Фото элементы холодной ковки: 60+ лучших изображений доски «Холодная ковка» в 2020 г — Мастер на все ручки: Блог домашнего сварщика

Содержание

Холодная ковка своими руками: чертежи, станок, изделия, инструкция

Человеку, неравнодушному к кованым изделиям, можно только позавидовать. У него есть все необходимое для воплощения самых смелых проектов оформления. Приспособления для изготовления элементов холодной ковки можно приобрести в готовом виде или изготовить своими руками, но в том или ином случае, вы можете быть уверенны, что работать с ними будет удобно и просто. При этом большой физической силы не потребуется, все что нужно, это нажимать на нужные кнопки и поворачивать своевременно специальные рычаги.

Единственное, что нужно помнить, это то, что изготовление кованых изделий холодным способом требует соблюдения строгих правил и последовательности. Другими словами, холодная ковка — это поэтапный технологический процесс, при котором происходит деформация металлических заготовок, в зависимости от нужного проекта. Чтобы иметь большее представление об этой работе, необходимо разобраться, каких видов бывает ковка, как называются популярные кованые элементы и как выглядит изготовление кованых изделий своими руками.

Содержание статьи

Виды холодной ковки

При изготовлении металлических изделий можно выделить 7 видов холодной ковки. Это своего рода этапы создания элементов, которые нужно выполнять при работе с заготовками.

Всю работу необходимо проводить в соответствии с требованиями и правилами, в противном случае надеяться на получение красивого кованого изделия не стоит.

Самым главным этапом является ковка заготовок из металла. Это самый большой, ответственный, сложный и серьезный процесс, поэтому к нему нужно отнестись очень внимательно. Холодная ковка может быть нескольких видов:

Осадка — она выполняется под высоким давлением. Это нужно для того, чтобы увеличить заготовку по бокам, за счет уменьшения ее высоты.

Протяжка — этот этап выполняется путем нагревания металлической детали с последующей обработкой ее молотком. Это нужно для того, чтобы уменьшить площадь поперечного сечения за счет увеличения длины металлического прута.
Прошивка — этот этап подразумевает проделывание отверстий внутри заготовки. При выполнении такой работы можно получить отверстия разного диаметра и длины. Она бывает открытой и закрытой.

Осадка и протяжка делает структуру металлической заготовки более хрупкой, поэтому дальнейшая работа должна проводиться очень аккуратно, чтобы не допустить поломки той или иной части конструкции.

Штамповка — на этом этапе происходит пластичная деформация металла, что приводит к изменению формы или размера заготовки. Штамповка может быть объемной или листовой. При первом варианте работы выполняются под давлением. В этом случае деталь нагревается и подвергается прессованию до нужных размеров. Этот метод больше подходит для производственных масштабов, когда нужно изготовить большую партию одинаковых элементов. Листовая штамповка отличается от первого варианта тем, что детали производят из листового железа. Этот метод подходит для изготовления мелких или средних деталей, при этом они будут отличаться высоким качеством и прочностью.

Прессование — на этом этапе происходит повышение плотности металлической заготовки и изменение ее формы, за счет высокого давления. Прессование может быть прямым и обратным. При прямом способе происходит выдавливание металлических заготовок через различные отверстия, что приводит к получению различных прутьев, труб и профилей. При обратном прессовании металлические изделия располагают в специальном формуляре, при этом давление подается в обратном направлении.

Волочение — это процесс протягивания металла, только уже прессованного, через специальную матрицу. При этом способе обработки можно получить различные фасонные профиля, проволоку или тонкие трубы.
Прокатка — это заключительный этап обработки, при котором задействован закон силы трения. При трении специальных валиков о металлическую поверхность происходит деформация заготовки. Прокатка может быть нескольких видов, в зависимости от способа вращения валиков:

продольная — при которой вращение валиков происходит в разные стороны. Это приводит к постепенному обжиманию и удлинению металлической детали. Таким способом производится листовое и ленточное железо;
поперечная — при которой движение валиков происходит в одном направлении. Это приводит к деформации заготовки в поперечном направлении. Этим методом изготовлены цилиндрические шестеренки с накатными зубцами;
винтовая — при которой расположение валиков выполнено под углом друг к другу. В этом случае заготовка проходит одновременно два валика с поступательным и вращательным движением, что позволяет получить небольшой зазор, в который и попадает металл. Таким способом получают трубные заготовки, «гильзы».

Приспособления для холодной ковки

Изготовление кованых изделий холодным способом предусматривает использование нескольких приспособлений или станков. Как было сказано выше, их можно приобрести, или изготовить своими руками, но для начала, давайте разберемся, какие детали можно получить при помощи различных станков.

Улитка — такой механизм применяется в том случае, если металлической заготовке нужно придать спиралевидную форму. В большинстве случаев такой механизм крепят на стальную толстую плиту либо делают съемной. Сама плита должна быть достаточно прочной, а допустимая ее толщина не должна быть меньше 4 мм.

Для изделий, изготавливаемых своими руками, придется изготовить специальные шаблоны, которые позволяют создавать элементы различной формы и величины.

Как работать с механизмом улитка, можно посмотреть на предложенном видео:

Универсальный механизм — он позволяет выполнять несколько функций, резку, клепку и формирование металлических изделий. Кстати, такое устройство легко можно собрать своими руками, что в значительной степени сэкономит ваш бюджет.
Гнутик — такой механизм позволяет создать дуговую деформацию металлической детали. Но здесь нужно провести точные расчеты и замеры, чтобы не ошибиться с радиусом изгиба.

Твистер — механизм этого плана позволяет сгибать заготовку по продольной оси уже готового изделия. Принцип действия такого механизма заключается в том, чтобы изогнуть изделие, зажав его с одной и другой стороны. При этом вращающаяся рукоятка позволит произвести скручивание детали.
Волна — механизм такого плана позволяет получать волнообразные детали из металлических заготовок. На таком станке принято изготавливать решетки «Боярские» или «Волна».
Штамповый пресс — название говорит само за себя. Такой механизм позволяет наносить на металлические детали штампы с различными резными элементами. В арсенале каждого мастера должны быть несколько таких штампов, тогда и готовые изделия будут более разнообразными. Принцип его действия очень прост, под действием давления на металлических элементах остаются четкие отпечатки с шаблонов.

Механический узел — этот механизм позволяет изгибать металлические прутья в круг. При этом диаметр таких изделий может быть разным. Поэтому в арсенале мастеров такое приспособление незаменимо.

Холодная ковка своими руками, пошаговая инструкция и советы специалистов

Как это ни странно, но кованые изделия можно изготовить даже в домашних условиях. Конечно, они не будут столь вычурными, как элементы горячим способом изготовления, но в качестве декоративного оформления им нет равных. Все что вам нужно, это несколько приспособлений, описанных выше, материалы и самое главное, желание. Остальное — это соблюдение технологии.

Процесс изготовления состоит из нескольких этапов:

Первое, что вам нужно сделать, это нарисовать эскиз будущего изделия. Если вы только учитесь, попробуйте соорудить что-то элементарное, и только потом беритесь за большие объемы. Что касается эскиза, то на нем нужно отразить все нюансы будущей конструкции, рисунок, нужные детали и размеры. Здесь же продумайте, сможете ли вы выполнить задуманные элементы на вашем оборудовании? Каждый механизм предназначен для выполнения одной функции, но не всех сразу.
Второе, о чем нужно подумать, это как правильно рассчитать материал. Если вы задумали изготовить подставку для цветов из элементов холодной ковки, то нужно подготовить железную трубу и металлические полосы, а для ворот или забора перечень материалов будет намного шире.

Начиная работу, проверьте еще раз ваши расчеты, даже небольшая погрешность может испортить внешний вид готового изделия, не говоря уже о том, что оно может не подойти по размеру к задуманной композиции. Исправлять и подгонять готовые детали всегда сложнее, гораздо проще несколько раз все проверить.

Теперь можно приступать к изготовлению самих деталей. Для этого возьмите подходящий механизм и заготовку и выполните нужное количество кованых элементов.

После изготовления всех деталей можно начинать собирать задуманную композицию. Для крепления лучше использовать сварку, но и переусердствовать с ней не стоит, чтобы не повредить более мелкие элементы.

Финальным этапом будет обработка готового изделия, которая подразумевает шлифовку и покраску готовой композиции.

Желательно, чтобы покраске предшествовала грунтовка изделия, тогда оно вам прослужит очень долго.

Если вы взялись за изготовление кованых элементов холодным способом, то вы наверно изучили рынок цен и оценили ваши финансовые возможности. Если нет, то сначала обратите внимание на стоимость материалов, необходимого оборудования и способы обработки готового изделия. Но в любом случае изделие, изготовленное своими руками, стоит всех затрат. А снизить их можно на оборудовании, если изготовить его своими руками.

Холодная ковка выполненная своими руками используя самодельные приспособления

Что всегда остается актуальным с роскошным и презентабельным видом? Что ценится дороже всего в салонах мебели и дорогих магазинах сувениров? Что вызывает восхищение у обычных прохожих? Чем так гордятся некоторые владельцы роскошных коттеджей или просто городских балконов? Таких вопросов можно задавать целую уйму и потратить очень много времени, но ответ всегда остается единственным – это изделия из холодной ковки. И какими бы не были тенденции современного дизайна, всегда находятся мастера художественной ковки, которые способны создавать целые шедевры собственного произведения. Сегодня, во времена особой ценности на товар, изготовленный самостоятельным способом, эксклюзивные кованые изделия могут достигать заоблачных цен, поэтому холодна ковка металла своими руками может стать не только занятием досуга, но и принести хорошую дополнительную прибыль в бюджет любой семьи.

Узоры выполненные при помощи холодной ковки

Конечно, услышав о холодной ковке, простому человеку воображение сразу рисует кузнечную мастерскую, где почти нечем дышать от огромной температуры, необходимой для расплавления металла. А человек, занимающейся ковкой выглядит как герой из сказки. Но на самом деле все далеко не так, а горячие кузнечные ушли далеко в историю, хотя и по сей день остаются довольно востребованными и актуальными. Современная холодная ковка металла в домашних условиях может потребовать лишь отдельного помещения. Им может выступить обычный гараж или сарай, и некоторого оборудования, предназначенного для гнутья железа. Особенным условием для выполнения этих работ будет лишь хорошее освещение, но это не значит, что понадобится новая более мощная проводка электрического кабеля.

Суть метода и необходимость сварки конечного изделия

По своей сути, холодная ковка металла выполненная своими руками – это изгибание железных прутов определенного и одинакового сечения с помощью нехитрого оборудования. Поэтому с горячей ковкой нет почти ничего общего. Хотя некоторые изделия и могут создаваться как первым, так и вторым способом. Самым сложным этапом работы для создания холодной ковки можно считать сварочные мероприятия – ведь после выгибания металла в нужную форму начинается сборка всех деталей в одно единое изделие. После сварки последует зачистка сварочного шва и покраска железа. Во всех шагах мероприятия ничего сложного нет, достаточно лишь иметь первоначальные навыки сварщика. Холодной ковке можно научить почти каждого и со временем, отточив свое мастерство, человек будет очень ловко и точно изображать в изделиях свои наброски на бумаге. Достаточно лишь иметь самый минимум художественного потенциала.

Что нужно иметь из оборудования для создания изделий из холодной ковки

Следует обратить внимание, на то, что если вы решили купить оборудование на рынке, то цена на него будет немного завышена, но для начала Вам понадобится всего лишь 1-3 станка. Если оборудование будет более универсальное и иметь большой набор функций, то оно станет чаще выходить из строя и изготавливать не совсем качественную продукцию, поэтому лучше приобрести узконаправленные устройства. Со временем Вы и сами сможете отлично разбираться в работе подручных приборов, ремонтировать их или настраивать. Также можно изготовить и самодельные приспособления для холодной ковки.

Весь необходимый набор инструментов для холодной ковки состоит из сварочного аппарата, краски и 6 оснасток: гнутик, фонарик, улитка, объемная, волна, твистер. Такое ручное оборудование позволяет производить до 12 м² изделия за 1 день. Ручные приспособления отличаются большой прочностью и эффективной производительностью. Благодаря им можно выполнять как объемные, так и плоские узоры холодной ковки. Позволяют заниматься с площадью 12-14 мм и длиной до 4-6 мм.

А теперь, давайте рассмотрим подробнее приспособы для холодной ковки которую вы делаете своими руками и их специальные возможности.

Гнутик для холодной ковки. С помощью него мастер может выгибать металлический прут под заданный угол, создавая также полукруг необходимого диаметра.
Фонарик помогает придать форму “фонаря”.
Такое оборудование как, холодная ковка улитка разрешает приводить металлический прут во множество завитых изгибов, которые могут выглядеть в виде спиралей различных размеров.
Объемная предназначена для выполнения объемных изделий.
С помощью волны легко загнуть прут в волнообразную фигуру.
Твистер закручивает металлический прут относительно параллельной прямой.

Специфика производства холодной ковки в домашних условиях

В холодной ковке существует лишь два самых основных процесса – это пресс и гнутье. Эти физические мероприятия достигаются без доведения железа до какой-либо температуры, поэтому в готовом виде прочность поднимается, а гибкость в показателе опускается. Чтобы этот процесс свести к нулю, между каждым этапом ковки следует проводить специальную термическую обработку. Конечно, все изделия можно выполнить и автоматически, используя многопрофильные станки, но производство своими руками также не уступает в прочности и других характеристиках.

В отличие от горячей ковки, холодная предусматривает создание одного и того же трафарета для производства множества изделий, чем не может похвастаться первый метод. Но все-таки, технологический процесс может проводиться лишь с железом ограниченной толщины, так как после достижения границы плотности изогнуть металл без подогрева достаточно тяжело.

Основные элементы, производимые при помощи холодной ковки:

решетки на окна;
декоративные элементы для ограждений, заборы;
мебельные изделия – кровати, вешалки для одежды, стулья;
сувениры и элементы декора в дизайне интерьера дома – оправа для зеркала, подсвечники, цветочные подставки и т. д. ;
предметы, предназначенные для украшения фасадных частей здания – козырьки, перила.

Основные этапы холодной ковки

Изначально создается эскиз будущего изделия в точном размере. Это позволит узнать нужное количество необходимого сырья и выступит гарантией правильной сборки. А также для того, чтобы определенным методом настроить оборудование.
Следующим этапом будет точное вычисление нужного объема материала. Например, если будет выполняться холодная ковка подставки для цветов, то Вам понадобится железная труба, d=15 х 15 мм и 10 металлических полос d=4 х 20 мм, любой корпус для основы. Пусть это будет простейшая ваза.
Теперь можно браться за изготовление деталей. Какими они будут решать только Вам, а их дизайн будет зависеть от того, на каком оборудовании будет производиться обработка. Чертеж улитки для холодной ковки позволит не ошибиться и помочь в выполнении работ на первый раз. Абсолютно все 6 видов оснастки могут использоваться всего лишь для одного изделия, делая его более благородным или вычурным.
Далее привариваем все части нашей подставки к одной трубе, которая и будет основой для конструкции. Не переусердствуйте со сварочным процессом, если Вы еще не вполне им владеете, так как при закреплении более мелких деталей можно создать лишние отверстия в них.
Заключительным моментом станет шлифовка сварочного шва и покраска почти готового изделия.

Инструмент + золотые руки = чудеса

Ковка, какая бы она не была, всегда считалась исконно русским занятием для настоящих мужчин. Поэтому это может стать для Вас не только хобби, но и неким имиджем, который всегда будет оставаться на высоте. Изготавливая изделия для себя, Вы сможете неплохо сэкономить и привнести в свой дом больше красоты и уюта. Ковка с бизнес целью поможет Вам достичь желаемого результата, а рабочий процесс будет приносить только удовольствие.

Кованые ворота своими руками: чертежи, фото, схемы

Кованные ворота во все времена – это всегда признак достатка, они защищают подступы к частным владениям не один десяток лет. На смену полностью выполненным вручную изделиям приходят более современные, снабженные автоматикой. Однако, каждому хозяину имения хочется создать шедевр, максимально непохожий на другие. Сегодня разберемся, можно ли сделать что то подобное своими руками и не потратить большие деньги. Изучим особенности разных типов кованных ворот, а фото помогут понять принцип их устройства и ковки.

Кованые ворота – это всегда способ рассказать о себе гостям.

Читайте в статье

Преимущества и недостатки кованых ворот

Преимущество кованных конструкций, прежде всего, в их универсальности. Они прекрасно смотрятся в сочетании с каменными конструкциями, изделиями из полипропиленовых конструкций. Кованные ворота многие сотни лет не выходят из моды и считаются признаком аристократизма и изысканности.

Кованые конструкции, а также варианты с добавлением кованых деталей являются идеальным дополнением к массивному забору.

Какие еще преимущества скрывают в себе кованные ворота для частного дома:

Необычный, «богатый» внешний вид. Ковка всегда являлась необычным и эксклюзивным украшением. Такой тип обработки металла позволяет создавать причудливые, неповторимые орнаменты и узоры. Это наверняка выделит ваше жилище среди других.

Чаще всего конструкция ворот состоит из мощного каркаса, кованные элементы украшают центральную часть, перекликаясь с элементами остального забора.

Прочность конструкции. Металл – один из самых прочных, долговечных и крепких конструкции, из которых могут быть выполнены ворота и ограждения.
Высокие эксплуатационные качества. За счет того, что современные конструкции обрабатывают специальными антикоррозионными составами, ресурс износа таких изделий практически бесконечен. После этого поверхность грунтуется специальной краской по металлу.

Из недостатков можно выделить два, весьма существенных, с одной стороны, и спорных с другой. Всё зависит от уровня вашего достатка.

Фигурная ковка прекрасно сочетается с современными материалами.

Главный минус – дороговизна. Как готовые ворота, так и сделанные самостоятельно обойдутся не в копеечку, а в полноценный рубль. Хотя, если вы решитесь попробовать изготовить ворота самостоятельно, то сэкономите примерно 30% от стоимости готового образца.

Еще один недостаток – временные затраты. Изготовить кованную резьбу остаточно трудоемкий труд, процесс может занять недели, а то и пару месяцев. Поэтому самые сложные детали лучше заказывать заранее. Лучше не разбирать старую калитку до тех пор, пока все элементы не будут в наличии.

Совет! При проектировании ворот заранее продумайте какие элементы вы сможете сделать самостоятельно, а какие лучше приобрести готовыми. Сложные элементы потребуют от вас больше времени и усилий.

Виды кованых ворот: описание конструкции, фото и эскизные картинки

Новичку кажется, что все кованные ворота примерно одинаковые. Однако, это далеко не так.

Рассмотрим варианты калиток разных типов:

Простая конструкция без дополнительных вставок и элементов. Обычно это прямые или слегка изогнутые линии, не закрывающие пространство за калиткой.
Полностью скрытая калитка. Обычно в такие конструкции вставляется металлический шит.
Калитка из дерева. С кованным наполнением. В Этом случае, основным материалом выступает дерево, а металл, только армирует ворота, либо является декоративным элементом дизайна.
Ограждения комбинированного типа. Здесь в равных пропорциях используются два разных материала. Обычно это полипропилен, или дерево, а также, металл. Причем, последний может использоваться только как украшение, по периметру.

Существует несколько разновидностей кованых ворот в зависимости от принципа открывания

О плюсах и минусах каждой конструкции стоит сказать отдельно. Обычно они отличаются нюансами крепления и технологией сборки, а также типом открывания.

Ворота откатные кованые с фото моделей

Откатные модели очень удобны, когда у вас не очень много пространства, они открываются вдоль ворот. Такой механизм едва заметен и при разумной нагрузке прослужит вам достаточно долго.

Из чего состоит конструкция:

Опора – специальная опорная закладка для всего механизма ворот.
Каркас – рама изделия.
Внутренняя зашивка – это часть обычно состоит из ковки и декоративных элементов. Обычно используют разные материалы для оформления таких конструкции. Ведь откатный механизм не всегда может выдержать вес полноценного металла. Зашивка, как мы выяснили может состоять из единого полотна, так и из отдельных элементов. Очень часто для снижения веса используют профлист.
Фурнитура и комплектующие.

Ворота распашные кованые с фото моделей

Устройство ворот такого типа несложное. Сами распашные створки крепятся к специальным закладным стойкам, которые располагаются на опорных столба. Обычно замковые элементы и фурнитура усилены подшипниками. Что позволяет без особого труда открыть и закрыть ворота. Причем предусмотрены варианты открывания как внутрь, так и наружу двора.

Очень часто ворота сочетаются с калиткой. Такая «пара» выгодно отличается от обычных ворот.Еще один вариант подобной конструкции. Как видно из фото опорные стойки в этом случае выполнены из кирпича.

Кованые ворота с калиткой внутри с фото моделей

Кстати, калитка может быть выполнена как отдельной конструкцией, так и быть часть ворот. Как вы успели заметить, первый вариант гораздо солиднее. А если вы решили сэкономить, либо пространство для калитки не позволяет сделать отдельный вход, то возможно использовать пространство с умом.

К сведению! Калитка, устроенная внутри ворот обязательно будет иметь небольшой порожек. Это стоит учитывать, если в вашем доме есть пожилые люди, для которых подобное ограждение может стать серьезным препятствием.

Такие ворота считаются более бюджетными, а с другой стороны, почему нет?

Кованые ворота с поликарбонатом с фото моделей

Комбинированные ворота с использованием поликарбоната – современное решение проблем с весом ворот и их стоимостью. Такие модели дешевле полностью металлических резных конструкции, к тому же плотное стекло позволяет скрыть от посторонних глаз то, что происходит за забором.

По сравнению с металлическими конструкциями пластик освежает металл, делает ворота долее утонченными и изящными. Если вы планируете цветник, то такие заборы и ворота прекрасно будут пропускать свет, однако, специальное покрытие скроет вас от взглядов.

Ворота из профнастила с коваными элементами с фото моделей

Ворота из профнастила полностью скроют вашу усадьбу от посторонних глаз. Такое материал долго прослужит и практически не доставит проблем. В основе профнастила крепкий сплав стали. Обычно такие ворота являются продолжением забора или оградки.

Кованые раздвижные ворота с фото моделей

Раздвижные ворота по типу напоминают откатные, только механизмы для открывания дверей установлены с двух сторон.

Эксклюзивные красивые кованые ворота с фото моделей

Дизайнерские модели выполняются по индивидуальному заказу. Стоимость таких образцов не доступная обычному человеку. Такие ворота чаще всего выполняются вручную. Очень часто на них изображаются вензеля или другие отличительные знаки семьи, для которых создается кованый шедевр.

Основные стили кованых ворот

Парадный вход в прямом смысле этого слова обеспечат кованые ворота в стиле барокко или ренессанс. Они придадут торжественности любой усадьбе. Чаще всего такие кованные элементы декора, как беседки, качели, лавочки, и, конечно, ворота, выполняются в большим количеством дополнительных элементов, чаще всего спиралей и завитков.

Более современные модели в стиле модерн предполагает использование очень простых, часто не пересекающихся линий. Такой стиль прост и воздушен.

В кованых воротах, выполненных в стиле минимализма, обычно нет ничего лишнего. Это ровные линии, оформление пронизанное аскетизмом.

Строгой геометричностью, фансасмагоризмом отличаются кованые изделия в стиле ар-деко. Чаще всего таким орнаментом оформляются входные группы в квартиры. Такие конструкции чаще других варятся методом холодной сварки.

Ковка. Словарь терминов

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.

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.

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.

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.

Холодная штамповка изображений, фотографий и векторных изображений

В настоящее время вы используете более старую версию браузера, и ваш опыт работы может быть не оптимальным. Пожалуйста, подумайте об обновлении. Учить больше. ImagesImages homeCurated collectionsPhotosVectorsOffset ImagesCategoriesAbstractAnimals / WildlifeThe ArtsBackgrounds / TexturesBeauty / FashionBuildings / LandmarksBusiness / FinanceCelebritiesEditorialEducationFood и DrinkHealthcare / MedicalHolidaysIllustrations / Clip-ArtIndustrialInteriorsMiscellaneousNatureObjectsParks / OutdoorPeopleReligionScienceSigns / SymbolsSports / RecreationTechnologyTransportationVectorsVintageAll categoriesFootageFootage homeCurated collectionsShutterstock SelectShutterstock ElementsCategoriesAnimals / WildlifeBuildings / LandmarksBackgrounds / TexturesBusiness / FinanceEducationFood и DrinkHealth CareHolidaysObjectsIndustrialArtNaturePeopleReligionScienceTechnologySigns / SymbolsSports / RecreationTransportationEditorialAll categoriesEditorialEditorial главнаяРазвлеченияНовостиРоялтиСпортМузыкаМузыка домойПремиумBeatИнструментыShutterstock EditorМобильные приложенияПлагиныИзменение размера изображенияКонвертер файловСоздатель коллажейЦветовые схемыБлогГлавная страница блогаДизайнВидеоКонтроллерНовости

PremiumBeat blogEnterprisePric ing

Войти

Зарегистрироваться

Меню

ФильтрыОчистить всеВсе изображения

Все изображения
Фото
Векторы
Иллюстрации
Редакция
Видеоряд
Музыка

Поиск по изображению

Холодная ковка

Сортировка от

Наиболее актуальные

Свежий контент

Тип изображения

Все изображения

Фото

Векторы

Иллюстрации

Ориентация

Все ориентации

Горизонтально

Вертикально

Цвет

Ковка изображений, стоковых фотографий и векторных изображений

Вы используете старый браузер, и ваш опыт может быть не оптимальным.Пожалуйста, подумайте об обновлении. Учить больше. ImagesImages homeCurated collectionsPhotosVectorsOffset ImagesCategoriesAbstractAnimals / WildlifeThe ArtsBackgrounds / TexturesBeauty / FashionBuildings / LandmarksBusiness / FinanceCelebritiesEditorialEducationFood и DrinkHealthcare / MedicalHolidaysIllustrations / Clip-ArtIndustrialInteriorsMiscellaneousNatureObjectsParks / OutdoorPeopleReligionScienceSigns / SymbolsSports / RecreationTechnologyTransportationVectorsVintageAll categoriesFootageFootage homeCurated collectionsShutterstock SelectShutterstock ElementsCategoriesAnimals / WildlifeBuildings / LandmarksBackgrounds / TexturesBusiness / FinanceEducationFood и DrinkHealth CareHolidaysObjectsIndustrialArtNaturePeopleReligionScienceTechnologySigns / SymbolsSports / RecreationTransportationEditorialAll categoriesEditorialEditorial главнаяРазвлеченияНовостиРоялтиСпортМузыкаМузыка домойПремиумBeatИнструментыShutterstock EditorМобильные приложенияПлагиныИзменение размера изображенияКонвертер файловСоздатель коллажейЦветовые схемыБлогГлавная страница блогаДизайнВидеоКонтроллерНовости

PremiumBeat blogEnterprisePric ing

Войти

Зарегистрироваться

Меню

ФильтрыОчистить всеВсе изображения

Все изображения
Фото
Векторы
Иллюстрации
Редакция
Видеоряд
Музыка

Поиск по изображению

подделка

Сортировать по

Наиболее актуальный

Свежий контент

Тип изображения

Прогнозирование разрушения материала при холодной штамповке | 2017-12-07

Следует проявлять осторожность при моделировании холодной штамповки крепежа с помощью компьютерного моделирования.Было показано, что предварительное формование оказывает значительное влияние на прогнозирование образования трещин на основе математических моделей повреждений. Операции предварительного формования, такие как волочение проволоки и обрезка стержней, должны быть включены в имитационную модель для обеспечения максимальной точности и наилучших прогнозных результатов.

Холодная штамповка — это операция жесткой штамповки механического компонента или конструкции крепежа, которая имеет ограничения на деформируемость материала заготовки и срок службы инструмента. В отличие от процессов горячей и горячей штамповки деформирующие силы при холодной штамповке относительно высоки.Следовательно, холоднокованый материал может иметь тенденцию к растрескиванию из-за высокой деформации, которая превышает предел пластичности материала.

Поскольку трудно обнаружить неисправные изделия холодной штамповки во время производства, производители крепежных изделий могут страдать от больших потерь сырья и энергии прессования. Чтобы устранить эту проблему, точность прогнозного моделирования развития трещин во время ковки имеет решающее значение для снижения производственных и инженерных затрат. В этой статье обсуждается влияние операций предварительной ковки, таких как волочение проволоки и обрезка стержней, на компьютерное моделирование развития трещин.

Предварительная ковка

Материалы для холодной штамповки (низко- и среднеуглеродистые стальные сплавы) были закуплены в рулонах у поставщиков, как показано на Рисунке 1. После соответствующей подготовки поверхности (очистки и фосфатирования), На каждой катушке была проведена операция волочения проволоки, чтобы исключить любое отклонение от желаемой круглой формы поперечного сечения. Диаметр проволоки уменьшают до 0,25-0,35 мм.

На рис. 2 показан кузнечный пресс изнутри.Как показано, основные компоненты пресса движутся относительно неподвижных штамповочных блоков, ковочно-штамповых станций на этих блоках, захватов и механизма обрезки прутков. Катушка с проволокой прикреплена к прессу и автоматически подается роликами через систему обрезки прутков. Затем проволока обрезается до заданной длины заготовки и подается к первому захвату. Захваты — это механические компоненты, которые перемещают заготовку и преформы между станциями ковки.

Во время обрезки стержня проволока зажимается в матрице, а другая матрица режет материал (рис.3). Здесь преобладают напряжения сдвига и растяжения, а деформация пластичная. Инженеры обычно начинают моделирование ковки с начальной ковочной станции. В большинстве случаев это дает достаточно точный прогноз расхода материала и сил ковки. Однако эта стратегия моделирования может ввести в заблуждение инженеров, которые хотят провести анализ отказов.

Пример сломанного болта, который был взят из серийного производства, показан на рисунке 4. Как видно на рисунке, трещина начинается с углов 12-лепесткового пуансона и распространяется через головку болта.По форме трещины видно, что это произошло в результате операции ковки. Можно просто проанализировать это явление с помощью моделирования методом конечных элементов и спрогнозировать место происхождения трещины (рис. 5).

Однако при некоторых анализах трещина и ее путь могут быть не такими очевидными, как на Рисунке 5. В таком случае имитация и модель трещины не могут предсказать развитие трещины или точное место трещины. На этом этапе моделирование операций предварительной штамповки играет решающую роль в точности прогнозов.Инженер должен вернуться к первому этапу операции формовки и проанализировать его шаг за шагом.

Моделирование операций предварительной штамповки

Пакеты программного обеспечения для моделирования методом конечных элементов, такие как модели повреждений Lematrie, Cockroft-Latham, Oyane и Johnson-Cook, используют различные типы моделей трещин и повреждений. В большинстве моделей для расчета повреждений используется эффективная пластическая деформация. На этом этапе становится важным расчет точных значений создаваемой эффективной пластической деформации.

Когда инженер начинает с первого этапа ковки в числовой модели, он или она просто игнорирует остаточную деформацию, возникающую в результате операции волочения проволоки. Как показано на рис. 6, волочение проволоки вызывает умеренные пластические деформации на поверхности материала заготовки. Принимая это во внимание, мы видим, что эти поверхностные деформации существенно повлияют на расчетную величину повреждения, что приведет к лучшему прогнозированию.

Следующим шагом, который необходимо включить в моделирование, является обрезка прутка, которая включает в себя протянутую проволоку, обрезной штамп и неподвижный штамп (рис.7). Этот анализ проводился в программе Simufact Forming для конечных элементов.

Распределение ущерба после обрезки показано на Рисунке 8. Эта модель позволяет сделать два важных вывода. Во-первых, на обрезанной поверхности максимальное значение повреждения составляет около 0,35 в центре заготовки и уменьшается до нуля через поверхность (рис. 8 и 9). Точно так же максимальная эффективная пластическая деформация была создана в центре заготовки и составляет около 0,5. Второй вывод заключается в том, что геометрическое отклонение заготовки от идеальной цилиндрической формы было определено, как показано на рисунке 9.Это происходит из-за пластичной деформации во время обрезки. Учет этого геометрического отклонения до первой станции ковки также важен для определения плоскостности поверхности болта во время ковки.

В большинстве случаев излома при холодной ковке болта на головке болта наблюдается около 90% растрескивания из-за образования фланцев или гнезд пуансона. Здесь развитие трещины может быть результатом дефекта материала или сильной пластической деформации во время ковки. Чтобы исследовать повреждение головной части предварительно формованного болта, было проведено моделирование экструзии с использованием заготовки, взятой из модели обрезки стержней (вместе с моделью предварительной штамповки).Затем результат этого моделирования сравнивался с результатами модели выдавливания, в которой заготовка была просто нарисована и перенесена в модель непосредственно из CAD (без модели предварительной штамповки).

На рисунках 10 и 11 показано распределение повреждений на экструдированной заготовке для моделирования, выполненного с обрезанными заготовками и заготовками САПР. Как показано на рисунке 10, среднее значение повреждения на головной части составляет около 0,3, хотя значение повреждения в том же месте без модели предварительной ковки составляет около нуля (рис.11).

Вариации величины повреждений от центра к поверхности на экструдированных деталях показаны на рисунке 12. Хотя тенденция распределения повреждений одинакова для обеих моделей, разница в генерируемых повреждениях на голове между этими моделями огромна. Этот график доказывает, что инженер, который хочет провести анализ отказов вышедшего из строя болта и использует имитационную модель без моделей предварительной ковки, недооценивает критическое значение повреждения в области разрушения и не может получить надежную информацию из моделирования.

Заключение

Точность моделирования методом конечных элементов зависит от многих переменных, включая свойства материала, геометрическую точность моделей САПР, тип и распределение конечных элементов. Однако даже если все параметры при моделировании обработки металлов давлением были правильно определены для программного обеспечения, модель может не дать никаких надежных данных. Инженер может столкнуться с подобной проблемой во время анализа отказов продуктов с трещинами. В этой статье показано, что предварительное формование оказывает значительное влияние на прогнозирование образования трещин на основе математических моделей повреждений.Операции обработки металлов давлением, такие как волочение проволоки и обрезка стержней, должны быть включены в имитационную модель ковки для обеспечения высокой точности, даже если для этого требуется больше времени вычислений.

Холодная штамповка

Этот процесс представляет собой разновидность штамповки штампом. Процесс холодной штамповки может быть разных типов, например, холодная высадка, гибка, холодное волочение, для получения разнообразного ассортимента продукции. Важнейшими компонентами процесса холодной штамповки являются материал и форма штампа, материал заготовки, смазка и температура.

Холодную ковку обычно проводят при комнатной температуре или при температуре, при которой микроструктура металла не меняется. Это процесс сжатия, при котором металлическим заготовкам придают пластическую форму с помощью фигурных штампов, сжимая их между штампами.

Процесс начинается с того, что заготовка стержня с химической смазкой выдавливается внутрь закрытой матрицы под очень высоким давлением. Затем металл течет и принимает желаемую форму. В качестве материала могут использоваться сплавы нижнего конца и углеродистые стали, нержавеющая сталь серий 300 и 400, отдельные алюминиевые сплавы, бронза и латунь.Существует постоянный поиск оптимизации производственных процессов и снижения затрат. В этом направлении сейчас все чаще используются такие методы, как численный анализ и моделирование.

Методы холодной штамповки: Холодную штамповку можно выполнить с помощью следующих трех процессов.

Прямая экструзия:

В этом процессе металл течет в направлении силы удара. Он уменьшает диаметр пули за счет увеличения ее длины. Обычно используется для изготовления ступенчатых цилиндров и валов.

Обратная экструзия:

Здесь поток металла противоположен силе толкателя. Он создает полые детали. Типичное применение для массового производства.

Осадка или заголовок:

В этом процессе металл течет перпендикулярно силе толкателя, увеличивая диаметр и уменьшая длину. Обычно используется для изготовления застежек.

Применение процесса холодной штамповки

Детали, которые будут выкованы этим способом, наиболее рентабельны при весе 10 фунтов или меньше.Преимущество имеет место интеграция таких конструктивных элементов, как встроенные фланцы и выступы. Холодная поковка очень популярна в автомобильной промышленности для изготовления деталей рулевого управления и подвески, антиблокировочных тормозных систем, осей, бит, ступиц сцепления, шестерен, шестерен, пальцев, ступенчатых и промежуточных валов и втулок.

Что такое холодная ковка?

Холодная штамповка — это один из вариантов процесса штамповки металла, который включает формование или формование металлических деталей посредством приложения мощных локализованных сил сжатия.Холодную штамповку проводят, когда температура металла обычно поддерживается при комнатной температуре или немного выше нее, при этом температура всегда поддерживается на уровне трех десятых температуры рекристаллизации формованного металла или ниже. Сжимающие силы, возникающие при холодной ковке, можно прикладывать вручную с помощью молотка или от источников энергии, таких как ковочные машины. В большинстве случаев металл вдавливается в матрицу по форме готового продукта или вокруг открытых шаблонов или приспособлений. Холодная штамповка предлагает несколько явных преимуществ по сравнению с процессами горячей штамповки, которые включают лучшую чистоту поверхности, улучшенную стабильность размеров и более низкие производственные затраты.

Женщина с книгой

Ковка — один из древнейших процессов обработки металла, известных человеку. Процесс ковки металла включает в себя битье или забивание заготовки по штампу, шаблону или зажимному приспособлению, заставляя металл принимать желаемую форму.Ковка обычно делится на три типа процессов в зависимости от температур, до которых нагревается металл перед ковкой. Это горячая, теплая и холодная ковка с горячими и теплыми процессами, в которых температура заготовки варьируется от нескольких сотен градусов до более 2000 ° по Фаренгейту. С другой стороны, при холодной ковке рабочая сталь нагревается не более чем до трех десятых от температуры рекристаллизации.

Во многих случаях холодная штамповка выполняется стальной заготовкой при комнатной температуре.Это особенно подходит для изготовления небольших деталей большого объема, таких как крепежные детали, в том числе гвозди, винты и заклепки. Таким образом, этот процесс является привлекательным в качестве недорогого метода ковки, поскольку дорогостоящее нагревательное оборудование исключается из рабочего цикла. Холоднокованые стальные детали можно сгибать в форму, вдавливать в штампы с помощью ручного или механического молота или придавать форму с помощью профилированного штампа.

Еще одним преимуществом процесса холодной штамповки является высококачественная отделка конечных продуктов.Холоднокованые детали требуют очень небольшой обработки после ковки, как в случае горячих процессов. Однако более мягкие металлы, такие как алюминий, могут подвергаться вторичному нагреву для отпуска или упрочнения материала. Холодная ковка чаще всего используется для производства более мелких деталей, хотя этот процесс может применяться к деталям весом в несколько тонн. Другие преимущества этого процесса включают превосходную стабильность размеров при высоких нагрузках на штамп во время ковки и хорошие характеристики нагружения готовой продукции.

Улучшение производства шестигранных гаек холодной штамповки с помощью компьютерного анализа и проверки экспериментов

Холодная штамповка играет решающую роль в крепежных изделиях и применяется в автомобильной промышленности, строительной отрасли, аэрокосмической промышленности и производстве живого товара, так что холодная штамповка открывает новые возможности. для производства большего количества продуктов.В этом исследовании с помощью компьютерного моделирования делается попытка проанализировать процесс создания деталей машин, таких как шестигранные гайки. Программное обеспечение для формования DEFORM-3D применяется для анализа процесса на различных этапах компьютерного моделирования, а испытание на сжатие также используется для уравнения напряжения течения, чтобы сравнить различия между экспериментальными результатами и уравнением, встроенным в программное обеспечение для компьютерного моделирования. В то же время металлография и твердость экспериментов используются для понимания характеристик холодной ковки шестигранных гаек.Результаты исследования помогут машиностроительным предприятиям понять нагрузку ковки и условия формования на различных этапах перед формированием крепежа. В дополнение к правильному проектированию и производству штампов качество производимых шестигранных гаек будет более стабильным, что повысит конкурентоспособность промышленности.

1. Введение

Винты, также называемые крепежными элементами, широко применяются и являются важными деталями. В развитых странах с более высокой индустриализацией более высокий спрос на крепежные детали в больших количествах.Крепежные детали необходимы в нашей повседневной жизни. В условиях глобального экономического спада промышленность крепежных изделий на Тайване пострадала от серьезных последствий со стороны развивающихся стран материкового Китая, Юго-Восточной Азии и Индии, а также от антидемпинговых мер. Ожидается еще больше проблем. Процесс ковки в производстве крепежных изделий — важная технология. Ковка — это технологический процесс, который изменяет формы металлических материалов под давлением, так что материалы становятся кованными с определенными механическими свойствами, формами и размерами.Другими словами, металлические материалы сжимаются или выдавливаются между штампами, чтобы увеличить частичную или полную высоту и ширину или принять требуемые формы. В этом случае качество штамповок повлияет на качество, стоимость и эффективность продукции. Поэтому становится критически важным быстро спроектировать штамп и проверить надежность штампа для повышения промышленной ценности.

Большинство производителей, которым требуется массовое производство винтов, выберут холодную штамповку. Холодная ковка — это обычный, но важный процесс обработки металла, в котором в основном используется штамп для фиксации нижней части металлического стержня до требуемой формы с помощью пуансона.Готовые изделия в основном используются для соединения различных строительных деталей. Поскольку нагревание не требуется, точность и гладкость поверхности оптимальны. В то же время дорогая штамповка сохраняется для более длительного срока службы. Это может снизить стоимость ковки, а также повысить прочность металла. Falk et al. [1] применили программу конечных элементов DEFORM в 2001 году, чтобы предложить метод коррелированной объемной штамповки, который может просто и точно оценить срок службы штампа холодной штамповки, но также был подтвержден экспериментами.С помощью программного обеспечения конечных элементов ANSYS Ландре и др. [2] использовали программное обеспечение конечных элементов для моделирования процесса цилиндрического сжатия углеродистой стали 1040, обсудили влияние трех форм предварительного формования на предел формования и спрогнозировали место деформации разрушения заготовки на заготовке. Кроме того, коэффициент разрушения использовался для сравнения применимости процесса по различным критериям. Ли и др. [3] использовали DEFORM для анализа напряжения пресс-формы для холодной штамповки в 2002 году и разделили его на две процедуры.В процедуре 1 предполагалось, что форма является твердым телом, нагрузка была добавлена к форме после формования заготовки, а затем был проведен анализ напряжений. В процедуре 2 предполагалось, что пресс-форма представляет собой упругое тело в процессе формования заготовки для анализа напряжений пресс-формы. Напряжение формы при таких двух процедурах сравнивалось с ним в эксперименте. Результат показал, что деформация пресс-формы, считающейся упругим телом, была близка к экспериментальной. Следовательно, точность DEFORM очевидна в этом исследовании.Тамура и др. [4] исследовали точность размеров и однородность кованых круглых заготовок. В исследовании использовался трехмерный жесткопластический метод конечных элементов, а достоверность анализа проверялась лабораторными экспериментами с использованием свинцовых заготовок. В то же время было уточнено и уточнено независимое влияние каждого выбранного основного рабочего параметра, то есть угла поворота и подачи. В результате была предложена оптимальная комбинация угла поворота и подачи с учетом не только точности размеров, но и производительности.Joun et al. [5] представили прикладной подход конечных элементов к структурному анализу штампов. В их работах условие нагружения было автоматически извлечено из имитатора ковки на основе метода жестко-вязкопластических конечных элементов, и таким же образом учитывалась предварительная нагрузка, вызванная силой зажима. Софуоглу и Гедикли [6] использовали физическое моделирование и программное обеспечение ANSYS для анализа изменений внутренней сетки детали и нагрузки при экструзии с определенным смещением пуансона, когда в процессе трехмерной экструзии использовались различные скорости экструзии и угол полуэкструзии головки.Маккормак и Монаган [7] приобрели коэффициент критерия Латама, проанализировали процесс формования шестигранных болтов и нагрузку на сдвиг форм, а также улучшили процесс формования для определения параметров процесса формования в 2001 году. Кроме того, МакКормак и Монаган использовали DEFORM для анализа влияние параметров формы для формования болтов с шестигранной головкой на напряжение формы. Результаты анализа показали, что напряжение формы будет уменьшено, а срок службы будет продлен, если геометрическая форма формы позволит материалу легко течь в процессе формования.Ким [8] применил многоступенчатую непрерывную холодную ковку для формирования контактного штифта в 2007 году, когда экструзия и осадка заменили традиционную сварку, использовал CAMPform-3D и холодную штамповку для проверки и успешно произвел продукты, которые позволили избежать 10% дефекты, вызванные сваркой. Ван и Чен [9] решили проблемы обработки тонкостенных деталей и на примере типичных осевых тонкостенных деталей провели общий анализ метода обработки, чтобы определить возможный метод обработки для справки аналогичная обработка тонкостенных деталей.Чтобы устранить дефекты заготовок, потери сырья и энергии, длительную процедуру обработки и низкую эффективность производства при производстве концевых муфт, Ма и др. [10] использовали программное обеспечение DEFORM-3D и мелкосерийное производство на местах для доказательства преимуществ экструзионного формования, включая высокую точность размеров, снижение стоимости производства и хорошую формуемость, чтобы удовлетворить потребности в массовом производстве.

Методы инкрементной ковки дают возможность изготавливать точные компоненты кольцевого типа с меньшими нагрузками, чем операции прессования.Guangchun и Guoqun [11] использовали метод конечных элементов при анализе процесса ротационной ковки. Трехмерная программа для анализа методом конечных элементов жестко-пластической формы была разработана на языке FORTRAN и использовалась для анализа процесса ротационной ковки кольцевой заготовки. Результаты показали, что механическая модель, представленная в этой статье, хорошо согласуется с практическим процессом ротационной ковки. Микрофаковка — это область с большим потенциалом, особенно в области электронных и медицинских устройств; например, Hsia et al. [12, 13] использовали программу конечных элементов DERORM-3D для моделирования процесса прямой экструзии и ковки микроштифтов 3C в 2013 и 2014 годах.В исследовании моделировалась прямая микроэкструзия заготовок и обсуждались различия между смоделированным этапом процесса и экспериментальным процессом. В их исследованиях также оценивалась эффективная нагрузка-деформация и свойства текучести материала после экструзии и реакция головки пуансона при формировании прогнозируемого материала в качестве стандарта оценки для проектирования головки пуансона и прочности конструкции матрицы.

Публикация гораздо более широкого спектра промышленных применений в ковке значительно стимулировала бы использование вычислительного моделирования.Нацеленное на процесс формирования шестигранных гаек, это исследование пытается предшествовать программному анализу и моделированию, чтобы обсудить распределение напряжения, деформации, поля скорости и нагрузки на каждом этапе, чтобы помочь предприятиям прогнозировать возможные проблемы в процессе формования, когда проектирование штампов. Кроме того, стоимость разработки штампов может быть снижена, чтобы сделать производство крепежных изделий более эффективным.

2. Методология исследования и экспериментальная основа

В производстве крепежных изделий большой опыт работы с продуктом имеет решающее значение.Отсутствие мощной поддержки теорий и известной науки может привести к возникновению узких мест в развитии. Например, продукты, которые постоянно тестируются на платформе, могут задерживать доставку продукта. Рост затрат повлияет на производство крепежных изделий. Использование программного обеспечения для компьютерного анализа FEM (DEFORM-3D) для ковки металла было важным в последние годы и стало тенденцией развития. Внедрение компьютерного проектирования и анализа при проектировании и производстве штампов для крепежных изделий могло бы эффективно сократить время разработки продуктов, дополнительно сократив количество испытаний штампов и предотвратив образование отказов.Помимо обеспечения качества поковок и увеличения срока службы штампов, это может снизить затраты на использование материалов и модификацию штампов.

2.1. Теория холодной штамповки

Поскольку формовка металла — это сложная деформирующая форма, предположение о точности и разумности граничных условий и характеристик материала при анализе методом конечных элементов в значительной степени повлияет на результаты анализа. В этом случае подходящие допущения требовались для моделирования при анализе или моделировании обработки пластика, чтобы разумно упростить сложность обработки пластика и сократить время алгоритма.Допущения для моделирования перечислены ниже.

2.1.1. Критерий текучести

Обычно критерий текучести по Мизесу принимается как правило пластичности материала. Он обеспечивает связь между условием текучести материала и трехмерным напряженным состоянием. Все три главных осевых напряжения, и могут быть выражены как эффективное напряжение, указанное Мизесом, пока эффективное напряжение достигает значения предела текучести материала, тогда в этом материале начинается пластическая деформация.Уравнение (1) выражается как

2.1.2. Постоянный температурный режим

Температура формования поддерживалась при комнатной температуре, а температура, возникающая в результате пластической деформации металла кованой заготовки в процессе холодной штамповки, была небольшой, так что влияние локальной температуры не учитывалось.

2.1.3. Модель трения

Обработка крепежных деталей методом холодной штамповки показала высокое контактное давление, что позволило использовать модель постоянного трения для трения на границе раздела; постоянный коэффициент трения рассматривался как коэффициент трения на границе раздела, и трение на границе раздела между формой и изделием оставалось постоянным в процессе.

2.2. Этапы эксперимента

Программное обеспечение для анализа компьютерного моделирования SolidWorks применяется для создания трехмерной геометрической модели штампов и заготовок в данном исследовании. На рис. 1 показан 5-ступенчатый продукт исследуемой шестигранной гайки; На рис. 2 показана работа штампа, пуансона и штампованной заготовки с 1/6 исходной формы. Первый этап — это предварительное формирование шестигранной гайки, второй этап — изменение внешней формы шестигранной гайки, третий этап и четвертый этап — выявляют большие изменения на пробойнике, которые, по-видимому, показывают большие нагрузки из-за предварительного формирования отверстия шестиугольной гайки. гайка, а пятая стадия повторяет процессы двух предыдущих стадий и продолжает деформацию холодной штамповки до конечного размера продукта.Для анализа фигуры сначала преобразуются в файлы STL, а затем импортируются в программу формования DEFORM-3D для моделирования. Блок-схема анализа показана на рисунке 3, где сначала определяется направление исследований, а затем приобретаются истинные материалы для испытания на сжатие, чтобы получить напряжение течения для проверки. Анализ моделирования на различных этапах может предшествовать, если экспериментальный результат верен. Окончательные результаты сравниваются с полевой обработкой, чтобы проверить выполнимость компьютерного моделирования в целом.

2.3. Испытание на сжатие
Детали проходили в эксперименте на сжатие с помощью универсальной испытательной машины, чтобы получить данные о нагрузке холодной штамповки и этапах сжатия, с помощью которых рассчитываются истинное напряжение и истинная деформация, график линии напряжения течения строится с Программное обеспечение Grapher, и уравнение получено с помощью статистической регрессии.
В ходе эксперимента материал AISI 1010 сначала разрезается так же, как и шестигранная гайка для испытательного цилиндрического образца, при этом отношение внешнего диаметра и длины устанавливается равным 1: 1.5, а фактический внешний диаметр готового цилиндрического образца составляет 6 мм, а высота — 9 мм. Для испытания на сжатие используется универсальная испытательная машина с давлением 100 тонн; цилиндрический образец покрывается смазкой (диоксид марганца) перед сжатием, чтобы материал можно было испытать, находясь ближе к реальной производственной линии. После сжатия до этого уменьшения от 30%, 60%, 75% и 90%, рис. 4, компьютер автоматически записывает нагрузку холодной штамповки, шаг сжатия и время деформации в экспериментальном процессе.Такие данные в дальнейшем рассчитываются и систематизируются с помощью Excel. Нагрузка холодной штамповки, процесс деформации сжатия и геометрическая форма цилиндрического образца преобразуются в инженерные напряжения и инженерные деформации с помощью (3) и (4), а затем преобразуются в истинные напряжения и деформации с помощью (5) и (6).

Инженерное напряжение:
Инженерное напряжение:
Истинное напряжение:
Истинное напряжение: где — сжимающая нагрузка, — начальная площадь и высота поперечного сечения, это высота при деформации и уменьшение.В испытании на сжатие инженерная деформация и уменьшение равны; то есть, .
Получив истинное напряжение и истинную деформацию с помощью приведенных выше уравнений, они добавляются в программное обеспечение Excel и рассчитывают кривую напряжения течения с помощью степенного закона, рисунок 5, и уравнения напряжения течения, где константа 633,63 — это коэффициент прочности, а 0,13 — индекс упрочнения. В этом испытании на сжатие начальная высота цилиндрического образца составляет 9 мм, а диаметр — 6 мм. Максимальное уменьшение 90%, показанное на рисунке 4, означает истинную деформацию 2.3 мм / мм, но только до 1,5 мм / мм, широко используется для получения данных о напряжении течения при обработке металлов давлением. Получив напряжение потока, уравнение далее подставляется в DEFORM-3D для моделирования, которое сравнивается с результатом анализа с уравнением, встроенным в базу данных программного обеспечения, чтобы понять разницу в результатах компьютерного моделирования между фактическим испытанием на сжатие. и программное обеспечение на различных этапах для использования в будущем.

2.4. Выбор параметра моделирования
Матрица, материалы деформации и параметры моделирования для настроек в процессе анализа показаны в таблице 1. В операциях предварительного формования коэффициент трения 0,12 применяется для моделирования условий холодной штамповки из-за смазанные условия между штампом и заготовкой. Ввод вышеуказанных параметров в программу компьютерного моделирования, DEFORM-3D, позволяет проводить анализ на различных этапах. Поскольку нагрузка на материалы напрямую влияет на срок службы материала, сравниваются и обсуждаются нагрузки, полученные в результате эксперимента, и моделирование кривой напряжения течения, построенное в программном обеспечении для анализа.
Заготовка AISI 1010
Напряжение потока
.