Ковка – это способ обработки металла давлением, при котором в результате многократного прерывистого ударного воздействия инструмента на заготовку (преимущественно нагретую) она приобретает заданные форму и размеры. В нашем обзоре мы остановимся только на ковке стали и железа.
Существует несколько видов ковки – и поэтому существуют разные названия самой ковки вкупе с разными методами ковки. Ковка, дающая при процессе высокую плотность и сварку деталей с обильным выделением шлаков из крицы (похожая на тесто металлическая масса), называется «обжимка криц». «Сварка» - метод ковки, при котором разные детали, раскаленных до вара, крепко свариваются друг с другом. Обычной ковкой принято назвать процесс кования, при котором объекту задается определенная форма и повышается его плотность. Ковка небольших по размерам объектов называется «ручной», а ковка больших предметов – «механической». В любом случае, важными элементами любой ковки были и остаются наковальня и молот, задающий нужную форму и плотность объекта.
Кузнецы в своем арсенале имеют небольшой формы молоты, с помощью которых происходит процесс ковки кузнецом. Если объект ковки большой, на помощь кузнецу приходят специальные механические молоты, которые приводятся в движение водой или паром. Нижний боек, или по-другому наковальня, - главный компонент любого автоматизированного молота. На наковальню кладется объект для ковки. Любой молот на пару состоит из железного штока с небольшим утолщением на другом конце («голова»), верхнего бойка («баба»), поршня, который крепится к верхнему концу железного штока, приводимый в движение и укрепленного на специальной станине. Размеры и контуры последнего зависят от величины болванки.
Процесс ковки паровым молотом невозможен без специальных конструкций, обеспечивающих подвод объектов под молот и фиксации во время ковки. В ручной ковке на помощь кузнецу приходят обычные кузнечные клещи, служащие для захвата и фиксации объекта ковки. Кузнец достает раскаленный объект из печи, подходит к наковальне и с помощью клещей кладет его на наковальню. Кузнечными клещами также переворачивают объект на наковальне во время ковки. Для немного больших объектов на каждой стороне молота фиксируют специальные подъемные краны, которые бывают либо ручными, либо паровыми, а, если речь идет о пресс-молоте, то и гидравлические. Основное предназначение подъемных кранов – фиксация болванки в печи, перемещения болванки под молот и развороты и поворачивания объектов во время ковки. Державка – специальный дополнительный компонент при данном процессе – включает в себя из сверхпрочного продолговатого стержня, который имеет на конце 4 лапы для захвата болванки, другой конец снабжен рукояткой для поддержания болванки кузнецом.
Чтобы увеличить прочность лапы изолируются специальными кольцами, а между колец – цепь подъемного крана. Патрон с более прочными болтами, в более удобной державке, помещают вместо лап. В болтах крепится болванка, а на противоположном конце стержня модулируются кольца в целях сбалансированного распределения веса и нагрузки. Болванку ворочают при помощи машины крана, либо вручную с помощью кузнечных клещей, державки или лома. Если болванка большая – то применяют сварочные печи, которые разогреваются обычными дровами или каменным углем. Если болванка очень большая – то используют газовые печи.
Печь в первую очередь необходимо сильно разогреть до темно-красного каления, в которую кладут раскаленную болванку. Секрет заключается в том, что в холодной болванке внутренние слои постоянно находятся в напряженном положении из-за специфичных условий, при которых происходил процесс затвердения болванки после ее отлива. Холодную болванку опытные кузнецы никогда не будут класть в печь, т.к. могут образоваться трещины и дефекты вследствие того, что наружные слои, более подвижные, при разогревании удлиняются и тянут за собой менее подвижные напряженные внутренние слои. Самое оптимальное – не позволять опускаться раскаленной болванке ниже отметки темно-красного каления, и тут же после того, как кузнец вынет ее из формы, поместить болванку в печь для разогрева.
В тех случаях, когда требуется время для нагрева болванки, последнюю нужно поместить в горячую среду для более медленного охлаждения. В тех же случаях, когда болванка охладилась, ее подогревают на полу мастерской. Появление трещин на объекте ковки можно выявить по отличительному звуку. Не допустить подобных дефектов болванки можно путем подогревания ее с концов – используя подобный кузнечный секрет, нагревание распределяется по вектору оси болванки, от ее концов к середине, что делает расширение внутренних и наружных слоев более равномерным. Начальный нагрев болванки обычно проводят до 300 градусов по Цельсию. Определяют степень нагрева капанием масла на болванку – масло начинает дымиться и возгораться. Исходя из размеров болванок, их помещают в разные или одну печь, поначалу поддерживают низкий жар, и далее плавно наращивая уровень температуры до нужной отметки. Чем выше разогрета сталь, тем мягче она и легче поддается обработке молотом, и тем качественнее ковка.
Однако существует другая сторона медали – чем выше нагрев стали, тем выше возможность ее кристаллизации в момент остывания. Кристаллизация опасна тем, что вызывает потерю связи между зернами (элементарная единица одного кристалла), что вызывается всего лишь парой ударов молотом для разъединения зерен. Кристаллизация приводит в процессе ковки к трещинам и деформированию болванки, а отдельные куски болванки могут просто отпасть. Подобное происшествие носит название «перегрев стали». В отличие от перегрева стали, которое вызывает уникальное сложение крупных отдельных кристаллов (зерен) стали, пережог стали – процесс, приводящий к структурной деформации стали и изменению ее химического состава. Данный процесс может произойти, когда сталь подвергается слишком длительному воздействию печными газами при сварочном жаре, и поэтому углерод, составляющий основу стали, «выветривается», и структура стали становится похожей на структуру железа. Подобная сталь не подходит для ковки. Если сталь просто перегрета – она может использоваться в ковке.
Существует прямая взаимосвязь между твердостью стали и кристаллизацией – чем тверже сталь, тем сильнее вероятность ее кристаллизации. В кузнечном деле существует градация «температура ковки/твердость стали»: для мягкой стали допустимая температура сварочного жара, не превышающая 1300 градусов по Цельсию; твердая инструментальная сталь нельзя ковать при температуре выше 1000 градусов по Цельсию; средне-твердые породы стали куются при температуре 1000 градусов по Цельсию. Более низкая температура не приведет ни к чему хорошему, т.к. процесс ковки становится более трудоемким, и при перемещении малоподвижных элементов в процессе ковки происходят сильные натяжения, что может привести к внутренним трещинам. Необходимо нагревать элемент так, чтобы нутро болванки прогрелось достаточно, поэтому сильное нагревание наружных слоев по отношению к внутренним компенсируется охлаждением в процессе ковки.
Хорошей ковкой можно считать ту ковку, которая учитывает помимо уровня нагрева равномерность нагрева. Добиться равномерности можно постепенным и плавным поднятием температуры нагревания болванки, помещенной в печь. Постепенное поднятие температуры нагрева дает более равномерное распределение тепла в болванке. Время нагрева болванки зависит от размера болванки и степени жара печи. Например, кузнецы Обуховского завода тратят примерно 27 часов на разогрев болванки весом в 1800 пудов, 12 часов – на разогрев болванки весом в 900 пудов, 8 часов – на разогрев болванки весом в 300 пудов.
Болванка из стали состоит из разных внутренних пустот, раковин, размещенные в разных ее местах. Для уменьшения количества подобных пустот путем их сжатия или уплотнения, при выдачи болванки из печи болванку подвергают обработке молотом, куя болванку кругом, нанося удары вначале по центру болванки, а затем переходя на ее концы, и назад к центру. Подобный процесс называется «обжимкой болванки». В процессе нагрева может появиться маленькая окалина на поверхности болванки, но через некоторое время окалина сама отпадает в процессе отжимки, либо подчищается и шлифуется. Как правило, предусматривая подобную обжимку, болванка производится большей по размеру и весу. Соотношение площади сечения в поперечнике болванки к площади готового предмета в недавнем прошлом брали от 6 до 10. Сейчас с распространением производства с много более плотной отливкой принимают соотношение от 3 до 4.
Процесс обрабатывания болванки из стали под воздействием молота можно разбить на две стадии: заготовка болванки и окончательная отделка.
1. Первая стадия – процесс заготовки болванки, - призван создать болванке более высокую плотность и увеличить ее размеры, нужные для основного производства предмета. Исходя из того, какие заготовки необходимы и необходимых для этих заготовок болванок, меняются размеры и формы заготовок и методы ковки. Все заготовки можно классифицировать по видам: заготовки сплошных цилиндров, пустотелых цилиндров, колец, плоских предметов и пр. Способы ковки соответственно носят разные названия.
1.1. «Заготовка сплошных цилиндров». Вырезной нижний боек служит основанием для обжимки болванки, которую ворочают время от времени, чередуя с несколькими ударами молота. Поворачивать следует на 1/8 оборота. Тогда, как болванка примет вид восьмигранника, ее выдвигают на ширину верхнего бойка и процесс ковки продолжается. После окончательного обжима болванку возвращают на прежнее положение и начинают бить молотом по граням, делая форму шестнадцатигранника. Как болванка достигнет нужных объемов, ковку прекращают. С помощью данного метода болванка сокращает свои размеры в диаметре, и металл перемещается по вектору оси, что дает болванке вытягиваться. Поэтому саму процедуру и назвали «вытягиванием». Если на поверхности болванки в процессе ковки обнаружат дефекты или трещины, ковку прекращают до тех пор, пока трещины не удалят кузнечным зубилом.
Прибыльный – как принято называть – верхний конец, собирающий в себе большинство пустот, априори считается негодным для дальнейшей обработки – ¼ часть прибыли от общего веса болванки отрубается. Данная процедура называется «отрубка прибыли». Для данной процедуры обычно применяют топор из стали совместно с молотом, при помощи которого топор продавливается в тело болванки. На верхнюю часть топора кладут бруски с квадратным сечением и усиливают давление молотом, пока полотно топора не войдет примерно наполовину в тело болванки.
После этого топор разворачивают на 180 градусов и начинают рубить с другой стороны. Процедуру применяют также для готовых болванок, если нужно из нее сделать разные отдельные элементы. Процедура производства огромных элементов упирается в то, что молот за один нагрев не может успеть обжать и сделать заготовку болванки за раз, поэтому вначале обжимают и заготавливают нижнюю часть болванки, и далее перемещают державку на обжатый конец и нагревают оставшуюся необработанную часть аналогично так же, как и для нижнего конца. В последней стадии отрубают прибыль.
В тех случаях, когда необходимо, чтобы цилиндр на конце имел фланцы (уступы) с большим диаметром, чем поперечник болванки, нижний боек удаляется совсем после обжимки и отрубки прибыли, и вместо него болванка ставится на попа, после чего ее осаживают равномерными ударами молота, что приводит к увеличению диаметра на концах болванки. Ковка вала небольших объемов или длины вала, которая не может поместиться на попа под молотом, происходит с помощью серии ударов балды, которую вешают на цепь.
С помощью балды осаживают конец вала. Если нужно сделать заготовки в форме кольца (бандаж и пр.), колец для скреплений, то вначале болванку обжимают, растягивают, чистят от трещин и окалин, удаляют прибыль и рубят на отдельные куски. Затем повторно нагревают каждый отдельный кусок и осаживают, иногда сплющивают в форме блина. Далее при помощи пробоя или прошивня делают отверстие, продавливая его вначале до половины с одной стороны, а затем, развернув болванку, с другой стороны. Следующая после этого процедура производства кольца (разводка) на особой стойчатой наковальне на оправке. Бандажные шины выковывают на специальной наковальне с «рогом», дополнительно создавая выступ, носящей название «реборда».
1.2. При производстве длинных пустых изнутри цилиндров (например, скрепляющих орудийных оболочек), первым делом отрубают прибыль болванки и сверлят отверстие вдоль вектора оси диаметров в 30 см. После того, как болванка достаточно нагреется, в просверленное отверстие продевают металлический пустотелый стержень и на основании стержня проводят обжим. Данный процесс называется «ковка на штревеле». Внутри стержня в целях предотвращения чрезмерного нагревания и сжимания вместе с болванкой постоянно подвергают внутри воздействие воды путем циркуляции.
Далее, после ковки, при помощи гидравлического пресса (домкрата) вынимают штревель из цилиндра. Его структура состоит из пустотелого цилиндра А с двойными стенками а и а1. Между стенками циркулирует вода, которая заставляет второй цилиндр В, в свою очередь упирающийся в гайку С, навинченную на конец штревеля, выдвигаться. На противоположном конце цилиндра А крепится муфта D, которая упирается в откованную оболочку. Цилиндр В выдавливается с помощью воды, и цилиндр В вытягивает за собой штревель. Все заготовки для предметов прямоугольного поперечного сечения делаются на специальных плоских наковальнях.
После того, как заготовка пройдет предварительный обжим, ее плющат наплоско, а далее поворачивают на 90 градусов и продолжают ковку на ребро. Следует отметить, что удар молота должен производиться в любых случаях по вектору ее оси. Удар молота перпендикулярно вектору оси нежелателен, т.к. затрудняется движение частиц из-за трения поверхности бойка и наковальни. Если необходимо ковкой увеличить в ширину объем болванки, металл раздают с помощью раскатки: на плоскость болванки кладут по продольному вектору оси полуцилиндрический валик, носящий название «раскатка», и с помощью серии ударов молотом продавливают валик в тело болванки. По завершении раскатки на всей плоскости болванки металл как бы расползается. Конечная стадия – сглаживание дефектов при помощи ударов молота. Подобному процессу часто подвергаются броневые плиты.
1.3. Для производства коленчатого вала вначале изготавливается прямоугольный брус. В данном брусе при помощи топора делают два надреза, и далее молотом загибают концы и отрубают топором появившиеся выступы. После этого производят обжим, закругление и отделку шеек. Данная процедура очень трудоемкая, и требует особого навыка и опыта кузнеца.
1.4. Заготовка цапфельного кольца с шейками производится путем сплющивания болванки после нагрева в продолговатый брус серией ударов молотом с дальнейшим пробиванием продольной щели с помощью клинообразного прошивня. После этого при помощи конических оправок щель увеличивают до тех пор, пока щель не станет круглым отверстием. И в завершающей стадии болванку разводят до нужных объемов.
Для разных изделий нужны различные заготовки. Качество ковки зависит от многих факторов, но самые важные – это технически грамотная процедура ковки, грамотный выбор конкретного вида ковки, разумные соотношения одного вида с другим, что очень актуально для больших и сложных изделий.
2. Конечная отделка
Когда окончена заготовка, изделие представляет собой негладкую и неровную поверхность. Поэтому кузнецы оставляют определенный запас касательно нужных объемов изделия. Конечная отделка включает в себя шлифовку и чистку зубилом – удаляются разные дефекты, трещины. Серией слабых ударов молотка обходят по кругу всю поверхность изделия, и в конце при помощи кронциркулей, линеек, шаблонов еще раз обследуют поверхность изделия и при необходимости устраняют вновь увиденные дефекты.
Чтобы изделие обладало более чистой и гладкой поверхностью используют различные гладилки и штампы. Часто чередуют удары молота с обливанием изделия водой, что позволяет прилепившейся окалине отпадать и получать изделие чистым. Данную процедуру применяют в самом конце, когда температура изделия опустилась до буро-красного каления. Именно поэтому данный процесс и назвали «холодной ковкой», или по простому «наклепка».
Во время холодной ковки металл ведет себя аналогичным образом, как и при закалке – становится более твердым и тягучим с обильным образованием внутренних натяжений. Поскольку при холодной ковке притяжение между частицами сильно ослаблено, могут образоваться различные дефекты и даже внутренние трещины. Можно провести опыт – взять хорошо отполированный разрез бруса, подвергнутого качественной холодной ковке, и нанести на разрез слабую кислоту, то можно увидеть разительные изменения металла.
До недавнего времени считали, что холодная ковка повышает абсолютную плотность стали, но ряд экспериментов убедительно доказал прямо противоположное. Например, при волочении проволоки после первого прохода через волочильную доску плотность металла снизилась с 7, 84 до 7,84. После второго прохода плотность упала до 7,79, а после третьего прохода – до 7,78 единиц. Обратите внимание, что во время холодной ковки серебра или меди получается обратный процесс!
Поскольку значение холодной ковки соответствует закалке, то для придания металлу нужной упругости и твердости часто используют холодную ковку. Для производства различных предметов, например таких, как резцы, клинки, различные инструменты и пр., холодная ковка более полезна, но для обработки более крупных предметов, для которых подходит только поверхностная наклепка, дающие сильные внутренние натяжения, данный метод может принести вместо пользы ощутимый вред. Отличным примером может служить изготовление вагонных или локомотивных осей – их шейки обрабатываются штамповкой.
Когда проводили пробу на изгиб данных осей, часто получалось, что при первом же ударе по середине оси обламываются ее концы, и именно в тех местах, где проходил процесс штамповки шейки. Данные негативные моменты можно минимизировать или вообще убрать при помощи процедуры «отжига стали», но гарантий в том, что во время холодной ковки не появились внутренние трещины, никто дать не сможет, и отжиг подобное исправить не в состоянии. Во время производства сложных поковок, в которых нужно использовать штамповку, оптимальным будет проделывать это при более высоком нагреве, т.к. сталь при высоком нагреве отлично переносит штампование и лучше передает форму штампы.
Для достижения отличных показателей нужно проводить данную процедуру циклами, постоянно нагревая сталь до высокой температуры. Во время обрабатывания болванки под молотом, если даже исключить в производстве холодную ковку, в болванке всегда образуются внутренние натяжения, образующиеся из-за хаотичного остывания концентрических слоев и ковки разных мест болванки при разной температуре. Чем выше диаметр откованной болванки и чем менее контрастен переход от одной формы к другой, тем более хаотично остывает болванка и сильнее проявляются внутренние натяжения. Чтобы не допустить появление внутренних трещин и различных дефектов, откованные болванки зарывают в горячий мусор для равномерного остывания. Это полезно тогда, когда заготовка простая и еще не успела остыть, т.е. заготовка «красная». Иначе заготовку необходимо подвергать процедуре отжига – аккуратно подогревать заготовку до 700 градусов Ц. После нагрева нужно замазать печь и дать заготовке полежать до абсолютного охлаждения.
В данной статье мы указывали, что помимо традиционного понимания слова «ковка», которое используется для обозначения процесса заготовки предмета нужной формы, существует и другое значение – а именно процедура уплотнения металла из-за дефектов, образующихся внутри болванки. Когда сталь твердеет, в ее полости образуются много газовых пузырьков, которые проявляются исключительно на поверхности стали. Много газовых пузырьков, контактируя с агрессивной окружающей средой, подвергаются окислению под воздействием печных газов, покрываясь изнутри слоем окалины. Окалина не дает пузырькам свариваться в процессе обжимки болванки под молотом, и пузырьки в процессе ковки образуют приплюснутую форму в форме прослоек и растягиваются в форме волосовин.
Толщина рыхлого слоя заготовки зависит от количества пузырьков, места их расположения в болванке и от степени обработки болванки под молотом. Чтобы нормально удалить рыхлый слой, любая заготовка перед процессом окончательной отделки на строгальных или токарных станках, должна иметь определенный резерв металла. Чтобы достичь гладкой поверхности, нужно предусмотреть для удаления рыхлого слоя резерв на обточку толщиной 1/2" для не маленьких и от 1/4" до 1/8" для небольших изделий. Помимо повышения плотности дефектов в полости болванки, ковка трансформирует и свойства самого металла.
Для примера можно взять два идентичных куска металла с одной болванки до ковки и после ковки, то можно увидеть очевидное различие. Кусок до ковки – кусок металла с крупными кристаллами и блестящими и развитыми поверхностями зерен; а кусок после ковки представляет собой мелкие зерна с сильной матовой структурой. После экспериментов, призванных выявить прочность брусков, получилось, что кованный брусок обладает более высокой упругостью и сопротивлением, по сравнению с бруском, не подвергшимся ковке.
Длительное время считали, а есть люди и до сих пор считающие, что ковка обеспечивает из-за высокого давления притяжение частиц друг с другом, сжимает их и поэтому повышает плотность металла, и только ковка может обеспечить изменение свойств стали. Поэтому болванку очень долго ковали и обрабатывали и старались увеличить отношение площади поперечного сечения болванки к площади изделия. Но эксперименты не подтвердили этой точки зрения. Ряд исследований доказал, что удельный вес кованной стали меньше, чем литой. Калуцкий Н.В. в 60-х годах прошлого века провел исследования, с помощью которых доказал, что удельный вес литой стали, если отсутствую дефекты, является пределом уплотнения стали.
Ковка улучшает гравиметрическую плотность болванки, при этом снижая показатели абсолютной плотности. Данные исследования показывают, что удельный вес куска стали от литой болванки равняется 7,85. Удельный вес куска от этой болванки после нагревания до светло-красного каления и отличной проковки был равен 7,85. Следующий вывод – повторительные нагревы и проковка не оказывают влияния на повышение сопротивления и вязкости. Обычным нагревом до определенной температуры и последующим охлаждением можно достичь аналогичных результатов касательно структуры, увеличения упругости и вязкости металла. Данный вывод был сформулирован Черновым Д.К. и опубликован в «З. И. Т. Общества» в 1868 г. Интерпретируя данное явление, пришли к тому, что при нагревании сталь с определенной температуры меняет свою структуру, и становится воскообразной. Зерна стали становятся мягкими и начинают прилипать друг к другу в форме теста. В случае, если данную массу охладить, то частицы снова соберутся в кристаллы, и подобное явление будет повторяться до тех пор, пока сталь не охладится до 700 гр. Ц. – ниже данной отметки кристаллизация не происходит.
Существует закономерность – чем сильнее нагрета сталь и сильнее размягчена, и чем плавне и медленнее сталь охлаждалась, тем более свободны частицы стали. В случае, если в ходе данного процесса помешать частицам свободно группироваться в отдельные зерна ударами молота, вальцовкой, или с помощью быстрого охлаждения, или сталь нагревать только до определенной температуры и давать ей медленно охлаждаться от данной температуры, ниже допустимого порога которой кристаллизация не проявляется, - в любом варианте образуется структура из мелких зерен. В случае, если прекратить ковку, когда температура выше 700 гр. Ц., то частицы снова могут группироваться и структура стали опять будет зависеть от данной температуры.
В случае, если нагреть болванку до высокой температуры и оставить ее на небольшое время охладится без ковки, то размеры кристаллизации становятся просто колоссальными, вследствие чего сталь теряет свои свойства, а такую сталь называют «перегретой». Подобные выводы сделаны Черновым Д.К. в 60-х гг. Данные исследования стали базовой теорией для остальных исследований и опытов по свойствам стали. Главный вывод, который можно сформулировать, состоит в том, что на изменение структуры стали, которая прямо зависит от прочности и вязкости последней, прямо влияет уровень нагревания и характер охлаждения. Сама ковка мешает кристаллизации и увеличивает плотность дефектов в болванке.
Хорошей ковкой считается та ковка, которая проходит быстро и не оставлять части мест на поверхности болванки не обработанных молотом. В процессе обжима и вытягивания болванок больших размеров, нужно обходиться небольшим уровнем обжимки и обрабатывать болванки циклами, нанося серии ударов молотом по нагретым местам. Помимо прочего, ни в коем случае нельзя оставлять в ожидании хорошо нагретую болванку и не обеспечивать ее ковкой. В таких случаях кристаллизация происходит очень быстро, и сталь становится перегретой. В таком случае нужно позволить болванке охладится и подвергнуть ее нагреву до нужной температуры, и снова ковать. Обрабатывание болванок из стали нужно всегда помнить, что сила молота, - соотношение веса бьющей части к весу обрабатываемой болванки – имеет решающее значение как с т.з. экономики, так и касательно качества самой ковки.
Допустим, что вес бабы G и вес болванки g, то стандартное отношение G/g = 2 доходит до 1. Но данное соотношение относительно и колеблется от многих факторов. Главный фактор – форма заготовки, методы ковки, виды стали, которые можно более-менее сильно нагревать, и от качества самого молота и приспособлений на нем. Для обжимки болванок или для изготовления цилиндрических валов отношение G/g = 1 может быть допустимым только в единичных вариантах. В целом куют с соотношением 2, чтобы обеспечить хорошее качество. Например, орудийную трубу из болванки весом в 3 тонны можно отковать под молотом, весом в 5 тонн. Однако для заготовки коленчатого вала весом в 3 тонны нужно использовать молот уже весом в 15 тонн.
Существует зависимость – чем тяжелее молот по отношению к весу болванки, тем более качественнее проходит ковка и интенсивнее проходит давление на внутренние слои болванки. Не сильные удары молотом затрагивают только поверхностные слои, которые вследствие ковки уплотняются и растягиваются выше внутренних слоев. У такой болванки образуются вогнутые концы. Данные варианты встречаются преимущественно при ковке больших болванок. Чтобы повысить качество ковки для таких болванок, нужно использовать очень большие молоты или очень часто нагревать. В последнее время в промышленности все чаще применяются гидравлические прессы, которые называются пресс-молоты, или жомы.
Давайте сделаем сравнение принцип действия парового молота и жома на болванку. Короткий и сильный удар молота, с колоссальной силой при начале удара и полной потерей силы в конце цикла удара, распространяясь по всей верхней плоскости болванки, затем плавно переходит по инерции на нижнюю плоскость, которая контактирует с наковальней. Выполняя передаточную функцию, промежуточные слои перемещаются и уплотняются гораздо менее интенсивно. С того момента, как жом соприкоснется бойком с болванкой, нарастающим давление от 0 до 3 тонн передает давление всем слоям болванки, при этом равномерно и качественно. Препятствует расхождению наружных слоев металла, в нормальной плоскости к направлению давления, трение о поверхность бойка. Поэтому в процессе давления жома преимущественно перемещаются частицы внутренних слоев, и внутренние слои повышают свою плотность лучше относительно наружных слоев.
Таким образом, жом действует по обратному принципу, чем молот. Данная проблема легко удаляется использованием более узких бойков. До сих пор не нашло своего подтверждения изготовки металла с более высокими качествами под жомом, нежели под молотом, учитывая также то, что в первую очередь качество плотного металла зависит от степени нагрева болванки, от температуры, при которой остановился процесс ковки, и от критериев, при которых проходило охлаждение болванки.
С точки зрения экономической выгоды жом оптимален по отношению к молоту. Но колоссальной силой жома не нужно злоупотреблять, т.к. чрезмерно сильное давление создает на поверхности складки и наплыв металла, а в случаях недостаточного нагревания могут образоваться трещины и надрывы в нутрии болванки. Используя жом, нужно применять принципы, которые применяют при ковке молотом – т.е. использовать небольшие нажимы и быстро обрабатывать нагретые части болванки.
При ковке при относительно низкой температуре при помощи молота может получиться не очень качественная заготовка из-за появления внутренних натяжений, при использовании жома подобные обстоятельства тем более нужно учитывать. Также нужно уделять внимание нагреванию центральных слоев болванки, на которые проходит самое большой давление жома. Угар или потеря металла из-за появления окалин зависят от уровня и интенсивности нагрева, от размеров самой болванки и от количества нагревательных циклов. Учитывая диаметр, при первом нагреве угар варьируется от 11/2 до 3 %, для остальных циклов нагрева болванка постоянно теряет вес в количестве 1%.
