Кованые изделия из профильной трубы своими руками: обзор оборудования и характеристик

FacebookTwitterOkGoogle+PinterestVk

Холодная ковка своими руками – метод формирования изделий из металла под давлением. Данный способ заключается в том, что металл не нагревается перед деформацией, а изгибается с помощью специальных станков. Кованые узоры украсят ограждения сада, перила лестниц, окна или входные двери. Простота и дешевизна позволят любому человеку быстро освоить процесс и самостоятельно воплотить в жизнь свои идеи.

Методом холодной ковки можно создавать невероятно красивые изделия

Зачем используют холодную ковку и какие изделия производят

Данный способ позволяет изготовить без предварительного нагрева разные металлические элементы декоративного назначения. Это завитки, спирали, пики, кольца, скрученные прутья и др. С помощью электросварки их объединяют в изделия, сочетающие в себе практическую функцию и художественную ценность:

1. Решетки, ограды. Воспроизводя готический стиль, верхнюю часть забора украшают пиками. Благодаря этому ограждение становится труднопреодолимым.
2. Фонари.
3. Перила для крыльца и мостика через водоем.
4. Навесы, козырьки.
5. Садовую мебель: скамейки, столы. Предметы с завитыми спинками и подлокотниками служат украшением участка.
6. Балконные ограждения.
7. Беседки.
8. Мангалы.
9. Элементы интерьера в доме: каминные решетки, вешалки, карнизы и пр.

Из составных элементов собирают абстрактные узоры либо изображения листьев, гроздей винограда и т.д.

Кованная беседка с мангалом.

Варианты применения

Самое популярное изделие из металла: кованые ворота и ограды. Массивные или узорчатые, из чистого металла или сплава – они смотрятся одинаково изыскано и элегантно. Но кованые изделия – не просто украшение интерьера. Выполненные из металла ставни, перила лестницы декоративные калитки и балконы способны выдерживать высокую нагрузку, резкие перепады температур и воздействие стихий.

К нефункциональным формам интерьерных элементов можно отнести ротонды, оградки для клумб, фигурки растений и животных. Они украсят любой сад и подчеркнут его индивидуальность.

Возможность придать изделию любую форму позволяет создать конструкции любой сложности – благодаря этому художественная ковка остается самым популярным способом украшения дома.

Ворота, сделанные в форме дракона, привлекут внимание гостей и вызовут зависть соседей

Типы холодной ковки

Для придания заготовкам нужной формы задействуют специальные станки, прессы и штампы. Технология включает в себя следующие операции:

• гнутье;
• калибровку;
• прошивку;
• вырезку;
• штамповку;
• навивку.

Оборудование позволяет осуществлять серийное производство одинаковых изделий.

В качестве заготовок используют следующие виды металлопроката:

• прут круглого и квадратного сечения толщиной 8-16 мм;
• полосу;
• листовой прокат.

Из стальных пластин методом молотковой чеканки изготавливают рельефные украшения.

В качестве материала в холодной формовке используют низкоуглеродистую сталь, отличающуюся мягкостью и пластичностью. Наиболее распространена марка Ст3.

Приемы и технология холодной ковки

Изменение формы заготовок производят следующими методами:

• гибкой;
• кручением;
• протяжкой;
• чеканкой.

Отличительной чертой холодной деформации металла является простота технологического процесса. Так, гибку осуществляют в следующей последовательности:

1. Устанавливают оправку нужного размера.
2. Жестко фиксируют один конец заготовки.
3. Сгибают ее, охватывая оправку. В результате получают вензель или завиток нужных размера, формы и направления.

Кручению подвергают прут квадратного сечения. Для выполнения операции нужны только тиски и ворот с длинным рычагом. При ручном исполнении операция потребует больших усилий. В результате получают прут, равномерно закрученный вокруг собственной оси. Можно установить в тиски 2 изделия и обвить их одно вокруг другого. Так делают, например, крайние опоры балконных ограждений.

Интересное: Виды и оборудование продольной резки металла

Операция протяжки состоит в перемещении заготовки между роликами, вследствие чего происходит ее сдавливание. В большинстве случаев данным методом концам прутьев придают заостренную форму.

Чеканку по индивидуальному заказу выполняют вручную с помощью молотка. В серийном производстве используют штамп. Механизм выдавливает рисунок подвижной частью – пуансоном.

Кручение – один из способов ковки.

Интересные факты

Пик развития художественной ковки как отдельного искусства пришелся на 6-8 века н.э. Чтобы стать мастером, будущие кузнецы начинали обучение в раннем детстве. Вначале подмастерье только наблюдал и помогал кузнецу: подавал инструменты, следил за печью, подносил воду и дрова. Постепенно ученика допускали к простой работе: подготовке металла и ковке маленьких несложных элементов. Спустя 5-6 лет обучения молодой кузнец уже мог самостоятельно изготовить различные виды изделий: от дверных ручек до распашных кованых ворот.

Весь процесс ковки производился вручную. Опытный мастер мог определить тип металла, изучив слом изделия и тип выбиваемой искры. Температура тоже определялась по внешнему виду: ориентируясь на цвет раскаленной детали, мастер безошибочно определял, в какой момент она разогревается до требуемой температуры.

Особой популярностью пользовались кованые изделия, выполненные по индивидуальному заказу. В период с 13 по 15 век н. э. богатые вельможи любили украшать свои поместья коваными оградами, воротами, оконными решетками и различными предметами внутреннего интерьера. Многие изделия сохранились до наших времен, и являются культурным достижением нации.

Гефест — древнегреческий бог огня и кузнечного дела

Отличия холодной ковки от других способов металлообработки

Помимо данного метода, для производства металлических изделий применяют:

1. Литье. Сплав нагревают до жидкого состояния и заливают в формы.
2. Механическую обработку (с помощью режущего инструмента). Заготовку обтачивают, сверлят, строгают и т.д.
3. Горячую ковку и штамповку. Заготовка подвергается ударному воздействию в нагретом состоянии.

Таким образом, отличия холодной обработки от альтернативных способов состоят в следующем:

1. Заготовку предварительно не нагревают.
2. Ее целостность и структура не нарушаются. Требуемая форма достигается путем холодной обработки под действием внешней силы.

Используемые металлы

Для художественной ковки используют чистые металлы и различные виды сплавов. К ним относятся:

1. Бронза. Это – искусственно созданный материал, созданный из сплава меди и олова. Бронза твердая, но податливая при обработке, ее структура позволяет имитировать другие металлы.
2. Латунь. Желтый метал, внешним видом напоминает золото. Изготавливается путем соединения меди и цинка. Латунь можно покрывать лаком, окрашивать, придавать любую фактуру.
3. Медь. В основном, из этого материала изготавливают кровли и вытяжки. Медь отличает красивый красно-коричневый цвет: с помощью полировки ей можно придавать разные оттенки. Также популярны декоративные изделия из меди: кубки, рамы и украшения.
4. Чугун. Получается из сплава железа и углерода. Из него делают массивные изделия: заборы, винтовые лестницы. Чугун – податливый материал, его можно покрыть патиной и получить любой требуемый цвет: от черного до золотистого.
5. Сталь. Это – универсальный материал, из которого можно изготовить любое изделие вплоть до швейной иголки. Для получения стали железо соединяют с углеродом – получившийся сплав мягкий и пластичный при нагревании, а при застывании становится прочным.
6. Вороненая сталь. Для получения этого материала сталь окунают в масло и обжигают. В процессе остывания формируется защитная пленка, которая предохраняет металл от коррозии. Из вороненой стали можно делать тонкие кружевные изделия: резные ставни и оградки.
7. Нержавеющая сталь. Ее создают, соединяя железо с хромом, никелем и титаном. Нержавеющая сталь – прочный материал, которому сложно придать фактуру. Чаще всего ее шлифуют и слегка полируют, чтобы получить матовую поверхность.
8. Цинк. При полировке дает большое разнообразие оттенков. Подходит для массивных наружных изделий.
9. Титан. Отличается благородным темным оттенком и хорошей отражаемостью. Титановая мебель идеально подходит современному стилю хай-тек.
10. Цинкотитан. Материал, требующий терпения: механической обработке подается с трудом, но с помощью химического травления можно получить красивую фактуру.
11. Золото. Очень мягкий и податливый материал, славящийся своей высокой стоимостью. Из золота изготавливают миниатюрные изделия, чаще всего – ювелирные украшения. Популярно также золотое напыление: изделие из более дешевого металла сверху покрывают тонкой золотой пленкой.
12. Серебро. Металл с самыми высокими отражающими свойствами. В древности из серебра делали зеркала, для современного декора часто заказывают серебряные рамы, подносы, кубки, отделку для мебели.

Независимо от типа выбранного металла, изделие, созданное путем художественной ковки, будет выглядеть красиво и дорого. Металлические детали интерьера подчеркивают статус хозяина жилища и создают неповторимую атмосферу.

Стол, изготовленный из бронзы. Каждая деталь выкована с любовью

Преимущества и недостатки

Преимущества

Низкую стоимость. Она объясняется малыми затратами энергии и труда.

Отсутствие требований в части квалификации исполнителя. Если горячая ковка доступна только профессиональному кузнецу с развитыми навыками и при наличии мощной печи, то холодной может заниматься любой желающий, притом в домашних условиях.

Высокие эстетические достоинства. Ворота, решетки и прочие изделия смотрятся дорого, благородно и привлекательно; издали они походят на кованые.

Высокую скорость изготовления. Набор элементов для ворот можно выполнить за полдня. Для их изготовления ручной горячей ковкой потребуется неделя.

Возможность создавать оригинальные изделия, по-разному комбинируя типовые элементы.

Недостатки

Ограниченный набор исходных материалов и конечных форм. По этой причине изготовленные данным методом предметы не могут сравниться в художественной ценности с полученными традиционной горячей ковкой.

Потребность в специальном оборудовании.

Специальное оборудование – один из недостатков холодной ковки.

Инструменты и материалы для холодной ковки

Мастер должен располагать следующим:

1. Специальными станками.
2. Сварочным аппаратом. Применяется для сборки декоративных элементов в единую композицию.
3. Болгаркой с диском «по металлу». Ею прокат нарезают на заготовки.
4. Струбцинами или другими приспособлениями для неподвижной фиксации элементов перед сварочными работами.
5. Щеткой с металлическим ворсом.
6. Молотком.
7. Кистью для нанесения эмали. Низкоуглеродистая сталь нуждается в защите от коррозии.
8. Рулеткой.

Используют материалы:

1. Стальной прокат: прут, полосу, лист.
2. Плавящиеся электроды с покрытием. Конструкция не относится к ответственным, поэтому подойдут рутиловые расходники типа МР-3.
3. Эмаль для наружных работ.

Этапы обработки металла

1. Термообработка материалов. Это – предварительный этап работы, во время которого металл разогревают до нужной температуры. Нагревание происходит в горне или индукционной печи. Время нагрева зависит от типа металла. Также к процессу термообработки относят охлаждение, отпуск и закалку металла.
2. Ковка. Процесс изготовления деталей. Во время ковки мастер задает материалу нужную форму, используя различные приемы. Процесс термообработки и ковки может многократно повторятся, поскольку заготовка быстро остывает и теряет необходимую для работы температуру.
3. Сборка. В процессе сборки детали соединяются друг с другом в единое изделие. Самый простой тип сборки – сварка. В месте сварки детали разогревают и соединяют друг с другом: разогретый металл моментально сцепляется и застывает. Также возможна сборка с использованием клепок и хомутов.
4. Декорирование. При простой ковке кузнец завершают работу шлифовкой изделия, придавая его поверхности отражающие свойства и нужную текстуру. При художественной ковке могут использоваться дополнительные приемы: травление и чеканка. Травление – это нанесение на поверхность изделия химических веществ, которые вступают в реакцию с металлом и придают ему оригинальную окраску. Чеканка – нанесение орнамента с помощью.

Оборудование для холодной ковки

Элементы изготавливают на нескольких станках. Название каждого устройства соответствует выполняемой с его помощью операции.

Улитка

Данное оборудование предназначено для завивки заготовки в плоскую спираль. В самом простом исполнении представляет собой массивный стол с закрепленным на нем шаблоном из толстой стальной полосы.

Зафиксировав конец заготовки в центре, ее деформируют гибочным рычагом.

В усложненном варианте шаблон выполнен из нескольких шарнирно скрепленных звеньев и установлен на вращающемся столе. Прижим заготовки осуществляет ролик. По мере вращения вала шаблон постепенно разгибается.

Гнутик

Данный станок изгибает прокат под нужным углом. Он состоит из следующих компонентов:

1. Станины.
2. Неподвижных упоров с прижимными роликами для фиксации заготовки.
3. Направляющих.
4. Перемещающегося по ним подвижного упора.
5. Винтового механизма.

Интересное: Что такое гальваническое покрытие металла

На подвижном упоре крепят накладку с профилем, соответствующим требуемой форме изгиба. Необходимое усилие создается винтовым механизмом.

Поворачивая стол с закрепленной на нем заготовкой, можно получать любые плоские и пространственные фигуры.

Волна

Конечное изделие представляет собой скругленный зигзаг. Главными элементами станка являются центральный и обводной ролики, последний установлен на водиле. Также можно дооснастить «улитку» либо использовать «гнутик», вооружив подвижный упор накладкой соответствующего профиля.

Фонарик

Станок скручивает сразу несколько стержней, установленных по кругу. В результате получается пространственная конструкция цилиндрической формы со спиральными стенками. На станине закреплены упор с фиксатором и подвижный ворот.

Глобус

С помощью данного станка изготавливают арочные перекрытия и другие изделия в виде дуги с большим радиусом. Заготовку обжимают по шаблону гибочным рычагом с подвижным роликом.

Данный станок применяют для серийного производства. В единичном количестве дуги можно изготовить на «гнутике».

Кузнечный станок Глобус.

Твистер

Устройство закручивает заготовку вокруг продольной оси. Для этого один ее конец жестко фиксируют, а второй вращают подвижным воротом. Этот узел может перемещаться вдоль заготовки, что позволяет регулировать шаг спирали.

Самодельное оборудование для холодной ковки

Станки можно изготовить самостоятельно. Начинающему мастеру в первую очередь следует обзавестись «улиткой», так как спирали и завитки являются наиболее востребованным декоративным элементом. Меняя радиус изгиба и число навивок, можно с помощью только этого станка создать множество красивых оригинальных изделий.

Что потребуется

Для холодной деформации стальных заготовок нужны большие усилия. Поэтому все компоненты станка должны быть прочными и массивными. Для их изготовления используют следующие материалы:

1. Столешницу – лист толщиной от 10 мм.
2. Гибочный рычаг – профилированную трубу сечением 40х25х3 (мм). Допускается применение изделия со стенкой в 2 мм.

Некоторые части невозможно изготовить на дому. Примеры:

1. Станина и подвижный упор «гнутика». Материалом служит высокопрочная сталь, поэтому для изготовления нужны фрезерный и сверлильный станки.
2. Центральный и обводной ролики «волны». Испытывают большие нагрузки, поэтому изготавливаются из инструментальной стали. Для ее обработки тоже требуется промышленное оборудование.

Такие детали следует заказать на производственном участке с хорошим парком металлообрабатывающих станков.

Изготовление станка

Приспособление «улитка» делают в следующей последовательности:

1. Из листовой стали вырезают круглую столешницу.
2. В центре приваривают ножку из толстостенной трубы с кронштейнами для крепления к полу. Для придания устойчивости ее можно усилить подкосами.
3. Устанавливают гибочный рычаг. Одним концом его крепят к ножке так, чтобы оставалась возможность вращения. С другой стороны рычаг оснащают прижимными роликами на подшипниках.
4. На столешнице крепят шаблон из толстой полосы. Он должен повторять форму будущей детали с небольшим допуском (определяется опытным путем). К шаблону приваривают штифты, а в столешнице под них сверлят отверстия. Такой способ фиксации позволит изготавливать элементы с разным радиусом закругления.

Интересное: Виды оборудования для резки металла

Крепление гибочного рычага к ножке станка можно выполнить 2 способами:

1. С помощью подшипника. Это наилучший вариант, он обеспечивает легкое вращение.
2. Посредством втулки, выполненной из трубы большего диаметра. Снизу наваривают поддерживающее кольцо. В этом случае вращение рычага потребует больших усилий, но при наличии смазки операция будет доступна даже человеку средней комплекции.

Торсионный станок

Как уже говорили эти станки для холодной ковки позволяют сделать на прутке продольные изгибы. Это относительно несложная конструкция. Основная задача — закрепить неподвижно один конец прутка, ко второму приделать рычаг, при помощи которого можно будет скручивать заготовку.

В качестве основы подойдет обрезок профилированной трубы с толстой стенкой (не менее 3 мм). Фиксатор можно сварить из тех же прутков, оставив квадратный просвет нужного диаметра. Можно использовать зажим для троса подходящего размера (можно найти в магазине такелажа). Любой из этих упоров приваривается к основанию.

Держатель для троса — отличный фиксатор для прутка

Далее надо каким-то образом обеспечить захват и кручение второй части заготовки. Можно это сделать при помощи двух подшипниковых узлов. Внутрь вставляется труба подходящего диаметра, с одной стороны к ней приваривается ручка — конструкция напоминает букву «Т». С другой стороны в трубе делают фиксатор: сверлят четыре отверстия, в них вваривают гайки под 12 или 14 болты. В результате получается неплохой фиксатор — болты закручивают после того, как вставили пруток.

Подшипниковый узел

Фиксатор для заготовки

Так выглядит конструкция в целом

Дальше — дело техники — рычагом наворачиваем нужное количество витков. Нельзя сказать, что эта работа для слабаков, но при большом рычаге все не так уж и сложно.

Еще более простой станок для изготовления торсионов методом холодной ковки ссотрите в видео:

Создание узоров для изделий своими руками

Для выбора оптимального варианта компоновки декоративных элементов рекомендуется просмотреть фото в интернете. Взяв за основу понравившийся узор, его дополняют и видоизменяют в соответствии с собственными идеями.

Будущее изделие рекомендуется вычертить на ровной поверхности мелом в масштабе 1:1. Может выясниться, что на бумаге или экране компьютера узор смотрится привлекательно, а в реальном размере – нет. Для облегчения процесса переноса на плоскость можно изготовить бумажные модели завитушек и других элементов.

Стили и элементы

Узоры делятся на виды:

• геометрические;
• растительные;
• животные.

В первой группе различают несколько стилей:

1. Романский. Отличается строгостью линий и большим количеством однотипных элементов. При компоновке орнамента соблюдают симметрию.
2. Готический. Содержит в большом количестве элементы, направленные вверх: стрельчатые арки, пики, острые шипы и т.д. Спирали и завитки делают раздвоенными, напоминающими стебель растения. Прямые линии прутьев дополняют фонариками.
3. Барокко. Характеризуется пышными ажурными орнаментами. Геометрические узоры дополняют растительными элементами – листьями и цветами.
4. Ренессанс. В этом стиле преобладают округлые, плавные линии. Встречается относительно редко.
5. Ампир. Данный стиль, наоборот, предполагает наличие большого количества длинных гладких прутьев. Даже завитки выполняют вытянутыми со спиралями на концах.

Методами холодной формовки чаще всего изготавливают следующие детали:

1. Завитки. Применяются чаще всего. Имеют различную форму, например, бывают S- и С-образными. Второй вариант называют волютой.
2. Спирали. Бывают плоскими и пространственными, одинарными и двойными.
3. Крутени. Прут или полоса, скрученные вокруг собственной продольной оси.
4. Пики. Заостренный элемент на конце прута.
5. Чеканку. Изготовленная из тонкого металла имитация листа, лепестка, цветка или животного.
6. Кольца.

Формирование орнамента

Элементы складывают на ровной поверхности в узор и соединяют одним из следующих способов:

1. Сваркой.
2. Художественными хомутами (заклепками).

Второй вариант применяют в местах, где сварной шов невозможно сделать незаметным. Заклепки делают фигурными, так что они гармонично дополняют узор.

Сварные швы после удаления шлака выравнивают болгаркой, вооруженной шлифовальным диском. Им же обрабатывают весь орнамент перед покраской.

Фотогалереи

Ворота и калитки

Семейная монограмма на воротах превратит обычный дом в родовое гнездо

Ворота, сделанные по эскизу клиента. Просто, но со вкусом

Красивые ворота можно сделать и для гаража

Красота в каждой детали — именно поэтому художественная ковка так популярна

Простые элементы создают прекрасную композицию

Жар-птица на воротах — русские сказки в современном мире

Заборы и ограды

Красота в простоте. За таким забором может скрываться и деревенская изба, и трехэтажный коттедж

Каменный постамент и забор, будто «вросший» в него, создают единую композицию

Розы из железа ничуть не уступают по красоте растущим рядом тюльпанам. Кузнец-профессионал может вдохнуть жизнь в бездушный металл!

Вроде ничем не примечательная ограда. Но даже она в чем-то красива

Переплетение листьев и цветы-бутоны. Мастер потрудился на славу

Тонкие ветви, будто живые, оплетают забор. Композиция кажется хрупкой, но простоит века

Лестницы и перила

Удивительная красота! Правильно подобранные цвета создают впечатление игры света и тени

Мало кто разглядит здесь цветок с четырьмя лепестками, но красоту узора оценят все

Лестница и люстра созданы одним кузнецом и потому идеально сочетаются между собой

Узоры, линии, цветы. Просто, изящно и красиво

Очень необычный узор. Причудливые кованые элементы перил

Кованая лестница дополняет собой интерьер. И кажется, что она вместе с креслом — единое целое. Здесь работа дизайнера не менее важна, чем качество ковки