Основные положения. Ковка – один из древнейших способов деформации металлов – заклю­чается в том

Ковка – один из древнейших способов деформации металлов – заклю­чается в том, чтобы ударами молота придать заготовке желаемую форму.

Существуют две разновидности ковки: холодная и горячая.

Холодной ковке поддаются в основном высокопластичные металлы: зо­лото, серебро и медь; труднее обрабатываются деформируемые цветные сплавы на основе меди, алюминия, магния, титана. Главной особенностью этого процесса является развитие наклепа.

Под ударом молота теряется пластичность металла, но одновременно повышается прочность. Если продолжать деформацию такого металла, он начнет разрушаться. Чтобы сделать металл вновь пластичным, пригодным для дальнейшей обработки, применяют отжиг.

Таким образом, холодная ковка состоит из двух чередующихся опера­ций: деформации металла и его отжига.

В настоящее время холодная ковка в художественной обработке метал­ла встречается главным образом в ювелирном деле.

Горячую ковку широко применяют при обработке различных сталей.

Для изготовления кованых художественных изделий (решетки, перила, светильники и др.) используют малоуглеродистые стали обыкновенного качества.

Из высокоуглеродистых инструментальных сталей изготавливают различные слесарные и кузнечные инструменты.

Легированные стали в кузнечном деле применяют в основном для изго­товления инструментов, работающих при ударных нагрузках и высоких температурах.

Нагрев металла является одной из наиболее ответственных операций. В процессе нагрева изменяется структура металла, его свойства, состояние поверхностных слоев. В результате повышается активность взаимодействия металла с атмосферой, и на поверхности образуется слой окалины, толщина которого зависит от температуры и времени нагрева, химического состава металла и окружающей среды.

Например, сталь начинает интенсивно окисляться при температуре вы­ше 900 °С, при 1000 °С скорость окисления увеличивается в два раза, а при 1200 °С – уже в пять раз.

При нагреве углеродистых сталей происходит выгорание углерода с поверх­ности на глубину до 2–4 мм – так называемое обезуглероживание металла.

Известно, что заготовки по сечению прогреваются передачей тепла от наружных слоев к внутренним. Наружные слои расширяются больше внутренних, и между ними возникают температурные напряжения, которые могут разрушить металл. Заготовки из малоуглеродистых сталей с диаметром сечения до 100 мм не боятся быстрого нагрева, и поэтому их можно закладывать холодными в печь с температурой до 1300 °С.

Высокоуглеродистые и легированные стали имеют низкую теплопроводность, и поэтому, чтобы не образовывались трещины, заготовки необходимо нагревать медленно.

Заготовку можно ковать только тогда, когда она равномерно прогрелась по всему сечению. Для каждого сплава существует определенный темпера­турный интервал ковки Т_н – Т_к (Т_н – температура начала ковки и Т_к – темпе­ратура конца ковки).

Для углеродистых сталей Т_н = 1100 ÷ 1300 °С, а Т_к=800÷900 °С.

Чем больше углерода в стали, тем ниже температура начала ковки.

Небольшой нагрев стали выше Т_н приводит к перегреву. При этом металл становится крупнозернистым, его пластичность снижается. При необ­ходимости перегрев можно исправлять термической обработкой.

Значительный нагрев металла выше Т_н приводит к пережогу. Это проявляется в ускоренной диффузии кислорода внутрь металла, что приводит к нарушению связей между зернами и в конечном итоге - к разрушению металла при ковке. Пережог – неисправимый брак.

Ковка заготовок при температуре ниже Т_к опасна образованием трещин.

Чтобы поковки имели более высокие механические свойства, рекомендуется заканчивать ковку при температуре на 20–30 °С выше Т_к. В этом случае в металле успеет пройти рекристаллизация, и структура остается мелкозернистой.

Металл при художественной ковке нагревают в основном в кузнечных горнах (см. гл. 6). Для разжигания холодного горна в очаг насыпают небольшой слой угля и поджигают древесные стружки или тряпки, смоченные керосином. Затем насыпают второй слой угля и дают слабое дутье. Когда уголь разгорится, добавляют еще угля и постепенно увеличивают дутье.

Под действием высокой температуры каменный уголь начинает спе­каться, образуя над очагом куполообразную «шапку», под которой разви­вается высокая температура. Заготовку зарывают в горячие угли и засыпают свежим углем. Спекшийся свод стараются сохранить целым, для чего его периодически обрызгивают водой.

Подачу воздуха регулируют, следя за тем, чтобы пламя было слегка коптящим, нейтральным. При большом избытке воздуха пламя становится острым, вызывающим местный перегрев металла и образование окалины.

Очень важно уметь определять температуру нагретого металла. Опытные кузнецы эту температуру с достаточной точностью определяют на глаз – по цвету каления.

Так, красный цвет, еле видимый в темноте, примерно соответствует температуре 400 °С, светло-красный, видимый в полумраке, – температуре 480 °С, а красный, видимый при солнечном свете, – 535 °С.

Характеристика цвета каления довольно субъективна, о чем можно судить по табл. 7.1.

Таблица 7.1

Цвет каления в зависимости от температуры металла

По Г. Семераку, К. Богману	По А. В. Флерову
Цвет каления	Т, °С	Цвет каления	Т, °С
Красный, среднеспелой вишни Вишнево-красный Красный, светлой вишни Красный средней яркости Лимонно-желтый Светло-желтый Желто-белый Ярко белый		Темно-красный Вишнево-красный Светло-красный Густо-оранжевый Оранжево-желтый Светло-желтый Белый, различной яркости	1200-1400

Дата добавления: 2015-09-05