В каком состоянии металлы лучше поддаются ковке? Какой металл лучше использовать в ковке

Ковка металла подразумевает процесс технологической обработки металлических заготовок для придания им необходимого внешнего вида в ходе изменения их размеров и формы. Те изделия, которые получают в ходе обработки, называются поковкой. При этом, для того чтобы получился качественный полуфабрикат, необходимо знать, в каком состоянии металлы лучше поддаются ковке, какой материал больше всего подходит в том или ином случае и т.д.

Среди основных металлов, которые лучше всего подходят для ковки, стоит отметить: благородные металлы, чугун, свинец, сталь, медь и бронзу. Но зачастую используют только три основных. Кузница – это мастерская, в которой происходит обработка материала посредством ковки. Стоит отметить, что в современном мире из-за относительно невысокого уровня производительности ручного труда производство все больше переходит на фабричное (конвейерное). Теперь вместо мастерских все чаще встречаются кузнечные цеха, оснащенные гидравлическими молотами. Что касается ручной работы, то сейчас к ней прибегают только для изготовления штучных изделий или художественной ковки.

История

Кузнечное дело можно с полной уверенностью назвать вторым из списка древних ремесел. После того как человечество обнаружило неоспоримое преимущество железных изделий перед каменными, сразу началось активное развитие кузнечного дела. Испокон веков кузни были зачастую на окраине любого поселения из-за того, что это является местом повышенной пожароопасности. В давние времена обязательным атрибутом такой мастерской являлись воздуходувные меха и горн (жаровня), который был предназначен для того, чтобы довести металл до необходимой температуры. Для топлива применялся древесный или каменный уголь. В качестве основных инструментов, использовались: зубила, наковальня, молот, клещи, напильник, гвоздильня и наждачный камень.

Кузнецы в России

Что касается России, то практически до XIX технология ковки метала была неизменна, и это при том, что кузнецы того времени были на таком высоком уровне, что без проблем могли делать даже часы, не говоря уже о ножах и прочем. Особенное место занимало производство всяческих замков с различным секретным механизмом, при этом мастера знали, какой металл лучше использовать в ковке.

Требования к кузнецу

К сожалению, а может и к счастью, но настоящим мастером кузнечного дела может стать далеко не каждый. Мало знать, в каком состоянии металлы лучше поддаются ковке, каким инструментом необходимо пользоваться при этом. Кузнец должен обладать недюжинной силой, иметь крепкое физическое и психическое здоровье, быть аккуратным, иметь хорошую фантазию.

Виды ковки

В зависимости от того, выполняется ковка при воздействии высокой температуры или при отсутствии таковой, можно разделить этот процесс на два вида – холодный и горячий.

Что касается последней, то в этом случае подразумевается, что металл, используемый для ковки, будет доведен до необходимого состояния непосредственно в горне. Стоит ли говорить о том, что каждый материал имеет собственную температуру в зависимости от индивидуальных химических и физических свойств.

Холодная ковка, исходя из своего названия, не подразумевает нагрева, а обработка происходит при помощи специального оборудования. Кстати, если материал требует штамповки, то в этом случае его помещают в специальное штамповочное оборудование, которое ограничивает его размер до необходимого, после чего под давлением металл приобретает форму полости, в которую он был помещен. Эта процедура применяется зачастую только в массовом, серийном производстве.

Классификация по способу обработки

Классификация ковки осуществляется в зависимости от метода обработки металла: обжимка криц, сварка и обыкновенная. Последняя, в свою очередь, подразумевает уплотнение материала и придание ему необходимой формы. Во время сварки выполняется сращивание пакетов, которые состоят из отдельных частей, что были нагреты до необходимой температуры. Что касается обжимки криц, то при таком методе происходит уплотнение с последующей сваркой частиц с выделением шлаков непосредственно из крицы (железной массы, похожей внешне на тесто).

Ковка может быть ручной и автоматической. Первая обуславливается серией последовательных операций при помощи молота, кувалды и прочих инструментов. Изначально производится осадка заготовки, вытяжка, прошивка, рубка, гибка, сварка и окончательная обработка.

В случае с автоматической ковкой, выполняются все те же операции, только вместо ручного труда используется специальное оборудование.

Металлы для ковки

В кузнечном деле мастерам иной раз приходится сталкиваться с разными металлами и их сплавами. Одинаковые по своему размеру заготовки могут требовать различной температуры, а значит и разного количества топлива.

Что такое теплопроводность металла? Это скорость нагрева заготовки относительно ее сечения. Можно сделать следующий вывод: чем меньше его теплопроводность, тем выше риск возникновения трещин. Таким образом, теплопроводность напрямую связана с расходом топлива.

Непосредственно для кузнечных работ применяются так называемые «ковкие» металлы, другими словами пластичные сплавы, например, железо с углеродом, исходя из количества его содержания, различают: высокоуглеродистые (0,6-2%), средние (0,25-0,6%), низкоуглеродистые (до 0,25%).

Сталь

Что касается своего строения, то сталь походит на зернисто-кристаллическое тело, которое представляет собой некие зерна. Благодаря своим свойствам она является идеальным материалом для кузнеца. В том случае, если содержание углерода не превышает 0,1%, сталь получается довольно мягкой и удобной к свариванию без дополнительной закалки, в практике его называют просто – железо.

Если содержание углерода держится в районе 0,1-0,3%, то такой материал отвечает всем требованиям, и пригоден там, где необходима художественная ковка. Используемые металлы при этом могут быть и другими, только примесей в них должно быть не более 1%. Их еще называют поделочными.

Углеродистая сталь

Та сталь, которая содержит не более 1,7% углерода, называется углеродистой и, несмотря на то что этот материал достаточно сложный для ручной ковки, он отлично подойдет для автоматической.

Что касается ГОСТа 380-71, сталь для художественной ковки имеет маркировку от 0 до 8. Обозначается материал следующим образом: Ст0 или Ст1 и т.д. Этот номер, который стоит после букв, обозначает процентное содержание углерода в сотых долях. Отвечая на вопрос «в каком состоянии металлы лучше поддаются ковке», необходимо понимать, что чем ближе показатель к нулю, тем мягче материал. Например Ст10, содержит 0,10% углерода. Далее будет представлена таблица, где наглядно видно, в каком состоянии металлы лучше поддаются ковке, точнее температура начала и конца этой процедуры.

Таким образом, любой специалист сможет быстро рассчитать необходимую температуру относительно того или иного материала, а соответственно, и необходимое количество топлива для растопки и подходящий металл для ковки. Кузнечное дело - это достаточно точный процесс, несмотря на внешнюю грубость кузнецов. В современном мире это сродни искусству, и найти по-настоящему хорошего мастера с каждым годом все сложнее.