Технология ковки

И. Л. Константинов 
С. Б. Сидельников

ТЕХНОЛОГИЯ  
КОВКИ

Даны основные положения технологии ковки металлов. Рас
смотрены вопросы об исходных материалах и режимах ковки, 

описаны операции, входящие в технологический процесс ковки 

на молотах и прессах,  получения поковок и заготовок на специа
лизированных машинах, отделочные операции, а также контроль 

поковок и перспективы развития кузнечно-штамповочного произ
водства.

И. Л. КОНСТАНТИНОВ
С. Б. СИДЕЛЬНИКОВ
ТЕХНОЛОГИЯ  КОВКИ

ТЕХНОЛОГИЯ  КОВКИ
И. Л. КОНСТАНТИНОВ
С. Б. СИДЕЛЬНИКОВ 

Оглавление 

1 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
И. Л. Константинов, С. Б. Сидельников 
 
ТЕХНОЛОГИЯ  КОВКИ 
 
Допущено Учебно-методическим советом Сибирского федерального университета в качестве учебника для магистрантов 
направления подготовки 22.04.02 «Металлургия» укрупненной 
группы 220000 «Технологии материалов» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2020 

Оглавление 
 

2 

УДК 621.73(07) 
ББК 34.623.2я73 
        К650 
 
 
 
 
 
 
Р е ц е н з е н т ы:  
Г. А. Орлов, доктор технических наук, профессор кафедры обработки металлов давлением Уральского федерального университета; 
И. М. Володин, доктор технических наук, профессор кафедры 
оборудования и процессов машиностроительных производств Липецкого 
государственного технического университета 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Константинов, И. Л. 
К650                 Технология ковки : учебник / И. Л. Константинов, С. Б. Сидельников. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2020. – 216 с. 
ISBN 978-5-7638-4156-5 
 
Даны основные положения технологии ковки металлов. Рассмотрены      
вопросы об исходных материалах и режимах ковки, описаны операции, входящие 
в технологический процесс ковки на молотах и прессах, получения поковок и заготовок на специализированных машинах, отделочные операции, а также контроль 
поковок и перспективы развития кузнечно-штамповочного производства. 
Предназначен для магистрантов направления подготовки 22.04.02 «Металлургия» укрупненной группы 220000 «Технологии материалов».  
 
Электронный вариант издания см.: 
http://catalog.sfu-kras.ru 
УДК 621.73(07)  
ББК 34.623.2я73 
 
ISBN 978-5-7638-4156-5                                                           © Сибирский федеральный  
                                                                                                         университет, 2020 

Оглавление 

3 

 
ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
 
ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................... 5 
 
Г л а в а  1.  КРАТКАЯ  ИСТОРИЯ  РАЗВИТИЯ  КОВКИ ............................ 7 
 
Г л а в а  2.  ВИДЫ  ЗАГОТОВОК   
                      И  ИХ  ПОДГОТОВКА  К  КОВКЕ .......................................... 13 
2.1. Виды заготовок для ковки ................................................. 13 
2.2. Подготовка исходных материалов для ковки .................. 20 
2.3. Термический режим ковки ................................................ 30 
2.4. Способы нагрева заготовок перед ковкой ....................... 34 
2.5. Влияние ковки и штамповки на структуру  
       и механические свойства металлов .................................. 44 
  
Г л а в а  3.  ОПЕРАЦИИ  КОВКИ.................................................................. 50 
3.1. Сущность процесса ковки ................................................. 50 
3.2. Предварительные операции ковки ................................... 53 
3.3. Основные операции ковки ................................................. 61 
3.4. Вспомогательные операции ковки ................................. 103 
3.5. Отделочные операции ковки ........................................... 106 
3.6. Завершающие операции ковки ........................................ 110 
 
Г л а в а  4.  ОСНОВЫ  РАЗРАБОТКИ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  
                      ПРОЦЕССА  КОВКИ ............................................................... 122 
4.1. Порядок составления технологического  
       процесса ковки .................................................................. 122 
4.2. Составление чертежа поковки и определение  
       ее массы ............................................................................. 123 
4.3. Расчет массы и размеров исходной заготовки............... 130 
4.4. Определение необходимого укова и выбор  
       типа заготовки .................................................................. 134 
4.5. Выбор кузнечных операций, последовательности  
       их выполнения, оборудования для ковки  
       и определение состава рабочей бригады ....................... 137 
4.6. Подсчет коэффициентов, характеризующих  
        использование металла при ковке ................................. 140 

Оглавление 
 

4 

4.7. Расположение оборудования  
       в производственных отделениях для ковки ................... 141 
4.8. Типовые процессы ковки основных видов поковок ..... 143 
 
Г л а в а  5.  ИНСТРУМЕНТ  ДЛЯ  МАШИННОЙ  КОВКИ ..................... 152 
5.1. Основной технологический инструмент ........................ 152 
5.2. Поддерживающий инструмент и приспособления  
       для машинной ковки ........................................................ 160 
5.3. Посадочные клещи и приспособления ........................... 164  
 
5.4. Особенности изготовления и эксплуатации  
       кузнечного инструмента .................................................. 166 
5.5. Контрольно-измерительный инструмент  
       в кузнечном производстве ............................................... 168  
 
Г л а в а  6.  ВИДЫ  КОВКИ .......................................................................... 174 
6.1. Фасонная ковка ................................................................. 174 
6.1.1. Фасонная ковка на молотах .................................. 174 
6.1.2.Фасонная ковка на прессах .................................... 179 
6.2. Секционная ковка и штамповка ...................................... 181 
6.3. Радиальная ковка .............................................................. 184 
6.4. Автоматизированные ковочные комплексы .................. 187 
 
Г л а в а  7.  КОМПЬЮТЕРНОЕ  МОДЕЛИРОВАНИЕ  
                      ПРОЦЕССОВ  КОВКИ ............................................................ 194 
7.1. Задачи компьютерного моделирования  
       в процессах обработки металлов давлением ................. 194 
7.2. Примеры компьютерного моделирования  
       процесса ковки .................................................................. 197  
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................................. 207 
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ  СПИСОК .......................................................... 208 
 
ПРЕДМЕТНЫЙ  УКАЗАТЕЛЬ ..................................................................... 210

Введение 

5 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Ковка – это вид обработки металлов давлением (ОМД), относящийся к кузнечно-штамповочному производству, который используют 
в кузнечных и кузнечно-штамповочных цехах машиностроительных заводов, 
а также в ремонтных цехах многих отраслей промышленности. Ковкой 
получают заготовки для изготовления деталей массой от десятков граммов 
до сотен тонн и размерами от миллиметров до десятков метров. Следует 
отметить, что изделия, полученные ковкой, отличаются высокой прочностью и ударной вязкостью и поэтому могут использоваться в качестве ответственных деталей машин.  
Целью изучения дисциплины «Технология ковки» является подготовка ответственных и готовых к самосовершенствованию выпускников, 
способных быть квалифицированными разработчиками и исполнителями 
мероприятий по осуществлению технологических процессов в области 
кузнечно-штамповочного производства. 
Задачи изучения данной дисциплины основываются на необходимости получения выпускником знаний, умений и навыков в соответствии 
с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования, на основе которых формируются соответствующие компетенции. 
По окончании изучения дисциплины выпускник должен иметь 
представление о широком круге технологических вопросов, основными из 
которых являются выбор заготовки для ковки и способа ее нагрева, а также 
определение операций ковки, обеспечивающих необходимые физикомеханические свойства и точность размеров поковок. 
Выпускник должен знать: 
● технологию ковки; 
● современный уровень, основные направления и перспективы развития кузнечного производства; 
● критерии качества продукции, получаемые ковкой, и основные 
виды испытаний для определения этих показателей; 
● причины возникновения дефектов при выполнении операций 
ковки и меры по их устранению; 
● технико-экономические показатели производства поковок. 
Выпускник должен уметь 
● обосновывать оптимальную технологию ковки и соответствующее технологическое оборудование для производства заданных поковок; 

Введение 
 

6 

● анализировать технологические режимы ковки и работу основного и вспомогательного оборудования, определять «узкие места» технологического процесса и вносить в него необходимые коррективы; 
● рассчитывать оптимальный режим деформации и технологический инструмент для ковки с помощью компьютерных технологий; 
● управлять технологическим процессом ковки для получения продукции с заданными физико-химическими и механическими свойствами; 
● пользоваться нормативно-технологической документацией, регламентирующей технологический процесс ковки. 
Изучение дисциплины «Технология ковки» базируется на усвоении студентами следующих дисциплин: «Механика сплошных сред», 
«Теория обработки металлов давлением», «Теория процессов ковки», 
«Металловедение и термическая обработка металлов», «Нагревательные 
и термические печи цехов ОМД», «Оборудование кузнечно-штамповочного 
производства». 
В свою очередь, знания, полученные при изучении данной дисциплины, необходимы для успешного усвоения дисциплины «Проектирование 
кузнечно-штамповочных цехов», а также при курсовом проектировании 
и подготовке выпускной квалификационной работы. 

Г л а в а  1.  Краткая история развития ковки 

7 

 
Г л а в а  1 

 
КРАТКАЯ  ИСТОРИЯ 
РАЗВИТИЯ  КОВКИ 
 
 
Ковка – это вид обработки металлов давлением (ОМД), относящийся к кузнечно-штамповочному производству, которое в современной 
металлообрабатывающей промышленности является одним из основных 
способов изготовления заготовок и деталей. Ковкой перерабатывают 7–8 % 
выплавляемой в России стали, а изделия, полученные из кованых заготовок, отличаются высокой прочностью и ударной вязкостью. 
Кузнечное дело считают древнейшим из ремесел после обработки 
камня, и его история начинается с железного века, когда первобытный  
человек впервые стал делать инструменты из железа. В это время люди 
заметили, что нагрев некоторых минералов до очень высокой температуры 
приводит к получению железа. Поэтому кузнечное дело очень долгое время 
оставалось основным способом обработки металла для создания оружия 
для защиты от зверей и врагов, а также орудий для мирного труда. 
На территории нашей страны кузнечную обработку металлов, начиная с третьего тысячелетия до нашей эры, первыми стали применять 
скифы, населявшие среднюю и южную части страны. Позднее получение 
железа освоили уральские племена. 
Прогресс в развитии кузнечного дела зависел от наличия топлива 
и железной руды. Это объясняется тем, что если на раннем этапе люди 
использовали железо, содержащееся в метеоритах, то позднее выяснилось, 
что железо можно получать из руды и горных пород красного цвета, причем 
чем насыщенней был цвет этих минералов, тем выше было в них содержание 
железа.  
Основным топливом для выплавки железа служит древесный 
уголь, который в XVIII в. на металлургических заводах научились превращать в кокс сжиганием топлива при ограниченном доступе кислорода. 
Для выплавки железа использовали известняк или доломит, что повышало 
качество металла. Первые металлургические заводы располагались около 
больших запасов горных пород, содержащих руду, обработка которой не 
требовала больших усилий. Вблизи них должны были находиться запасы 
топлива и плавильных веществ, таких как известняк. Для вывоза готовых 
слитков железа заводы обычно строили рядом с судоходными водными 
путями. 

Г л а в а  1.  Краткая история развития ковки 
 

8 

Кованое железо содержит мало углерода, поэтому характеризуется 
высокой пластичностью и прекрасно поддается кузнечной сварке с получением прочного соединения между деталями. Многослойное железо было 
гораздо прочней, чем однослойное, и его применяли для изготовления пушек. 
В течение долгого времени кузнецы искали способы получения 
более прочного металла и изобрели закалку стали. При этом они разработали различные способы изменения содержания углерода в железе, что 
расширило возможности его применения. В результате появились разные 
виды стали. 
В Дамаске много веков назад был изобретен особый способ производства клинков, которые называются дамасскими. Тогда кузнецы научились посредством ковки объединять между собой три различных сорта 
железа. Процесс создания лезвия был очень сложным и длительным. 
Сталь складывалась в несколько слоев и ковалась, иногда количество слоев доходило до 192 и более. Дамасская сталь имеет сложную структуру, 
а поверхность каждого клинка является уникальной (рис. 1). Благодаря 
сочетанию трех сортов металла края лезвий становились очень острыми, 
долго не тупились, а точить их было просто. Дамасский меч представлял 
собой произведение искусства и мог стоить целого состояния. 
 

 
 
Рис. 1.1. Рисунок на клинке из дамасской стали 
 
В начале XVI века вместо ручной ковки в кузнечном деле стало 
применяться первое оборудование – механические рычажные молоты 
с массой падающих частей 70–150 кг, приводимые в движение энергией 
воды рек и озер. В местах, где нельзя было воспользоваться водной энергией, применялись также копровые, или пестовые молоты. Деталь, наносящую удар по заготовке таких молотов, называемую бабой молота, сначала поднимали 7–10 человек за канат, перекинутый через блок, а затем 
сразу отпускали. Баба молота падала и наносила удар по заготовке, которая после деформирования ковкой называется поковкой. 
Бурное развитие металлургической и металлообрабатывающей 
промышленности вызвала промышленная революция XVIII в. Постройка 

Г л а в а  1.  Краткая история развития ковки 

9 

железных дорог, паровозов, вагонов, пароходов шла очень быстрыми темпами, требовала тяжелых и больших поковок, для изготовления которых 
было необходимо мощное деформирующее оборудование. Поэтому промышленная революция отразилась и на развитии ковочного производства.  
Хотя англичанин Уатт еще в 1784 г. предложил применять для 
подвижных частей молота энергию пара, только в 1842 г. Джеймс Несмит  
построил первый паровой молот, основные черты конструкции которого 
сохранились до настоящего времени. Вначале это был молот простого 
действия, у которого энергия пара расходовалась только на подъем подвижных частей, а их опускание осуществлялось за счет свободного падения. 
Паровой молот быстро совершенствовался, и давление пара в нем 
стали использовать не только для подъема бабы, но и для нанесения ударов 
по поковке. Для парораспределения и управления молотом были сконструированы золотниковая коробка и приспособления, позволяющие наносить 
автоматические удары. Такой молот назвали молотом двойного действия.  
С развитием машиностроения и увеличением размера и веса поковок повышался и вес падающих частей паровых молотов. В ряде стран 
были сооружены паровые молоты с массой падающих частей 50–100 т 
и выше. Так, в 1873 г. в России на Пермских пушечных заводах (ныне 
ПАО «Мотовилихинские заводы») был запущен в эксплуатацию самый 
крупный в мире на тот момент 50-тонный молот, названный «царь-молот». 
Этот молот предназначался для ковки стальных заготовок крупных орудийных стволов. Сооружение молота началось в 1869 г. с гидрогеологических исследований места для его установки. Достижением инженерного 
искусства того времени был не только сам молот, но и основание под него, 
являвшееся сложным техническим сооружением. Для работы молота была 
необходима чугунная наковальня (шабот) весом более 600 т, которую решено было изготовить цельнолитой непосредственно на месте установки 
молота. Под шабот и станину молота был вырыт котлован, после чего       
началось изготовление формы для литья шабота. Был создан целый металлургический цех с четырнадцатью вагранками, которые беспрерывно 
в течение 27 ч залили в форму 620 т чугуна. Из-за своей огромной массы 
наковальня даже через месяц после изготовления имела температуру 700 °C, 
а ещё через месяц – всё ещё более 300 °C. Через четыре месяца форму разобрали и приступили к монтажу молота, который начал работать с февраля 1873 г. и находился в эксплуатации до конца 1916 г. До настоящего 
времени только ещё одна отливка в мире, тоже шабот в городе Триест 
(Италия), имеет больший вес–1000 т, но он был отлит позже пермского. 
В 1877 г. во Франции фирмой Schneider-Creusot был построен молот с массой падающих частей 100 т и высотой падения 5 м. Как известно, 
Эйфель построил свою башню в 1887 г., т. е. через десять лет после ввода 
в строй этого парового молота. Предполагают, что формы этого гиганта 

Г л а в а  1.  Краткая история развития ковки 
 

10 

навеяли инженеру элегантную и необычную в архитектурном смысле, но 
вполне заурядную с технической точки зрения компоновку башни. Теперь 
молот установлен на постаменте в виде памятника (рис. 1.2). 
 

 
 
Рис. 1.2. Молот «Шнейдер» в городе Ле-Крезо (Франция),  
бывший самым большим в мире в 1877–1891 гг. 
 
Наконец, в 1891 г. американцы на заводе Вифлеемской компании 
сталелитейных заводов в штате Пенсильвания построили еще больший 
молот с подвижной частью в 113 т (рис. 1.3). Работа такого молота вызывала в округе настоящее землетрясение; он проработал всего два года                     
и в 1893 г. из-за опасности обрушения помещения цеха был демонтирован. 
На этом производство гигантских молотов прекратилось, так как возникли 
большие проблемы в их эксплуатации. Сильные удары молотов вызывали 
сотрясения зданий цехов и почвы в окрестностях промышленных предприятий, что стало опасным для целостности окружающих строительных 
сооружений и самих молотов. Им на смену пришли гидравлические ко

вочные 
ствовать
на протя
время. С
единичн
и паром

В

и на Ур
развити

прессы. Пар
ься и широк
яжении втор
Современны
ных и авто
м, и сжатым 

В конце ХI
але были по
е ковки в Р

ровые моло
ко применят
рой полови
ый паровой 
оматических
воздухом.  

Рис. 1.3. П
сталелит

IХ в. появил
остроены кр
России отста

оты малой м
ться в разли
ны XIX в., и
молот осна

х ударов, к

 
аровой молот
тейной компан

лись гидрав
рупные кузн
авало от пер

Г л а в а  1.

мощности пр
ичных отрас
используют
ащен механ
который пр

Вифлеемской
нии, 1891 г. 

влические п
нечные цех
редовых стр

  Краткая история

родолжали 
слях промыш
тся они и в н
измом для 
иводится в

прессы. В П
и. Но к нач
ран Западно

я развития ковки 

11 

совершеншленности 
настоящее 
нанесения 
в действие 

Петербурге 
чалу ХХ в. 
ой Европы