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.
Построение образующих шаблонов для холодной ковки на основе спиралей
Принцип построения логарифмической спирали по точкам заключается в том, что при повороте образующего ее радиуса, начиная с некоего начального R0, на фиксированный угол ?, 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 ? = 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:
- исходя из наличного материала определяем R0;
- количество витков волюты w берем по принципу: как бог положит на душу левой задней лапы любимого кота;
- пользуясь данными таблицы на рис., рассчитываем поперечник волюты b такой, чтобы он был немного меньше ширины проема под нее a, см. поз. Г;
- рассчитываем рабочий начальный радиус R по формуле на поз. Г;
- строим по точкам профиль волюты в масштабе;
- при необходимости точно подгоняем R по той же формуле и строим профиль рабочего шаблона окончательно.
Конструирование станка.
Для создания любого станка можно использовать несколько вариантов на выбор – разборный, монолитный или сплошной. По все длине бедующего станка рекомендуется приварить маленькие прутки. На рабочей площадке для этого стоит просверлить специальные дырки. Требуется хорошо закрепить концы деталей, которые будут выгибаться. Такой способ ковки очень популярен у новичков кузнечного дела.
Используя станок для холодной ковки металла, сделанного своими руками, неопытный мастер сможет изготовить кованые балконные козырьки, поручни для лестниц, различные решетки для окон, заборы, многочисленную мебель для дома, ограждения, различные кованые аксессуары и предметы декора, которые дополняют интерьер помещений, на подобии решеток под камины. Это хороший вариант для начинающих специалистов.
Изготовление станка «Улитка»
Процедура сборки станка имеет несколько этапов, выполнив которые по порядку, вы будете иметь готовое приспособление, которым сможете пользоваться для создания фигурных изделий для вашего дома или дачи. Прежде чем начать холодную ковку вам необходимо сделать чертеж и шаблон. Он изготавливается на миллиметровой бумаге, которая отражает натуральные размеры предстоящего изделия. На бумаге необходимо начинать спираль с постепенно увеличивающимися витками.
Витки нужно увеличивать с учетом шага, если вы решили изготовить симметричные изделия, если же это для вас неважно, то витки спирали можно увеличиваться непропорционально. Перед тем, как собирать станок «Улитка», необходимо сделать чертеж и определить с диаметр заготовок, которые вы затем станете на нем обрабатывать
Шаг надо подбирать, с учетом этого значения: он обязан быть больше, чем сечение обрабатываемого прута
Перед тем, как собирать станок «Улитка», необходимо сделать чертеж и определить с диаметр заготовок, которые вы затем станете на нем обрабатывать. Шаг надо подбирать, с учетом этого значения: он обязан быть больше, чем сечение обрабатываемого прута.
Если шаг сделать недостаточно большим, то вы просто-напросто не сможете достать изделие из станка, не повредив его. То есть, вся работа будет сделана зря. Рабочая поверхность улитки своими руками может быть изготовлена из листа металла толщиной от 4 миллиметров. Габариты поверхности будут зависеть от того, изделия какого размера вам нужно обрабатывать – предварительно необходимо сделать чертеж, чтобы все размеры можно было просчитать.
Чтобы изготовить форму, обычно используют полосовой металл, с толщиной не меньше 3 миллиметров. Так, с самодельной улиткой гораздо проще работать. Для того чтобы облегчить процедуру, необходимо закрепить один край заготовки, для того чтобы она не соскальзывала.
В качестве фиксатора можно применять обрезанную часть прута, которая по своему размеру не уступает полосе. В процессе холодной ковки также необходимо фиксировать деталь к верстаку. Так как во время холодной ковки усилие на деталь довольно большое, то стоит подумать о креплении отдельно, так как удерживать самостоятельно изделие у вас не получится – оно может выскочить и испортить все ваши плоды творчества.
Остальные элементы улитки изготовить очень просто – главное, перед тем как приступать к самостоятельному процессу, нужно посмотреть видео и использовать чертеж. Собранный вами станок может быть как разборным, так и монолитным – заранее определите, какая именно конструкция будет для вас более приемлемой, и составьте чертеж, чтобы производить все работы в с помощью него.
- Если вам требуется, чтобы самодельный станок улитка был изготовлен монолитно, то приварите конструкцию на рабочую площадку, для того чтобы все части находились неподвижно. Самое главное при этом виде конструкции – надежно и правильно зафиксировать конец изделия, которое вы собираетесь обрабатывать.
- Если вы решили изготовить разборным станок для холодной ковки, то в этом случае на рабочей площадке необходимо проделать посадочные отверстия, при помощи которых можно будет подсоединить «тело» конструкции с площадкой.
Съемный станок хорош тем, что его при необходимости удобней перенести, или снять конструкцию, чтобы отремонтировать или заменить поврежденные элементы – при монолитном виде конструкции этого сделать у вас не получится.
Но у съемной конструкции качество крепления деталей будет значительно хуже – вам будет необходимо все время самому поправлять резьбовые соединения, так как во время эксплуатации они неизбежно будут ослабевать.
Бывают и другие разновидности станков для холодной ковки, но конструкция типа «Улитка» — считается самой функциональной, при этом сделать ее своими руками довольно просто.
Твистеры или улитки?
Описание станков для ковки.
И те, и другие – это одно и то же. Самый популярный станок для холодной ковки среди широких масс кузнечной общественности. В самом деле: на первый взгляд станок кажется чересчур примитивным.
Но в нем простота объединена пополам с гениальностью:
- его легко сделать самим;
- он дешевый;
- он чрезвычайно удобен в работе;
- с его помощью можно изготовить целые массивы красивейших металлических кружев.
По принципу действия твистеры являются разновидностью гибочных станков, о них см. ниже, с некоторыми усовершенствованиями, на них спокойно могут работать новички. Одним словом, улитка или твистер – поразительный станок по всем возможным критериям: простоте изготовления, широким художественным возможностям, дешевизне и удобстве в работе, других таких просто нет.
Твистеры встречаются в двух инженерных вариантах:
С воротом и поворотным лемехом с принципом жесткой фиксации изделия на поверхности и поворота улитки по часовой стрелке. Поворот производится рычагом, чаще всего ручным. Это самый демократический станок холодной ковки профилей: на нем можно работать одному даже в квартире. Недаром в рунете самое большое число ссылок, касающихся холодной сварки, наполнены картинками, чертежами и видеороликами с действием именно поворотных улиток. Все, кто с них начинает, чувствуют себя мастерами и спешат поделиться собственными находками в кручении плоских завитушек
Так что этому станку можно добавить еще несколько очков за повышение самооценки мастера – это всегда важно, а особенно в начале работ. Максимальное количество возможных завитушек – 5
У этой улитки есть слабые стороны, куда ж без этого. Все дело в складном лемехе: важен и правильный материл, из которого его нужно делать, и сложность изготовления сочленений звеньев лемеха. Эти сочленения должны быть чрезвычайно точными – именно ими выполняется форма завитка. В конструкции и материале сочленений нужно учитывать многократные повторения поворотов с серьезной рабочей нагрузкой. Второе и последнее слабое место – эксцентриковый зажим детали.
С учетом частоты использования улитки и ее слабых сторон самым разумным будет ее купить, а не делать самому. Если же речь идет о дебюте в холодной ковке, и выбор станка делается для абсолютного новичка, то самым оптимальным вариантом будет второй инженерный вариант улитки.
Чемпион по популярности и положительным моментам в работе! Рычажная улитка с неподвижным шаблоном и обводным роликом. По своей сути это трубогиб. Нужно сразу заметить, что этот вариант по производительности труда уступает твистеру с воротом и лемехом. Во-вторых, для него не подойдет никакая столешница, здесь нужна будет настоящая стальная станина с креплениями на опорной поверхности. Станину дома не поставишь: на рычажной улитке можно работать только в мастерской.
Станок для придания рельефной поверхности.
Еще одна особенность рычажной улитки – медленный темп работы. Завить можно 3 – 4 завитушки, чуть меньше, чем с воротниковой улиткой. Тем не менее, плюсы рычажной улитки перевешивают все ее минусы:
- Все элементы станка могут быть сделаны из обычной стали.
- Вместо прижимного ролика, который не делается из обычной стали, можно использовать подшипник.
- Материал станины и других деталей позволяет рассчитывать на долгое использование станка.
- Большее разнообразие завитков – можно изменять их формы с изгибами в обе стороны (в первом варианте улитки это невозможно).
- Удобнее работать с концами деталей, которые можно крепить.
На рычажном твистере можно работать с полосами металла, уложенными плашмя. Это считается большим достоинством станка, так как на других устройствах с полосами плашмя работать невозможно.
В этом чемпионском подразделе можно сделать небольшое чемпионское резюме в виде совета новичкам: в дебютных художественных работах по холодной ковке лучше начинать с рычажного твистера – улитки с неподвижным шаблоном и обводным роликом.
Ручные станки: твистер, улитка и другие
Для изготовления типовых базовых элементов, которые применяются в холодной ковке, не требуется очень большой номенклатуры станков. Следующий набор ручных станков позволит создать все многообразие изделий холодной ковки.
Гнутик. С помощью этого станка выполняются из прутков проката различные по форме дуги и производится сгиб заготовки в определенный угол.
Гибка полосы на гнутике. Фото Фирма Ютика
Улитка. Станок изготавливает самые популярные изделия холодной ковки: завитки, спирали. Размеры и форма завитков и спиралей регламентируется кондуктором – формообразующей оснасткой для таких станков.
Станок типа улитка PROMA. Фото ВсеИнструменты.ру
Торсион. Ручной станок, выполняющий закручивание прутка вокруг своей оси. Готовые изделия с такой формой заготовки имеют более привлекательный оригинальный вид.
Станок для холодной ковки типа Твистер Blacksmith M3-TR
Фонарик. При помощи этого оборудования, по принципу действия аналогичному торсионному станку, получают заготовки напоминающие переплетение корзинок.
Станок для изготовления корзин Blacksmith M04B-KR. Фото ВсеИнструменты.ру
Волна. Станок, позволяющий изготавливать заготовки в виде волн с различной длиной и амплитудой.
Станок для холодной ковки типа Волна
Объемник. Изготавливают изделия типа дуг большого радиуса. Можно использовать в производстве, где таких одинаковых дуг требуется значительное количество.
Станок глобус (объемник) для холодной ковки. Фото КовкаПРО
Ручные трубогибы. Условия деформации заготовки делают этот станок наиболее приемлемым для гнутья профильных труб.
Трубогиб-профилегиб Smart&Solid BendMax-200. Фото КовкаПРО
Ручной пресс. Станок для создания отпечатков (рисунков) на поверхностях заготовок.
Ручные ножницы. С их помощью выполняются требуемые линейные размеры заготовок.
Станки для холодной ковки возможно дополнить электроприводом, что улучшит технические характеристики. Электрические устройства обладают большей производительностью.
Гнутик
Основным технически простым и незамысловатым прибором среди героев нашего обзора является станок для холодной ковки, именуемый «Гнутик». Аппарат способен создавать лишь два вида изделий – дуга либо кольцо. Тем не менее, именно с этого устройства большинство мастеров начинают свой путь в кузнечном деле.
ФОТО: poqitamota.gaУчтите, что тяги свыше 12 мм вряд ли поддадутся ручной холодной ковке в Гнутике
Волна
Следующим можно выделить минималистичный станок, именуемый «Волна». Представляет он собой ряд валов и роликов, расположенных на определённом расстоянии друг от друга в пространстве. Подобное оборудование также является ручным – кузнец самостоятельно передвигает заготовку, придавая ей характерную форму.
ФОТО: all-companies.ruБлагодаря простой конструкции устройства, для работы с «волной» подойдёт и пруток, и труба, и полоса
Улитка
Ещё одним достаточно известным, хотя и необычным приспособлением является так называемая «Улитка». Конструктивно она действительно напоминает раковину моллюска в разрезе. За счёт подобного устройства станок способен создавать спирали, завитки и тому подобные декоративные фигуры из прутков и полос.
Для облегчения процесса лучше всего выбрать электрическую версию оборудования
Пресс
Чтобы делать плоские окончания на металлических изделиях, используется самодельный пресс. Он представляет собой два диска, которые объединяются между собой системой шестерней. Арматура закрепляется одним концом между дисками. Кузнец начинает вращение с помощью ручки.
Твистер
Следующий представитель класса позволяет вращать стальную заготовку вдоль центральной оси. Отсюда и необычное название, происходящее от слова twist (в переводе с английского – «вращать»). Состоит агрегат из двух противопоставленных тисков, в одних из которых расположен поворотный механизм. При его движении металл изгибается, принимая характерный внешний вид.
ФОТО: stanmann.ruСтильный шампур, замысловатая ограда, эффектная рукоять меча – лишь малая толика изделий, создаваемых при помощи Твистера
Глобус
Это творение инженерной мысли определённо повторяет идеи, заложенные в Улитке. Но в данном станке действует совершенно другой принцип работы: расположив и закрепив заготовку в одной части аппарата, кузнец передвигает специальную рукоять, придавая металлу форму, заложенную шаблоном.
ФОТО: rmnt.ruЕсли вы хотя бы раз делали домашние закрутки, то без труда справитесь с подобным устройством
Станок улитка для холодной ковки своими руками
Изготовление станка состоит из нескольких этапов:
Чертеж. При составлении чертежа необходимо строго выдержать пропорции всех деталей. Зазор между центральной осью и упором должен быть шире заготовки на 3-4 мм. Тогда готовая деталь легко снимется со станка.
К стальной пластине из листа толщиной не менее 3мм приваривается по центру труба диаметром от 30 мм. Рядом крепится центральный упор для фиксации начала заготовки. Затем к ней приваривается металлическая полоса, шириной равная обрабатываемой детали, изогнутая спиралью под необходимым углом.
Приспособление закрепляется на станине. Лучше всего крепить болтами, чтобы можно было легко заменить в случае необходимости.
Для того чтобы облегчить процесс изгибания заготовки, к приспособлению приваривается ручка. Она крепится с обратной от заготовки стороны, чтобы не мешала устанавливать и снимать детали.
Для самостоятельного изготовления любого станка для холодной ковки понадобятся следующие инструменты:
сварочный аппарат;
- дрель;
- болгарка (УШМ) с отрезным и шлифовальным кругом;
- сверла различного диаметра;
- коронка по металлу;
магнитный угольник;
циркуль;
тиски.
Улитка с лемехом
Лемехом называется полоса металла, согнутая по форме нужной детали. Шаблон, по которому будут делаться завитки. Обычно лемех делается съемным, так как завитки делаются по индивидуальным размерам под каждое изделие.
Улитка с рычагом
В случае, ели требуется просто закрутить заготовку в спираль используется улитка с рычагом. Деталь крепится между основным валом и упором и с помощью закрепленного на станине рычага накручивается необходимое количество витков. Чем длиннее рычаг, тем меньшее усилие надо приложить для изгибания заготовки.
Ковка, гибка и штамповка
Чем отличается холодная ковка металла от, например, штампования? В штамповке материал не растекается совсем или делает это крайне слабо. Для примера следует осмотреть банку для пива – она выбита единственным ударом оголовья пресса для штампа.
Если это сложное изделие типа чайника, то пуансон будет раздвижной формы.
Пуансон для пресса
Естественно, что в домашних условиях очень тяжело орудовать этими прессами и ими тяжело делать кованные детали.
Если сравнивать холодную ковку с горячей – отличия видны сразу. При холодном варианте исходный материал не требуется нагревать. По сути, ковка такого вида – это наклепывание заготовки множеством ударов с применением необходимой силы. При этом изменяется структура материала: наружная часть становится более твердой, а внутренняя – способствует повышенной стойкости и вязкость детали.
Наклепывание производится с помощью механического молота. Его можно смастерить и самому, в чем-то это даже проще, чем изготовление некоторых станков для художественной ковки.
Холодная художественная техника – это гнутье или гибка металлической заготовки. Сама структура детали серьезно не изменяется, а переработанные физические и механические параметры не оказывают серьезного влияния.
