другое слабое место станка-улитки с воротом – эксцентриковый зажим детали. Поэтому у начинающих кузнецов-самодельщиков успешнее работают самодельные станки-улитки для художественной ковки, выполненные по рычажной схеме.

Улитка с рычагом

Рычажная улитка для холодной ковки устроена аналогично всем известному . Самодельный станок-улитка рычажного типа с неподвижным шаблоном по производительности существенно уступает улитке с воротом. Рабочая нагрузка в нем полнее передается на основание, поэтому необходима прочная станина из спецстали или толстой плиты из стали обычной, надежно закрепленная на опорной поверхности. Как следствие, требуется помещение под мастерскую или производственная площадь на открытом воздухе. Работа на рычажной улитке продвигается медленно: провернув рычаг до заклинивания, нужно передвигать прижимной ролик. Завить на рычажной улитке возможно до 3-4 витков. Тем не менее, преимущества рычажного станка-улитки для домашних мастеров существенны, особенно при работе для себя:

• Все детали, кроме прижимного ролика, могут быть выполнены из обычной стали.
• В качестве прижимного ролика возможно использовать типовой роликовый подшипник.
• Использование свойств материала деталей практически полное: шаблон и станина из обычной стали выдерживают более 1000 рабочих циклов.
• Гнуть можно как по шаблону (поз. 1 на рис. ниже), так и по проставкам, поз. 2 там же.

Кроме того, рычажный станок-улитка позволяет использовать технологический прием, считающийся прерогативой промышленных станков-твистеров: шаблон смещают вбок, а в центре ставят проставку, поз. 3 на рис. Таким образом получается мелкий обратный изгиб в ядре завитка. Деталь выглядит эффектнее и, при работе на продажу, изделие ценится дороже.

Есть у рычажной улитки еще один довольно жирненький плюсик: на таком станке можно гнуть плоские завитки с маленьким ядром из полосы, уложенной плашмя. Улитка с воротом и поворотным лемехом тут пасует полностью: заготовка пойдет вертикальной волной. Широкие завитки и кольца из полосы плашмя можно гнуть на протяжном гибочном станке с валками, в которых проточены канавки, см. рис. справа. Но скорость протяжки, чтобы заготовку не повело, для этого нужна значительная, так что узкой сердцевинки завитка не получится.

На рычажном станке-улитке эта проблема решается установкой прижимного ролика высотой в толщину полосы и с ребордой (закраиной), как у железнодорожного колеса, только шире. Гибка таким методом отнимает много времени: рычаг нужно подавать по чуть-чуть, иначе внутренний край заготовки сморщится; от этого реборда не спасает. Но получить иным способом завиток из полосы плашмя с узким ядром в кустарном производстве невозможно.

В общем, на старте кузнечно-художественной деятельности или делая кованые забор, ворота, калитку, скамейку, качели, беседку и пр. обустройство сада для себя, лучше все же воспользоваться рычажным станком-улиткой для холодной ковки. Тем более, что сделать его можно из подручных материалов без точных и подробных чертежей, см. напр. следующее видео.

Видео: станок для художественной ковки своими руками просто

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.

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

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.

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

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:

Видео: самодельный электрический станок для холодной ковки

Спираль как спираль

В некоторых случаях как элемент художественной ковки используются обычные ровные прямые восходящие спирали. Сделать для этого пружинный станок-твистер своими силами абсолютно нереально. Но вспомним: спирали в кованом узоре пружинить ни к чему и ее можно навить из обычной пластичной стали с помощью простого приспособления (см. рис. справа). Шаг (восхождение) спирали определяется рогом ворота (залит красным); отгибая рог вверх-вниз, можно получать спирали пореже и погуще. Квадратный пруток берется на заготовку или круглый, безразлично. Можно также вить спирали из закрученного на торсионе прутка.

Волна и зигзаг

Теперь у нас на очереди инструмент и оснастка для волновой и загзагообразной гибки длинномерных заготовок. Упомянутые вначале гнутик и протяжно-нажимной гибочный станок своими руками не воспроизводимы. Кроме того, первый позволяет настраивать шаг и профиль в относительно небольших пределах, а второй дорог. Однако универсальный волногибочный станок все-таки можно сделать своими руками по образцу того, что слева на рис. Заказать придется только вальцы, они должны быть из хромоникелевой или инструментальной стали; остальное – из простой конструкционной, на скобы и дугу нужен лист (полоса) от 8 мм. В дуге устанавливаются ограничители, позволяющие точно выдерживать профиль волны, но рабочие нагрузки на нее передаются в значительной степени; собственно, дуга обеспечивает поперечную жесткость конструкции.

Гнуть только плавные, но весьма разнообразные, волны можно, добавив к станку-улитке с поворотным лемехом ворот для волн, справа на рис. Рукояти используются прежние, т.к. они вворачиваются в резьбовые гнезда на головке ворота. Коренной (центральный) ролик желательно делать отдельным и крепить к станине болтами с головками впотай. В таком случае, ставя ролики разного диаметра (диаметров), возможно формировать волны переменного и несимметричного профиля. А если обводной ролик выполнить переставным (для чего в его водиле проверливается ряд отверстий), то можно в довольно широких пределах менять и шаг волны.

О соединении элементов и покраске

Кованые детали нужно собрать в единую композицию. Простейший способ – сварка и последующее заглаживание швов болгаркой с зачистным кругом: он толще отрезного (6,5 мм) и выдерживает изгибающие усилия. Но гораздо эффектнее смотрятся соединения фасонными хомутами, их штампуют из полосы от 1,5 мм на инерционном штампе; можно также достаточно быстро и без опыта отковать по-горячему, см. ниже. Заготовку хомута делают в виде П-образной скобы на оправке в размер соединяемых деталей и загибают ее крылья с тыла на месте большим слесарным молотком или кувалдой 1,5-2 кг по-холодному. Красят готовое изделие, как правило, кузнечными эмалями или акриловыми красками по металлу. Эмали с пигментом из кузнечной патины дороже, но лучше: высохшие, они цвета благородного несколько под старину, не отслаиваются, не выгорают, износо- и термостойки

Как обойти камень

Т.е. камень преткновения во всем вышеописанном: фасонные наконечники прутьев; без них забор не забор, ворота не ворота и калитка не калитка. Инерционный штамповочный пресс (поз. 3 на рис. с видами станков) дорог, но эффективен. Он работает по принципу маховика: вначале, плавно вращая коромысло (штангу с грузами), отводят винтовой боек назад до упора. Затем вкладываютт в гнездо сменный штамп, ставят заготовку. Далее быстро раскручивают коромысло в обратную сторону (это момент травмоопасный!) и оставляют его свободно вращаться – пошел рабочий ход. В конце него боек очень сильно бьет по хвостовику штампа; за счет инерции грузов развивается усилие, достаточное для штамповки.

Нагрузки, особенно ударные, в инерционном штамповочном станке велики, приходятся на малые площади, а точность изготовления его деталей нужна высокая, поэтому делать его своими силами лучше и не пытаться. Самостоятельно возможно сделать ручной прокатный стан, см. рис. справа, но лишь частично: валки из спецстали, валы и подшипниковые втулки придется заказывать, а шестерни покупать или искать б/у. Получать же на таком стане можно только наконечники гусиная лапка и лист (копье), причем по их шейкам сразу будет видно, что это машинная работа.

Между тем такие же, и некоторые другие, наконечники прутьев можно отковать горячим способом, не будучи опытным кузнецом. Хороший, явно ручной работы наконечник-лист куется просто кувалдой и молотком, а ковочный штамп (штемпель) для лапок делается из негодного напильника, в котором болгаркой выбираются канавки. Кузня для этого нужна? Для эпизодической мелкой работы совсем не обязательно; главное – разогреть металл. Пропановая горелка не годится, нагрев должен быть равномерным со всех сторон и без пережога. Итак, приходим к выводу, что холодная и горячая ковка не исключают друг друга: чтобы с помощью простых станков для холодной ковки или вовсе подручными средствами получать качественные изделия, очень даже не помешает вдобавок к ним небольшой кузнечный горн из подручных материалов.