Основы процесса ковки металла

Словарь терминов — что нужно знать о ковке заказчику.

Общение с любым специалистом значительно расширяет не только кругозор, но зачастую словарный запас заказчика. Обратившись в мастерскую за коваными элементами для собственного загородного дома, вы точно встретитесь с некоторыми новыми для вас понятиями. Чтобы не ставить мастеров в тупик формулировкой своих вопросов и легко понимать, о чем они говорят вам, мы составили небольшой словарь основных «кузнечных» терминов.

Братья Иоганн и Георг Шмидбергер в своей кузнице в Мольне, Австрия. © Lisi Niesner/Reuters

Общие понятия

Металлы и сплавы, использующиеся в художественной ковке — железо, сталь, медь, бронза, латунь, жесть, алюминий.

Ковкость — свойство металлов, позволяющее им поддаваться воздействию ковки и прочим видам обработки металлов. Основные показатели ковкости — сопротивление деформации и пластичность.

Коррозийная стойкость — способность металла сопротивляться воздействию агрессивной среды.

Жесткость кованых конструкций — свойство кованых частей металлических конструкций не менять геометрические размеры под внешним воздействием.

Преимущества и недостатки художественной ковки

Преимущества элементов художественной ковки

Изготовление кованых изделий позволяет мастерам воплотить в металле свои самые смелые творческие идеи. Используя собственные эскизы или воспроизводя копии общепризнанных шедевров, кузнец-художник создает уникальные по своей красоте произведения прикладного искусства. Даже многократно повторенные мастером элементы художественной ковки при близком рассмотрении окажутся непохожими друг на друга.

Предметы обихода, элементы интерьера и ландшафтного дизайна не только красивы и утилитарны в своем назначении, но еще и достаточно долговечны и могут служить своим хозяевам не один десяток лет.

Архитекторы давно отметили свойство элементов художественной ковки сочетаться с любыми строительными материалами, будь это кирпич, бетон, натуральный камень, дерево и другие. Закажите кованые изделия для сада, загородного дома или городской квартиры и сами убедитесь в их универсальности. Крупная архитектурная форма или небольшие дизайнерские вещицы станут украшением интерьера и экстерьера вашего жилища, придадут ему респектабельный вид.

Недостатки элементов художественной ковки

Художественная ковка почти не имеет недостатков, но все же отметим, к чему нужно быть готовым при заказе кованого изделия:

• высокая стоимость готового товара;
• длительный временной цикл изготовления;
• сложность при изготовлении большой партии идентичных изделий.

Элементы: кованые и литые

Часто для уменьшения стоимости изделия предлагается «собрать» конструкцию из готовых элементов. Или в описании проекта, выполненного по вашей картинке, упоминаются названия, незнакомые вам на слух. Чаще всего это классические элементы декора кованых изделий.

Это может кого-то расстроить, но кованые элементы делают обычно в Китае. Оптовые поставщики привозят для кузнецов под заказ партии элементов на выбор по обширным каталогам.

Акантовый лист классический декоративный элемент, изображающий лист южного растения. Балясины фигурные столбики, сверху соединяющиеся перилами. В кузнечном деле используются при изготовлении ограждений лестниц, балконов, террас. Вазон украшение, стилизованное под вазу или корзину. Волюта элемент в форме завитка. Шире — в архитектуре спиралевидный мотив, часто с глазком внутри. Вензель начальные буквы имен собственных, связанные между собой в ажурный рисунок. Гирлянда мотив из сплетения цветов, листьев и фруктов, иногда перевитых лентой. Картуш элемент в виде свитка или щита с закрученными краями. Кронштейн (кованый) художественно-оформленная деталь или конструкция, которая прикреплена к стене и служит опорой чему-либо. Медальон овальная или круглая оправа для какого-либо изображения, а также сам рисунок, рельефный орнамент, заключенный в такую рамку. Навершение декоративное завершение верхней части столба, стойки (шары, пики, шишки и др.). Оконечник классический элемент художественной ковки, завершающая часть кованого изделия, характеризующаяся оттянутостью окончания (часто — нежный завиток с уменьшающейся толщиной). Пальметта мотив в виде стилизованного многолопастного пальмового листа. Розетка мотив, имеющий вид круглого стилизованного изображения цветка с одинаковыми лепестками. Соломонова спираль (корзинка, шишка) декоративный элемент, сформированный из тонких прутьев, спирально закрученных и образующих пустотелый ажурный «кокон». Цветы Один из популярнейших мотивов в художественной ковке. Чаще всего изготавливаются по частям, после чего собираются в художественный узор с помощью сварки, клепки или пайки.

Не лишним будет знать, что

Раппорт это повторяющийся элемент орнамента. Модуль художественно-декоративный элемент (или фрагмент), принятый за основу построения одного и того же повторяющегося рисунка. Звено (секция) часть металлического забора или ограды, ограниченная двумя столбами или стойками.

Кузнечные приемы

Основные кузнечные операции, использующиеся в технологии ковки металла:

• Осадочные.
• Высадочные.
• Протяжные.
• Обкатки.
• Раскатки.
• Прошивки.
• Разгонки.

Осадочные кузнечные работы подразумевают уменьшение высоты заготовки и увеличение ее поперечной площади сечения.

Высадка, по сути, частичная осадка заготовки. Применяется, когда на поверхности металла нужно сделать некоторые утолщения. Добиваются этого за счет уменьшения длины заготовки.

Протяжка — еще один технологический прием обработки металла кузнечным способом. Такая операция подразумевает удлинение заготовки. При этом уменьшается поперечная площадь сечения.

Раскатка на станке

Обкатка в кузнечном деле подразумевает собой придание заготовке формы цилиндра. В процессе деформации металла заготовка проворачивается вокруг своей оси.

Раскатка — обработка кольцевой заготовки. Когда нужно увеличить ее внутренний и наружный диаметры, металл раскатывают на оправке за счет уменьшения толщины стенок.

Прошивку в кузнечном деле применяют для получения сквозного отверстия за счет использования пробойника.

Разгонка — это операция получения более широкой заготовки. По сути, металл для ковки расплющивают на поверхности наковальни молотом, двигаясь поперек оси изделия.

Существует также множество других приемов, с помощью которых получают требуемые формы изделия.

Отделка кованых изделий

Воронение термическая обработка металлического изделия с предварительным нанесением на его поверхность специальных химических веществ: кислот и масел. В результате металл покрывается сине-черной окисной пленкой. Вытравка получение рисунка, узора или надписи на металлическом предмете с помощью едких химических веществ. Инкрустация украшение металлических кованых изделий другими цветными металлами или драгоценными камнями. Насечка декоративная обработка металла, заключающаяся в нанесении «прочерков» на поверхность. Используется для выполнения тонкого фигурного рисунка, например, изображения прожилок на листьях растений. Патина оксидно-карбонатная пленка, которая имеет цветовой оттенок (серебро, бронза, зелень). Патина образуется под воздействием окружающей среды, в то же время предохраняя металл от разрушений. Она имеет декоративную ценность особенно при производстве кованых предметов «под старину». Рифление один из способов декоративной отделки кованых изделий при помощи кузнечных инструментов (грубое гравирование). Скань декоративная отделка металлических изделий узорами из скрученной проволоки.

Дворец торжественной регистрации рождений, Санкт-Петербург

Соединение

Элементы:

Хомут элемент, соединяющий несколько прутков или других кованых элементов. Сегодня используется лишь в ручной горячей ковке. Биндра проволока, с помощью которой временно (до сварки или пайки) соединяют элементы кованого изделия. Заклепка железный стержень, имеющий цилиндрическую форму с головкой на одном конце; применяется для соединения кованых элементов и деталей.

Методы:

Клепка один из старейших способов соединения кованых металлов, когда отдельные детали соединяются при помощи заклепок. Пайка процесс введения между металлическими деталями припоя (расплавленного материала), который имеет температуру плавления ниже, чем сплавляемые детали, в результате чего формируется прочное соединение. Сварка способ соединения металлических изделий путем их совместного деформирования после нагрева мест сварки. Раньше для этого использовался горн, сегодня чаще применяют газовую и электрическую сварку.

Отдельные элементы ковки и их изготовление

Каждый отдельно взятый компонент кованого изделия имеет свою технологию изготовления. Элементы могут быть произведены горячим или холодным способом с использованием кузнецких приемов.

При горячем способе заготовки для предметов нагревают до ковких температур (800-1300 градусов), вследствие чего проще получить требуемую форму.

Однако, многие элементы ковки получают холодным способом. Такая технология предусматривает использование приемов кручения, гибки и других способов без высокотемпературного нагрева заготовок. Лишь иногда заготовки при холодной обработке могут быть разогреты до 200-250 градусов.

Преимущество холодной обработки металла в большей точности изготовления деталей и отсутствие потерь материала (в виде окалины).

Горячая ковка элементов проще в плане получения требуемых форм.

Также, при изготовлении элементов кованого изделия, применяют технологию кузнечной сварки, когда отдельные детали разогревают и соединяют между собой ударами молота. Однако, на сегодня этот прием чаще всего заменяют электросваркой металла.

Какие элементы кованых изделий изготавливают этими способами и приемами?

Обработка кованого изделия

Закалка быстрое охлаждение стали, нагретой до очень высокой температуры; придает изделию твердость и прочие необходимые качества. Зачистка механическое удаление с кованого изделия окалины, наплывов сварных швов, сварочных брызг и других дефектов металла. Матировка пескоструйным способом обработка поверхности струей песка, подаваемого под давлением, что позволяет выровнять поверхность и сделать ее более шероховатой (для улучшения адгезии лакокрасочных материалов). Антикоррозийная обработка покрытие металлических поверхностей тонким слоем другого металла, сплава или неметаллических материалов, образующих антикоррозийное покрытие для защиты от коррозии. Грунтовка нанесение на кованое изделие предварительного покрытия для улучшения адгезии (прилипания) основного защитного или декоративного покрытия. Покраска нанесение защитного или декоративного (зачастую эти функции совмещены) покрытия на изделие. Гальваническое покрытие металлическая пленка, наносимая на поверхность металлических изделий методом гальваники для придания им твердости, износостойкости, антикоррозийных, антифрикционных, декоративных свойств (цинкование, анодирование, хромирование, никелирование, оксидирование). Широкого применения метод не получил в силу своей дороговизны.

Лувр, Франция, 17 век

Прокатный материал

То, из чего кузнец будет изготавливать изделие.

Пруток металлический полуфабрикат, заготовка для производства деталей с помощью пластической деформации или обработки резанием. В зависимости от назначения прутки обладают сечением круглой, прямоугольной, шестиугольной, реже трапециевидной, овальной или сегментной формы.

• Квадрат — прут квадратного сечения диаметром от 8 до 25 мм.
• Кругляк — прут круглого сечения.

* Получить изменение сечения стандартного квадратного прута с 20?20 в полосу 30?5 и далее в полосу 20?10 можно только кузнечным способом. Болванка кругляк диаметром 50 мм, используется для точеных деталей. Полоса прут прямоугольного сечения, половинный по отношению к квадрату. Профиль мерный отрезок изделия, полученный прокаткой, прессованием, формовкой (гибкой) между валками. Сечение профиля — разрез по линии, перпендикулярной длинной стороне отрезка; различается по ширине. Поковка промежуточная заготовка или изделие, полученное ковкой или объемной штамповкой. В зависимости от своих характеристик поковки подразделяются по сечению — квадратные, прямоугольные, многоугольные и круглые, а также по методу изготовления — штампованные и кованые.

Технологии

Ковка один из основных видов обработки металла давлением с применением нагрева. По технологии различают горячую (обработка раскаленного металла), холодную (деформация заготовок холодного металла), смешанную (использование кованых, готовых литых и сварных элементов). Ковка в штампах способ обработки железа, при котором необходимую форму получают вдавливанием подготовленных материалов в специальную металлическую форму. Литье процесс получения фасонных отливок путем заполнения расплавленным металлом приготовленных форм. Литые элементы (шары, пики и т.п.) часто применяются параллельно с кузнечными элементами и являются неотъемлемыми частями ограждений, ворот, перил. Штамповка вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Штамп заготовка для производства стандартных повторяющихся элементов, требующихся в большом количестве (например, однотипных завитков для ограды). Торсирование (скручивание) способ обработки металлических стержней для придачи декоративного вида. Стержни толщиной не более двух сантиметров, предварительно отожженные и охлажденные на воздухе, с помощью простых технологий поддаются скручиванию в холодном состоянии.

Ограждение особянка З.Г.Морозовой на Спиридоновке, Москва

Приемы обработки металла

Вальцовка превращение проволоки в узкую полоску путем прокатывания в специальных вальцах, один из классических приемов художественной ковки. Волочение обработка металлов давлением, при которой заготовки круглого или фасонного профиля протягиваются через отверстие, сечение которого меньше сечения заготовки. Выбивка выгибание детали на форме с помощью ударов молотком с предварительным нагревом. Выкраивание (вырезка) изготовление из листового металла с помощью режущих инструментов деталей заданной формы посредством резки. Вырубка высекание c помощью острого инструмента (зубило, кузнечный топор и т.п.) деталей определенной формы или части заготовки. Гибка изменение формы и геометрии металла, производится без предварительного нагрева. Под воздействием силы заготовка изгибается и деформируется, наружные слои её растягиваются, внутренние — сжимаются Прокатка обработка металлов и металлических сплавов давлением, состоящая в обжатии их между вращающимися валками прокатных станов. Рубка процесс обработки металла с помощью специального кузнечного топора, зубила или подсечки. Один из технических приёмов художественной ковки, результатом которого является отсечение части металла по наружному контуру заготовки. Рихтовка выравнивание (выправление) проката, проволоки, протяженных поковок, штамповок, отливок, механически обработанных деталей для устранения искривлений и прочих дефектов. Чеканка художественная обработка металла, изготовление рисунка, надписи, изображения, заключающееся в выбивании на пластине определенного рельефа.

Виды

Кованые элементы представляют собой различные по форме, размеру и предназначению детали. Некоторые категории элементов служат исключительно для украшения, другие – для добавления функциональности и практичности. Встречаются детали, успешно выполняющие обе функции. Элементы гармонично дополняют разные изделия и конструкции, в том числе и двери. Какие именно сооружения целесообразно украсить декоративными деталями, мы расскажем далее.

Красивые входные

Для придания фасаду здания индивидуальности рекомендуется использовать изделия с коваными элементами. С помощью декоративных деталей возможно создание интересной композиции, которая крепится к сооружению посредством сварки. Различные по форме, габаритам и материалу исполнения изделия удачно дополняются элементами.

Деревянная входная дверь с коваными элементами и витражом. Фото ИП Комаричев

Популярным вариантом являются входные двери с ковкой и стеклом. Подобные сооружения представляют собой металлические конструкции, имеющие стеклянные вставки, поверх которых располагается кованый орнамент.

Массивные

Кованые элементы прекрасно подходят для массивных дверей из древесины и металла. Подобные основательные изделия после украшения приобретают оригинальный дизайн. Кроме этого, декоративные детали «убирают» излишнюю грубость и брутальность.

Деревянная массивная дверь со стеклянным окном и коваными элементами. Фото Железный Век

Межкомнатные

Нередко интерьер необходимо дополнить яркими акцентами. Интересным решением с точки зрения дизайна являются двери с коваными элементами. Декоративные детали прекрасно смотрятся как на типовых по стилю и размеру изделиям, так и на нестандартных конструкциях.

Межкомнатная дверь со стеклом и коваными элементами. Фото Цитадель

Металлические (железные, стальные) с отделкой

Двери, выполненные из металла и стали, чаще всего украшают коваными элементами. Использование декоративных деталей способствует преображению изделия, приданию ему особого настроения. Таким образом модель типового дизайна приобретает оригинальные черты, а роскошное изделие с грамотно проработанным рисунком выглядит еще привлекательнее.

Дверь с коваными элементами. Фото Гефест03

Деревянные

Древесина и кованые элементы являются наиболее популярным, востребованным и гармоничным сочетанием. Деревянные конструкции целесообразно дополнить не только декоративными элементами, но и оснастить их функциональными деталями:

• кованые петли для дверей;

Деревянная дверь с коваными фигурными петлями и ручкой-стукалом. Фото Цитадель

• кованые ручки для дверей;
• кованые жиковины;

Кованая жиковина. Фото Эксклюзив

• кованые замки.

Кованый замок. Фото Кузнечная лавка

Линии и формы ковки четко выделяются на фоне древесины, придавая конструкции индивидуальный дизайн.

Дверные решетки

Дверная решетка представляет собой полотно, состоящее из перекрещивающихся металлических полос или прутков. Кованые решетки на двери могут иметь различную форму и размеры:

• Популярны небольшие изделия, предназначенные для расположения с внешней или внутренней стороны стеклянных вставок.

Входная дверь со стеклом и кованой решеткой. Фото Левша

• Нередко встречаются значительные по площади решетки, сопоставимые по размерам с дверным полотном. Решетчатые двери представляют собой прозрачные конструкции, надежно защищающие от проникновения в жилище, но не уберегающие хозяев дома от посторонних глаз. Поэтому такие изделия чаще всего играют роль второй двери, располагающейся перед основной конструкцией.

Кованая решетчатая дверь. Фото Оганисян Эдуард (Art-Fe — художественная ковка)

Декоративные решетки над дверью

Популярным решением является размещение кованой решетки над дверью. Например, проем арочной формы заполнен прямоугольной дверью, а в верхней части располагается полукруглая решетка. Важно отметить, что в подобных случаях дверь может быть выполнена из металла (стали) или древесины.

Кованая решетка над дверью. Фото ЧП Колесник

Кроме этого, решетка может располагаться отдельно от дверного проема, т.е. в небольшом по площади окошке.

Художественная и холодная ковка

Для украшения двери необходимо достаточно большое количество кованых элементов. Чтобы оперативно их изготовить, применяется технология холодной ковки. Металл (без предварительного нагрева) подвергается гибке и штамповке. Обработка заготовок осуществляется на специальных станках. В результате клиент получает детали шаблонного дизайна, не отличающиеся оригинальным исполнением, но реализующиеся по низким ценам.

Ценителям неповторимых по дизайну решений следует оформить запрос на создание элементов методом горячей ковки. Обработка металла вручную позволяет производить оригинальные детали, обладающие более высокой стоимостью. Для их изготовления мастеру потребуется значительное время.