Сами по себе металлы не имеют большого значения – для придания им необходимых качеств требуется обработка. Для этого могут быть использованы различные способы, наиболее простым из которых считается ковка. Теперь более подробно ознакомимся с этим способом обработки металлов.

Определение ковки

Ковка считается наиболее древним способом формовки металлов, который производится при помощи использования сжимающих сил. Это может достигаться при помощи обычного молота или промышленного пресса. Процесс обработки при помощи пресса так же называется штамповкой. При этом происходит изменение структуры металла без необходимости предварительного нагревания, как при литье. Однако ковка может происходить при различных температурных режимах, поэтому различаются холодная и горячая ковка. Ковке могут подвергаться различные металлы, в итоге могут получаться тяжёлые или лёгкие заготовки под различные виды продукции. Это может быть обычная хозяйственная утварь или элементы сложного технического оборудования.

Когда впервые появилась ковка

Очень сложно определить когда именно человек начал использовать для формирования металлических заготовок способ ковки. Известно только, что первые молоты датируются 10-12-м тысячелетиями до нашей эры. Это были довольно примитивные инструменты, которые могли использоваться для различных целей. Молоты со следами обработки металлов однозначно могут датироваться примерно 3-2-м тысячелетиями до н.э. Именно с этого времени можно считать, что ковка металлов превращается в профессию. В 12-м веке н.э. происходит революция в металлургии, связанная с привлечением к процессу производства силы воды. Появляются гидравлические приводы, позволяющие работать с большими объёмами различных металлов. Теперь на смену традиционным молоту и наковальне приходят гидравлические прессы. На сегодняшний день для обработки металлов используются многие другие источники энергии – электричество, сжатый газ, пар, различные другие виды топлива. Для осуществления художественной ковки используются механические возвратно-поступательные молоты, имеющие небольшой вес (до 230-250 кг). Для промышленных целей могут использоваться молоты весом в несколько тонн. Однако на сегодняшний день паровые и гидравлические молоты уже почти не используются, поскольку считаются нерентабельными.

Основные недостатки и преимущества ковки

Как и у других способов обработки металлов у ковки есть свои преимущества и недостатки. Для начала рассмотрим её положительные моменты. Прежде всего необходимо отметить прочность получаемых изделий, которую невозможно получить в процессе литья. В процессе ковки изменяется внутренняя структура металла, что невозможно достичь в процессе горячего литья. В процессе ковки не используется сложное техническое оборудование, что приводит к удешевлению получаемых изделий или заготовок. К этому стоит прибавить, что выполняющий подобные работы персонал не требует специальной подготовки – достаточно обладать только определённым практическим опытом для выполнения любых работ для обработки металлов методом ковки. Так же следует отметить целостность полученной конструкции – ковка при этом даёт больший эффект, чем литьё. При ковке не наблюдается таких распространённых дефектов металлургии, как сегрегация сплавов и пористость. Отсутствие пустот, трещин и пористости позволяет проводить послепоковочную обработку изделий, позволяя подгонять заготовки под необходимые параметры.

К этому следует добавить, что литьё – более длительный процесс, в то время как ковка занимает не так много времени. К тому же процесс ковки может производиться сразу с несколькими металлами, что невозможно при осуществлении литейного процесса. Это так же можно отнести к преимуществам способа ковки при осуществлении обработки металлов.

Однако использование способа ковки имеет и некоторые недостатки. Прежде всего это дороговизна оборудования, которое используется при этом процессе обработки металлов. К тому же работники, осуществляющие ковку, должны чувствовать металл и иметь практику его обработки, то есть одних теоретических знаний для этого недостаточно. К этому стоит добавить и множество побочных эффектов, которые сопровождают процесс ковки. Прежде всего это постоянный шум и вибрации, а так же вредные выбросы в окружающую среду, нарушающие экологию. Можно конечно использовать современные звукоизолирующие материалы, но это приводит к удорожанию процесса ковки. К этому следует добавить и возникновение некоторых дефектов, сопровождающих подобный процесс обработки металлов.

Какие дефекты при этом могут наблюдаться

Ковка – достаточно простой и недорогой способ обработки металлов, но при этом могут наблюдаться некоторые дефекты, нехарактерные для других методов работы. Прежде всего это излишняя пористость и неоднородность металлической массы. Достаточно часто так же возникают полости, ямы и трещины а так же хлопья. Для того, чтобы избежать подобных дефектов необходимо использовать современное оборудование, которое приводит к некоторому удорожанию процесса производства, но позволяет получать более качественную продукцию.

Разновидности процесса ковки

Существует несколько разновидностей процесса ковки, каждый из которых обладает своими особенностями. Все их можно разделить на две основные группы – горячую и холодную ковку.

Горячая ковка

При осуществлении горячей ковки металл предварительно разогревается до температуры выше рекристаллизации. При этом нагревание может превышать даже 2000 градусов по Цельсию. При проведении ковки в таком состоянии значительно повышаются показатели по пластичности и прочности. К этому стоит добавить, что при горячей ковки получается однородная металлическая масса.

Холодная ковка

Холодная ковка, исходя из названия, осуществляется при комнатной температуре и не требует предварительного подогрева металлических заготовок. Это процесс более длительный, но в итоге можно получить изделия с однородной структурой и гладкой поверхностью. Однако такой способ подходит далеко не ко всем металлам, особенно обладающих высокой прочностью, к которым относится большинство марок сталей.

Дополнительные категории ковки

Кроме горячей и холодной существует ещё несколько категорий ковки, каждая из которых обладает своими особенностями. Так, при осуществлении пресс-ковки давление на металл осуществляется с длительным медленным давлением, которое отличается от обычных резких ударов молотом. Пресс-ковка может осуществляться как в холодном, так и в горячем вариантах. Отличительной особенностью при этом считается возможность воздействовать прессом на всю заготовку в отличие от ударов молотом, которые приходятся только на часть металлической формы.

Так же достаточно часто используется закрытая штамповка, при которой давление осуществляется на заготовки, помещённые в формы с технологическими полостями. Под воздействием молота расплавленный металл просачивается через полости матрицы. При таком подходе можно изготавливать изделия сложной геометрической формы, что важно, к примеру, для автомобильных деталей.

В некоторых случаях бывает необходима открытая штамповка, изготовление изделий здесь происходит без помещения металла в закрытую форму. Такой способ обработки металла так же известен как кузнечная ковка.