Станок для изготовления монтажных колец из проволоки. Советский патент 1991 года SU 1696068 A1. Изобретение по МКП B21F37/02 .

1. Станы однократного волочения

Конструкция станов однократного волочения в основном включает в себя следующие элементы: фигурка, собственно клеть с редуктором, коробкой скоростей и приемный барабан, грейфер для съема бухты проволоки с помощью подъемника и ее последующей установки на стеллаж.

На однократных волочильных станах производят толстую проволоку различного профиля и круглого сечения, диаметром (25 – 40)*10-3 м, трубы из черных и, в большей степени, из цветных металлов (рис.1).

Рис. 1. Стан однократного волочения с перемещающейся волокой

При волочении труб большого диаметра используются барабаны тоже большого диаметра. Чем больше диаметр трубы, тем с большим диаметром выбирают барабан.

Заготовки укладываются на барабан только одним рядом, что уменьшает массу бунта. Волока передвигается вдоль барабана, материал наматывается без перемещения витков по барабану. Таким образом, поверхность и профиль витков предохраняются от повреждения.

Для передачи проволоки на последующие операции служат приемные устройство. Стан делает остановку только при смене приемного устройств, что происходит в момент его заполнения. Это довольно быстрая процедура. Для бунтов с большой массой до 3 т используются специальные приемные устройства. Подаваемые последовательно бунты передаются на волочение без остановки стана, не снижая его скорость.

Двигатели на волочильных однократных станах могут быть и постоянного, и переменного тока. Они должны обеспечивать работу стана на ползучей скорости, плавный пуск агрегата, толчковый режим работы, регулирование скорости при волочении, возможность аварийного останова.

Однократные волочильные станы рассчитаны на усилие 0,05-200 кН. Это определяется характеристиками протягиваемого материала: сечением, профилем, качеством. Скорость волочения достигает при этом 0,5 м/с.

Рис. 2. Однократный волочильный стан со всеми вспомогательными компонентами: редуктор 1, коробка скоростей 2, электродвигатель 3, разматывающая фигурка 4, острильное приспособление 5, подъемник 6 и стеллаж 7

На однократных станах производительность увеличивается за счет увеличения массы бунтов. Это происходит как на стороне разматывания исходного материала, так и на стороне намотки готовой проволоки. Чем больше диаметр протягиваемой проволоки, тем больше вес бунтов, который может быть увеличен с помощью сварки.

2.1. Многократные станы с функцией скольжения

Имеет место пропорция или соотношение для всех волок стана многократного волочения. Это условие является залогом для успешного функционирования агрегата:

F1v1 = F2v2 = … = Fnvn,

при этом F1, F2, …, Fn – площадь сечения проволоки, когда она покидает волоку;v1,v2, …, vn– скорость при наматывании проволоки на барабан, когда проволока выходит из волоки.

Объем материала, который протягивается за определенное время через одну волоку, должен быть одинаков для всех волок стана, иначе проволока станет рваться, сбрасывать петли, а затем и путаться.

Линия многократного волочения, отображенная на рис. 3а, состоит из 7 волок (поз.1), последовательно расположенных друг за другом, и 7 барабанов (поз. 2 и 3). Проволока для волочения надевается на фигурку (поз.4) (не приводную). Все семь барабанов являются тянущими. Привод поз.

5 и редуктор поз.6 приводят в движение каждый барабан, установленный для каждой волоки для протягивания проволоки. На каждый барабан поз.2 наматываются по несколько витков проволоки. В режиме работы каждый оборот барабана соответствует наматыванию одного витка.

Рис. 3. Многократный волочильный стан со скольжением с конической (а) и планетарной (б) передачами, где для рис. 3а: 1 – волока (фильера), 2, 3 – барабаны, 4 – фигурка (не приводная), 5 – привод стана, 6 – редуктор

В процессе функционирования стана его волоки естественным образом изнашиваются. Возможна неточность при изготовлении волок. Оба аспекта могут вызывать несоответствие между окружной скоростью барабанов и скоростью движения при протягивании проволоки между волоками.

Может оказаться, что скорость при протягивании окажется на какое-то значение больше окружной скорости промежуточного барабана. Барабан будет не в состоянии создавать тянущее усилие. В этой связи на станах данного типа, с функцией скольжения, окружную скорость внутренних барабанов выбирают на 2-4% больше скорости проволоки при выходе её из волоки.

Станы с многократным волочением и функцией скольжения пригодны для производства методом волочения проволоки из мягких материалов, как медь, алюминий и мягкая сталь. Из прочной стали проволока лишь незначительно проскальзывает. Иначе, при сильном скольжении, проволока сильно нагревается, и будет иметь место значительный износ поверхности барабана.

Таблица 1. Скорость волочения проволоки разных материалов в м/с

3. Станы со сдвоенными барабанами

На станах многократного волочения, где проволока, накапливаясь, может начать скручиваться, были разработаны и применены новые идеи. Эти разработки направлены на способ намотки проволоки на барабаны и транспортировку ее в следующую волоку.

Отображенный на рис. 5 стан представляет конструкцию из блоков. Число блоков равно кратности волочения. Данный тип исполнения отличен от конструкций обычных станов тем, что шпиндель оснащен двумя барабанами. Барабаны установлены друг над другом. Барабан внизу зафиксирован на шпинделе с помощью шпонки. Верхний барабан свободно вращается благодаря подшипникам качения, на которых он устанавливается на шпиндель.

Рис. 5. Стан со сдвоенными барабанами

Проволока направляется с помощью ролика снизу вверх. Намотка её на барабаны осуществляется в противоположных направлениях (рис.6).

Рис. 6. Схема намотки проволоки на сдвоенные барабаны

Проволока, накапливаясь на обоих барабанах, верхнем и нижнем, спускается по роликам (2 направляющих ролика) к волоке следующего блока. Процесс повторяется таким же образом, что и в 1-ом блоке.

Конечники (датчики движения проволоки), смонтированные на барабанах, фиксируют максимальный и минимальный запасы проволоки на барабанах. При достижении максимального запаса конечник срабатывает и останавливает барабан. Как только запас проволоки снова станет минимальным, другой конечник дает сигнал на запуск барабана.

Если верхний барабан пребывает в состоянии покоя, направляющий ролик вращается медленнее, в сравнении с нижним барабаном (вдвое). Это способствует одинаковому накапливанию проволоки на обоих барабанах при их одинаковых диаметрах.

При более медленном сматывании проволоки с верхнего барабана в сравнении с намоткой на барабане снизу накопление проволоки на обоих барабанах растет, и направляющий ролик делает вращение вокруг оси шпинделя медленнее, чем разница скоростей двух барабанов, ровно вдвое. Барабаны данных станов оснащены индивидуальными приводами.

1.4. Беспетлевые станы (прямоточные)

На этом агрегате на барабаны наматывается всего несколько витков (от 6 до 10 проволочных витков на каждый барабан). Этих витков вполне хватает для создания необходимого усилия трения, сосредоточенного между барабаном и проволокой. Проволока протягивается через волоки без проскальзывания и транспортируется без роликов.

При производстве проволоки из мало- и высокоуглеродистой стали используемое противонатяжение составляет макс. 10 — 15% от общего усилия волочения. На рис. 7 показан стан для производства проволоки из высокоуглеродистых сортов стали методом волочения.

Рис. 7. Прямоточный стан с противонатяжением: 1 – кронштейн; 2 – направляющий ролик; 3 – вентилятор; 4, 8 – мыльницы; 5 – затягивающие клещи; 6 – блок барабана с редуктором; 7 – барабан ступенчатый; 9 – барьерный выключатель; 10 – ножной барьер; 11 – барабан промежуточный; 12 – барабан чистовой; 13 – съемные проволоки; 14 – кран поворотный

Противонатяжение на беспетлевых станах создают электродвигатели. Это позволяет применять более высокие противонатяжения и регулировать их в более широких диапазонах. Не все виды проволоки допускают больших обжатий. Именно для них важно и эффективно применение противонатяжения. Фасонная проволока производится при использовании небольших обжатий. Это снижает степень износа волок.

6.1. Конструкция и технические параметры современных волочильных станов на примере модели ZTAL-50 T

Ярким представителем трубоволочильных станов, является стан ZTAL-50T (рис. 9) предназначен для холодного волочения прямых труб установленный и используемый на Первоуральском Новотрубном заводе.

Возможна одновременная протяжка максимум трёх труб в полностью автоматизированном режиме.

Рис.9 Функциональная схема стана ZTAL — 50 T, 1 –доска волок с твердосплавной волокой, 2 – стеллаж, 3 – волочильная тележка, 4 – главный привод, 5 – карман готовой продукции

Перед началом волочения трубные заготовки укладывают краном в загрузочный карман. При подъёме рычагов несколько заготовок попадают на находящийся перед дозатором стеллаж (2). Заготовки поштучно передаются дозатором в желоба, находящиеся в позиции загрузки (над позицией волочения).

Роликами трайб-аппарата трубные заготовки надеваются на оправки расположенные в каналах загрузочного барабана. После поворота барабана на 180˚ надетые на оправки трубные заготовки попадают в позицию волочения. Происходит волочение трубы через доску волок (1) с установленной в ней твердосплавной волокой.

Протянутая труба по склизу рабочего стола скатывается в карман готовой продукции (5).Трубы из кармана убираются краном.

Характеристики стана приведены в табл. 2.

Таблица 2. Характеристики трубоволочильного стана ZTAL-50Т

Оснастка и инструменты

Основной инструмент для волочения — это волоки разнообразной формы и конструкции. Волока обычно состоит из двух деталей: обоймы 2 и волоки 1 (рис. 10).

Рис. 10 Схема разреза волоки где: 1 – волока, 2 – обойма. I – зона смазывающего конуса, II – зона рабочего конуса, III – зона калибрующего пояска, IV – зона распушки

Такая конструкция волоки обусловлена особыми условиями ее работы и свойствами материала, из которого она изготовлена. Для увеличения стойкости волок против истирания их делают из твердых сплавов (из карбидов вольфрама и титана, иногда ванадий, молибдена, тантала, бора и др).

Применяют также волоки из керамических твердых сплавов – термокорунда (из глинозема А12О3 полученных путем прессования и специальной технологии изготовления), которые отличаются высокой износостойкостью и в то же время их стоимость во много раз ниже обычных волок из вольфрамовых сплавов.

Все эти материалы наряду с высокой твердостью и стойкостью против истирания отличаются низкой вязкостью. Чтобы избежать разрушения такой волоки в процессе работы, ее заключают с предварительной затяжкой (запрессовкой) в обойму из достаточно вязкой и прочной стали.

Стальные волоки используют специально для волочения стальных стержней и труб (У7, У8, У12, У13, Х12, Х12М). Волоки из твердых сплавов (ВК3, ВК6, ВК8, ВК10, ВК15) применяют в основном для волочения стальной проволоки. Проволоку меньшего диаметра получают в основном на волоках, сделанных из спеченного твердого сплава.

Алмазные инструменты используют для волочения проволоки среднего диаметра, но чаще всего для волочения тонкой и сверхтонкой проволоки из меди, стали, молибдена и вольфрама. Волоки из сплавов металлов, спеченные под давлением, применяются для влажного волочения проволоки из твердых материалов

При разработке геометрии отверстий матриц наряду с данными о материале изготавливаемой проволоки необходимо учитывать теоретические и эмпирические данные о смазочной пленке. В волоках из твердых металлов (рис. 11, А) и алмазном инструменте (рис. 11, Б) обычно используют различную геометрию отверстий.

Рис. 11. Геометрия отверстий волок

При сухом волочении, с использованием в качестве смазки мыл, малый угол сужения позволяет создать соответствующий гидродинамический режим трения даже при низких скоростях протягивания (рис. 12).

Рис. 12 Формы отверстий в волоках с алмазным инструментом: а – форма отверстий в волоках для волочения проволоки из твердых материалов (высокоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, вольфрам); б – форма отверстий в волоках для волочения медной проволоки; в – форма отверстий в волоках для волочения проволоки из мягких материалов (золото, серебро, алюминий)

При волочении тонкой проволоки смазывающую способность смазочного материала оценивают по износу волоки и количеству разрывов проволоки. Причины износа матриц волочения различны и зависят как от конструкции оборудования, так и от инородных включений в смазочном материале и на поверхности проволоки (рис. 13).

Рис. 13 Типы износа матриц волочения: а – кольцевой износ, характерный для мягких материалов; б – канавочный износ, вызванный твердыми частицами на поверхности проволоки или в смазочном материале (поперечный разрез); в – расширение (огрубление) отверстия волоки для матриц волочения с алмазным инструментом – изменение формы одиночных

Различные формы износа матриц имеют разные причины. Большинство из них зависит от природы обрабатываемого материала. Способность смазочного материала снижать износ проявляется в зоне граничного трения и в предотвращении кавитации .

Вспомогательное оборудование волочильных станов

К вспомогательному оборудованию относятся разматывающие устройства, устройство для приема, заправки и выпрямления проволоки, сварочные аппараты, приспособления для смазки мотков.

Устройство для размотки катанки и проволоки (рис. 14), позволяет вести волочение с бунта, лежащего на полу. Высота крепления ролика должна быть не менее 2 м от пола. Применяемые в волочильных цехах приспособления имеют направляющее кольцо, а также устройство для остановки машины при запутывании мотков.

Рис. 14 Конструкция устройства: 1 – вертикальная стойка, 2 – основание, 3 – телескопическая штанга, 4 – чаша, 5 – штыри, 6 – диск

Работа устройства начинается с закладки бухты проволоки в чашу 4 и заправки конца проволоки с внутреннего витка в питаемое устройство. По мере потребления питаемым устройством проволоки производится ее смотка с вращением чаши 4 и диска 6. В процессе смотки проволока, контактируя со штырями 5, выходит через зазор, образованный ободами чаши 4 и диска 6.

Заправка проволоки, чтобы подготовить волочильную машину к непрерывной работе, необходимо вначале пропустить передний конец проволоки через волока. Для этого перед подачей в волоку необходимо заострить заправочный конец проволоки, вытянуть его на рабочий барабан или шкив и пропустить проволоку через направляющие блоки и ролики машины к следующей волоке.

Заострение заправочного конца обычно проводят на острильных станках (рис. 15), имеющих два вращающихся валка 1, которые смонтированы на станине 2. Валки снабжены канавками (калибрами) со специальным профилем. Вращение валков может осуществляться электродвигателем 3 или вручную с помощью рукоятки. Станки с ручным приводом применяют для проволоки тонких сечений.

Рис. 15 Острильный станок: 1 – два вращающихся валка, 2 – станина, 3 – электродвигатель

Захват и протягивание заостренного конца через волоку могут быть произведены клещами из специальных вытяжных станках или устройствами, которые устанавливают рядом с волочильными машинами или на их станинах. Если машины не снабжены вытяжными устройствами, то заостренные концы проволоки, пропущенные через волоки, захватывают цепными клещами и протягивают соответствующими волочильными барабанами. Последовательность заправки проволоки в этом случае аналогична проводимой при однократном волочении.

Сварочные аппараты. Почти все современные волочильные машины снабжают аппаратами для стыковой электрической сварки концов проволоки. Применение сварки облегчает труд и позволяет проводить непрерывно различные производственные процессы. Концы проволоки сваривают перед первой волокой, при заправке нового мотка или перед другими волоками, когда проволока оборвется или потребуется замена отдельных промежуточных волок.

В процессе сварки через приставленные вплотную концы проволоки пропускают электрический ток, который разогревает их до нужных температур. Пружины или другие механизмы сближают нагретые концы проволоки, и происходит сварка.

Аппарат типа АСП-10 (рис. 16) применяют для сварки проволоки диаметром от 4,0*10-3 до 8,0*10-3 м. На одном основании вместе с аппаратом смонтированы приспособления для очистки от грата (лишнего металла на кромках сварного шва), для отпуска (нагрева) места сварки и для обрезки концов проволоки (ножницы).

Рис. 16 Сварочный аппарат АСП-10: 1 – зажимные губки; 2 – ножницы; 3 – тисочки; 4 – педаль включения; 5 – трансформатор; 6 – включающее и выключающее устройство; 7 – корпус; 8 – вилка для установки силы тока в трансформаторе.

Крепление проволоки в зажимах осуществляют рычажными устройствами, приводимыми в действие рукоятками вручную или ножной педалью. Механизмы сближения концов проволоки и их осадки, что необходимо после разогрева металла при выключенном токе, являются обычно ручными или пружинными; новые конструкции аппаратов снабжают пневматическими механизмами.

1. Удаление окалины

Удаление окалины в калибровочных и волочильных цехах производят механическим, химическим и электрохимическим способами, а так же комбинациями этих способов [13-14]. При механической очистке поверхности от окалины проволоку или пруток подвергают периодическим перегибам в разных плоскостях между роликами, после чего металл поступает на завершающую очистку стальными щетками.

Химические способы удаления окалины получили широкое распространение благодаря своей надежности, хотя они менее экономичны по сравнению с механическими способами. Травление (совокупность технологических операций для удаления поверхностного слоя материала и окалины с заготовки, под действием специальных химических реактивов, которые для каждого материала подбираются индивидуально) углеродистых и ряда легированных сталей производят в серной или соляной кислотах.

Высоколегированные стали (кислотоупорные, нержавеющие и др.) травят в смесях кислот (серная и соляная, серная и азотная и др.). Медь и ее сплавы травят в 5 — 10% серной кислоте при температуре 30 — 60 °С. Травление металла в кислотах для очистки от окалины обычно производят с добавлением в ванну присадок (ингибиторов травления), которые значительно уменьшают скорость растворения основного металла, но не влияют на скорость растворения окалины, что предотвращает перетравливание.

Все операции по подготовке поверхности металла к волочению выполняют в специальном изолированном помещении. Для травления и обработки поверхности проволоки и прутков существуют травильные машины периодического и непрерывного действия. Обработка в машинах непрерывного действия обеспечивает быстрое и равномерное травление изделий любых сечений (рис. 17).

Рис. 17. Схема травильной машины непрерывного действия.

В состав агрегата непрерывного травления входят: конвейер или гравитационный рольганг 1, которым рулоны подают к разматывателю; разматыватель 2 с отгибателем; правильная машина 3; быстроходные гильотинные ножницы 4 для обрезки концов полосы и вырезки дефектов; сшивная машина 5;

петлевая яма 6; тянущие ролики 7; травильные 8 и промывные ванны 9; сушильное устройство 10; главные тянущие ролики 11; гильотинные ножницы для вырезки мест сшивки рулонов; промасливающая машина 13, моталка со сталкивателем 14; гравитационный рольганг 15 для уборки протравленных рулонов.

Непосредственно после травления металл тщательно промывают для удаления остатков раствора кислоты, солей железа, шлама, травильной присадки, грязи. Промывку производят немедленно после травления, так как задержка ведет к высыханию травильной жидкости и выделению труднорастворимых солей железа.

2. Нанесения подсмазочного слоя

Для уменьшения сил трения в зону деформации вводят различные смазки. Смазки для процесса волочения делят на твердые, консистентные (полужидкие) и жидкие. К твердым смазкам относятся мыла, представляющие собой соединения щелочных и щелочноземельных металлов (натрия, калия, кальция) с жирными кислотами. Мыльные порошки широко используют при сухом волочении проволоки.

Необходимо стремиться иметь мыла с наиболее высокой температурой плавления (кальциевые) и наименьшим содержанием глицерина, что уменьшает их спекаемость и слипание в комки. Однако в настоящее время считают, что условия работы смазки по длине волоки различны: в самом начале контакта проволоки с поверхностью волоки имеющейся температуры недостаточно для того, чтобы расплавить смазку и сделать ее поверхностно-активной, в то время как в самом конце контактной поверхности смазка подвергается действию весьма высоких температур.

Отсюда следует, что мыльные смазки, содержащие как легкоплавкие, так и тугоплавкие составляющие, должны работать лучше, чем мыло, однородное по свойствам. К твердым смазкам относят нефтепродукты, парафин, церезин(смесь предельных углеводородов с числом атомов углерода в молекуле от 36 до 55).

Смазкой такого же типа является пчелиный воск. Наибольшее распространение из этих смазок получил воск при протяжке драгоценных металлов и парафин (с добавкой масла) при волочении легированной стали. Наносят эти смазки путем погружения мотков в ванну с расплавленным парафином, воском или другими материалами.

Жирные кислоты, используемые при изготовлении мыл для волочения, должны иметь, возможно, большую молекулярную массу, так как это повышает смазочные свойства. Эффективно применение смазок на основе синтетических жирных кислот.

Мыльный порошок для волочения должен быть тщательно измельчен и просушен. Его нанесение на поверхность проволоки не представляет трудности. Проволока, проходя через установленную перед волокой мыльницу, захватывает своей поверхностью (неровностями) мыльный порошок, чем и обеспечивается достаточная смазка (рис. 18).

Мыльный порошок обычно добавляют в мыльницы периодически. Старую смазку не выбрасывают, а добавляют к свежей, чем снижается расход мыла, а иногда и обеспечивается более качественное волочение. Лучше всего проволока смазывается перед первой протяжкой.

Рис. 18 Сухое волочение с использованием волочильного короба и холодильника.

При волочении стальной проволоки мыльный порошок создает условия гидродинамической смазки. При этом под высоким давлением мыло вводят между волокой и протягиваемой проволокой. Это разделяет поверхности проволоки и волоки, существенно сокращая износ канала последних.

Для создания давления волокодержатели снабжают специальными надставками, представляющими собой укрепленные перед волоками трубки или волоки. Внутренний диаметр и длину трубок или волок рассчитывают так, чтобы мыльный порошок благодаря своей высокой вязкости непрерывно заносился протягиваемой проволокой, скапливался перед волокой и создавал высокое давление, которым и выжимался бы между трущимися поверхностями. Проволока протягивается в этом случае как бы в мыльной рубашке.

Жидкие смазки – это чаще всего водные эмульсии минерального или растительного масла и мыла, выполняющего роль стабилизатора    смазки. Широко применяют водный раствор чистого мыла или продуктов, образующих мыло в процессе изготовления смазки, например олеиновой кислоты с кальцинированной содой. При калибровке игольной и аналогичной ей проволоки применяют водный раствор мыла с добавками серной кислоты и муки.

Жидкие смазки используют большей частью при волочении тонкой, тончайшей и наитончайшей проволоки. Благодаря хорошей охлаждающей способности они позволяют применять высокие скорости волочения, а для проволоки из высокоуглеродистой стали – сохранять и высокий уровень пластических свойств – чисел перегибов и скручиваний.

Поверхность проволоки, протянутой с жидкой смазкой, получается светлой, с блеском. Она чиста от каких-либо заметных остатков смазки, что очень важно. Например, должна быть чистой от смазки поверхность игольной и кардной проволоки, проволоки для эмалирования и металлопокрытий. Особенно эффективно волочение с мокрой смазкой на алмазных волоках.

Методы модернизации волочильных станов

Модернизация волочильного стана заключается на созданию комплексной системы автоматического управления на основе программируемых логических контроллеров (ПЛК). Заготовки проволоки автоматически доставляются конвейером к рольгангу. Гидравлический привод протягивает прут в отверстие волоки.

При настройке на определенные параметры волочения и эксплуатации станы обычно оснащают механическими, электрическими и мерительными приборами, контролирующими основные технологические режимы: скорость и силу волочения, потребляемую станом мощность, диаметр и длину протягиваемой проволоки, температурный режим и т. д.

Тахометрами определяют скорость волочения; устанавливаются они обычно только на чистовом барабане. Контроль скорости облегчает процесс настройки стана, особенно при бесступенчатом регулировании скорости волочения.

Определение силы волочения осуществляют с месдозами с индукционными или проволочными датчиками. Месдозы обычно помещают на специальных планках между волокодержателями и передними стенками мыльниц. Под действием силы волочения происходит деформация планки с датчиками, которая пропорциональна приложенной нагрузке. Изменение сопротивления датчика характеризует величину силы волочения.

Получение проволоки с высокой равномерностью механических свойств возможно при постоянстве температурного режима, а также суммарных и частных обжатий в течение всего цикла волочения. Поддержание температуры проволоки и волок в определенных пределах в течение процесса волочения осуществляется с помощью термостатов, которые автоматически регулируют интенсивность подачи охлаждающей среды в зависимости от фактической температуры проволоки и волок. Заданный тепловой режим сохраняется на протяжении всего процесса волочения, за исключением периодов пуска и разгона стана.

Бесконтактные приборы предназначены для непрерывного определения скрытых дефектов в проволоке в процессе волочения. Работа таких приборов основана на действии вихревых токов. Принцип работы следующий: контролируемая проволока или прутки проходят через небольшую катушку, которая образует переменное магнитное поле, порождающее в металле вихревые токи.

Волочение проволоки и изготовление колец

Кольца обычно были одинакового диаметра; в позднем средневековье стали сочетать кольца разной величины, прикрывая наиболее уязвимые части тела мелким плетением.

Кратко технологию производства кольчуг можно описать следующим образом. На первом этапе мастеру необходимо было изготовить стальную проволоку. Применялся сутужный способ волочения, который заключался в том, что стальной пруток протягивался через ряд постепенно уменьшающихся отверстий в специальной стальной волочильной доске до получения проволоки нужной толщины. Для получения необходимой твёрдости и износостойкости волочильная доска закаливалась.

Приспособления для волочения проволоки: а – ручной рычажно-клещевой станок для волочения толстой проволоки, XIV–XV вв.; б – волочение проволоки на приспособлении с качающимся сидением; в – устройства для волочения («Пиротехния» Бирингуччо) (а – вертикальный ворот;б – волочильная скамья с горизонтальным воротом; в – тонковолочильный станок (использовался в ювелирном деле))

К потолку мастерской перед волочильной доской подвешивались качели. Мастер — волочильщик садился на качели, захватывал клещами, закреплёнными на специальном поясе (в средневековой Англии мастер-волочильщик так и назывался «поясник» (girdle-man), просунутый в первое отверстие доски раскалённый железный пруток (предварительно откованный из железной крицы) и отталкивался ногами от столбов, протягивая пруток в отверстие.

Затем он сгибал ноги, возвращался на прежнее место и, перехватив клещами пруток, снова протягивал его в отверстие волочильной доски. В результате пруток становился немного тоньше. Затем мастер переходил к следующему отверстию. При таком способе волочения использовались более сильные мышцы ног, что позволяло получать достаточно толстую проволоку, пригодную для плетения кольчуги.

Для того чтобы из прутка сечением 5 мм вытянуть проволоку сечением менее 2 мм, требовалось пройти не менее 30 отверстий. В процессе волочения проволоку периодически накаливали в специальных горнах, придавая ей необходимую мягкость. Зачастую волочение производили в несколько стадий: сначала делали толстую проволоку с помощью ручного рычажно-клещевого станка, затем её диаметр уменьшали на приспособлении с качающимся сиденьем, а, если надо было получить ещё более тонкую проволоку, то использовали волочильную скамью с горизонтальным воротом.

Вытянув проволоку нужной длины, приступали к изготовлению колец. Проволоку навивали на круглую оправку. Образовавшуюся спираль разрубали по одной стороне, в результате чего получались круглые разомкнутые кольца одинакового диаметра. Половину колец сваривали.

Изготовление кольчуги и необходимый инструмент: 1 – стержень для навивки и нарезания колец; 2 – устройство для завода концов у колеи друг на друга; 3 – расплющиватель; 4 – прокалыватель отверстий под заклепки; 5 – готовые кольца и образец кольчужного плетения «4 в 1» (а – каждые пять колец соединяются в цепочку и вторая такая же цепочка раскладывается параллельно первой; б – параллельно расположенные цепочки соединяются между собой новыми кольцами и т.д.)

После сварки круглые в сечении кольца расплющивали и фигурным пуансоном наносили узор. Так же расплющивались и орнаментировались разомкнутые кольца. Затем концы колец дополнительно расплющивали на плашку и пробивали бородком отверстия под заклепки или штифты. Отдельной кропотливой операцией было изготовление заклепок или штифтов диаметром не более 0,75 мм.

Приспособления для изгибания металлических элементов «улитка»

Чтобы производить изгибы заготовок по определенным параметрам используют вспомогательные кондукторы, получившие название «Улитка». Они служат в качестве специального шаблона, позволяющего воспроизвести десятки, а при необходимости и сотни однотипных деталей. Станок «Улитка» для холодной ковки гнет детали без дополнительного прогрева.

Работа основана на деформировании металла по определенному принципу. Чтобы выполнить гиб, приходится прикладывать значительные усилия. Поэтому мастера довольно часто приспособления «Улитка» оснащают электроприводом. Моторы-редукторы помогают развивать значительные усилия при ограниченном плече приложения силы. Крутящий момент в зоне обработки может достигать нескольких десятков килограммов.

Если выполнять подобную работу только за счет физической силы кузнеца, то работник довольно быстро устанет. Его производительность снизится до нуля. А при наличии вспомогательного механического помощника, можно производить сотни заготовок за смену.

Нужно учитывать, что гибка заготовок – это промежуточный этап в изготовлении сложных конструкций. Их еще нужно установить в нужном месте и приварить. Только тогда будет получен промежуточный результат. Потом потребуется окраска и монтаж изделия по месту заказа. На все операции потребуется не только время, н и физическая сила мастера.

Конструктивно приспособление может быть:

1. Неразборным, тогда на нем будет производиться изгибание деталей только на определенные длины. Получаемая спираль имеет определенные ограничения в использовании.
2. Сборным (присутствуют дополнительные фрагменты для увеличения продолжительности гиба), и на приспособлении можно производить догибание длинных деталей. Будут получены крупноразмерные детали.

Для работы с деталями из профильной трубы небольших номеров некоторые изготавливают приспособления с ручным исполнением. В них предусматривают использование рычагов, помогающих продвигать заготовку вокруг оправки. Готовые детали снимают с торца, слегка ослабив натяжение.

Чаще всего в подобных случаях использую квадратный прокат □8…12. Некоторые мастера вручную гнут профильные трубы 15·15 мм со стенкой 1,5 мм. Для более крупных изделий необходим механический привод.

Самодельный ручной станок для рубки проволоки

Улитка с рычагом

Рычажная улитка для холодной ковки устроена аналогично всем известному трубогибу. Самодельный станок-улитка рычажного типа с неподвижным шаблоном по производительности существенно уступает улитке с воротом. Рабочая нагрузка в нем полнее передается на основание, поэтому необходима прочная станина из спецстали или толстой плиты из стали обычной, надежно закрепленная на опорной поверхности.

Как следствие, требуется помещение под мастерскую или производственная площадь на открытом воздухе. Работа на рычажной улитке продвигается медленно: провернув рычаг до заклинивания, нужно передвигать прижимной ролик. Завить на рычажной улитке возможно до 3-4 витков. Тем не менее, преимущества рычажного станка-улитки для домашних мастеров существенны, особенно при работе для себя:

• Все детали, кроме прижимного ролика, могут быть выполнены из обычной стали.
• В качестве прижимного ролика возможно использовать типовой роликовый подшипник.
• Использование свойств материала деталей практически полное: шаблон и станина из обычной стали выдерживают более 1000 рабочих циклов.
• Гнуть можно как по шаблону (поз. 1 на рис. ниже), так и по проставкам, поз. 2 там же.

Станки-улитки для холодной ковки

Кроме того, рычажный станок-улитка позволяет использовать технологический прием, считающийся прерогативой промышленных станков-твистеров: шаблон смещают вбок, а в центре ставят проставку, поз. 3 на рис. Таким образом получается мелкий обратный изгиб в ядре завитка. Деталь выглядит эффектнее и, при работе на продажу, изделие ценится дороже.

Гибка стальной полосы плашмя

Есть у рычажной улитки еще один довольно жирненький плюсик: на таком станке можно гнуть плоские завитки с маленьким ядром из полосы, уложенной плашмя. Улитка с воротом и поворотным лемехом тут пасует полностью: заготовка пойдет вертикальной волной. Широкие завитки и кольца из полосы плашмя можно гнуть на протяжном гибочном станке с валками, в которых проточены канавки, см. рис. справа.

На рычажном станке-улитке эта проблема решается установкой прижимного ролика высотой в толщину полосы и с ребордой (закраиной), как у железнодорожного колеса, только шире. Гибка таким методом отнимает много времени: рычаг нужно подавать по чуть-чуть, иначе внутренний край заготовки сморщится; от этого реборда не спасает. Но получить иным способом завиток из полосы плашмя с узким ядром в кустарном производстве невозможно.

В общем, на старте кузнечно-художественной деятельности или делая кованые забор, ворота, калитку, скамейку, качели, беседку и пр. обустройство сада для себя, лучше все же воспользоваться рычажным станком-улиткой для холодной ковки. Тем более, что сделать его можно из подручных материалов без точных и подробных чертежей, см. напр. следующее видео.